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研究表明小行星比人类想象中更经撞 需要更大的能量才能彻底撞碎
2019-03-10 13:26 前瞻网   

如果现实是好莱坞电影《世界末日》或《天地大冲撞/彗星撞地球》的翻版,一大块太空碎片冲向我们的星球,那我们的麻烦可大了。新的证据表明,小行星比我们之前认为的还要坚硬和难以摧毁。

约翰·霍普金斯大学的研究人员使用计算机建模来模拟小行星与另一个物体相撞时会发生什么。他们希望更多地了解小行星是如何形成的,以帮助潜在的小行星采矿工作,以及真正的灾难电影风格,“帮助创造小行星撞击和偏转策略”。

以前对小行星的理解是基于所谓的“实验室规模”的工作,即观察拳头大小的岩石的性质。当21世纪初的研究人员使用这些数据来推断直径大约25公里(15.5英里)的大型小行星撞击像行星这样的物体时,他们的结果表明小行星会被撞击完全毁灭。

然而,从那以后,我们对小行星的成分和其他物理特性有了更多的了解。当考虑到这一点时,新模型显示,行星比之前的模型显示的更不容易撞毁,并且即使受到相当大的力量撞击,它也会继续团成一体。

“我们曾经相信,物体越大,它就越容易破碎,因为更大的物体更容易出现裂痕。”该论文的第一作者,约翰霍普金斯大学机械工程系博士生Charles El Mir在一份声明中说,“然而,我们的研究结果表明,小行星比我们以前想象的更强硬,需要更大的能量才能彻底撞碎。”

这意味着我们需要重新思考我们保护地球免受小行星侵害的方法,就好像发现一颗大到足以威胁地球的小行星一样,而它很难被摧毁。其他的方法,比如改变它的接近角度可能会更有效。“这可能听起来像科幻小说,但大量的研究都考虑了小行星碰撞。”El Mir说。 “例如,如果有一颗小行星撞向地球,我们是把它撞成碎片,还是把它推向另一个方向?如果是后者,我们应该用多大的能量将它转向而不会导致它碎裂?这些是正在考虑的实际问题。”

实验过程

研究人员了解实验室规模的岩石等物理材料(大约相当于拳头大小),但很难将这种理解转化为像小行星这样城市大小的物体。在21世纪初,另外一个研究小组创建了一个计算机模型,他们输入了各种因素,如质量、温度和材料脆性,并模拟了直径大约一公里(0.6英里)的小行星正面撞击到15 英里(25公里)直径的目标小行星,撞击速度为每秒3英里(5公里)。他们的结果表明,目标小行星将完全被撞击摧毁。

在新的研究中,El Mir和他的同事,霍普金斯极端材料研究所所长KT Ramesh和马里兰大学天文学教授Derek Richardson将同样的情景引入了一个名为Tonge-Ramesh的新计算机模型,这解释了小行星碰撞期间发生的更详细,更小规模的过程。以前的模型没有恰当地说明小行星断裂的速度有限。

模拟分为两个阶段:短时间内碎裂阶段和长时间重力再累积阶段。第一阶段考虑了在小行星被击中后立即开始的过程,这些过程在几分之一秒内发生。

第二阶段考虑的是重力对小行星撞击后飞离其表面的碎片的影响,撞击后的数小时内会发生重力再积累。

在第一阶段,当小行星被撞击后,数百万个裂缝在整个小行星上形成并波动,小行星的一部分像沙子一样流动,形成了一个陨石坑。该模型的这一阶段检查了各个裂缝并预测了这些裂缝如何传播的总体模式。

新模型显示整个小行星不会受到撞击的破坏,这与之前的想法不同。相反,受影响的小行星具有巨大的受损核心,然后在模拟的第二阶段对碎片施加强大的重力牵引力。

研究小组发现,撞击的最终结果并不仅仅是一堆“碎石” - 一堆由重力松散地固定在一起的脆弱碎片。相反,受撞击的小行星保持了显著的强度,因为它没有完全断裂,表明需要更大的能量来摧毁小行星。

Ramesh 表示,“我们经常受到小行星的影响,比如几年前的车里雅宾斯克事件。这些问题从学术性转变为我们对重大威胁的反应只是时间问题。我们需要有一个好想法,到那个时候我们应该做什么,像这样的科学努力是至关重要的,以帮助我们作出重要决定。”

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责任编辑: 4007ZG

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