博科园：本文为天体物理学类
电影中一个很受欢迎的主题是，一颗小行星可能会毁灭地球上的生命，我们的英雄们被发射到太空中，将其炸毁。但约翰霍普金斯大学的一项研究发现，来袭的小行星可能比科学家之前认为的更难摧毁它。该研究利用对岩石断裂的新理解和一种新计算机建模方法来模拟小行星碰撞。
这一发现将发表在3月15日出版《伊卡洛斯》杂志上，它将有助于小行星撞击和偏转策略的形成，增进对太阳系形成的了解，并有助于小行星采矿工作的设计。我们过去认为，天体越大，就越容易断裂，因为更大的天体更有可能有缺陷。然而新的发现表明，小行星比我们过去认为的要强大，需要更多的能量才能完全粉碎。
博科园-科学科普：研究人员在实验室尺度上(大约拳头大小)理解岩石等物理物质，但很难将这种理解转化为像小行星这样城市大小的物体。21世纪初，一个不同的研究小组创建了一个计算机模型，在其中输入质量、温度和材料脆性等各种因素，并模拟了一颗直径约1公里的小行星以每秒5公里的撞击速度迎面撞上直径25公里的目标小行星。结果表明，目标小行星将完全被撞击摧毁。在这项新的研究中，El Mir和同事霍普金斯极端材料研究所主任k·t·拉梅什(K.T. Ramesh)，以及马里兰大学天文学教授德里克·理查森，将同样的场景输入了一个名为“汤格-拉梅什模型”(tong -Ramesh model)的新计算机模型中。以前的模型没有正确地解释小行星裂缝速度是有限的。
- 逐帧显示重力如何导致小行星碎片在撞击后的数小时内重新堆积。图片：Charles El Mir/Johns Hopkins University
El Mir说：我们的问题是，摧毁一颗小行星并将其粉碎需要多少能量？模拟过程分为两个阶段：短时间尺度的碎裂阶段和长时间尺度的重力再积累阶段。第一阶段考虑的是小行星撞击地球后立即开始的过程，即在几分之一秒内发生的过程。第二，长时间尺度阶段考虑的是重力对小行星撞击后飞离其表面碎片的影响，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，数百万的裂缝形成并在小行星上荡漾，部分小行星像沙子一样流动，形成了一个陨石坑。该阶段的模型检查了单个裂缝，并预测了这些裂缝如何传播的总体模式。
新模型显示，与之前的想法不同，整个小行星并没有被撞击破坏。相反，在模拟的第二阶段，撞击的小行星有一个巨大受损核心，并对碎片施加了强大引力。研究小组发现，撞击的最终结果并不仅仅是“一堆碎石：一堆被重力松散地粘合在一起的脆弱碎片”。相反，受撞击的小行星保持了相当大的强度，因为它没有完全断裂，这意味着需要更多的能量来摧毁小行星。与此同时，受损的碎片现在重新分布在大的地核上，为那些可能希望在未来的太空探险中开采小行星的人提供了指导。
这听起来像是科幻小说，但很多研究都考虑了小行星碰撞。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，我们应该用多大的力把它移开而不使它断裂？这些都是正在考虑的实际问题。拉梅什说：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。我们需要知道在那个时候我们应该做什么——像这样的科学努力对于帮助我们做出这些决定是至关重要的！
博科园-科学科普｜研究/来自: 约翰霍普金斯大学
参考期刊文献:《伊卡洛斯(Icarus )》
DOI: 10.1016/j.icarus.2018.12.032
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