科学家模拟用核弹轰击来袭小行星

新黄河 2024-09-28 10:51:01

据《科学美国人》月刊网站9月24日报道,根据一项史无前例的实验结果,核爆炸产生的X射线束将足以保护地球免遭来袭小行星的撞击。

位于美国马里兰州劳雷尔的约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的物理学家唐·格拉宁格说,9月23日发表在英国《自然·物理学》杂志上的这项研究结果,“展示了一些非常惊人的直接实验证据,证明了这项技术能够多有效。这是令人印象非常深刻的工作”。

位于美国新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室的物理学家内森·穆尔及其同事设计了这项实验,为的是模拟在一颗小行星附近引爆一枚核弹会发生什么。

此前,科学家研究了由气体膨胀产生的炸弹冲击波推动小行星的动量。但穆尔的团队称,爆炸产生的大量X射线将在改变小行星运行轨道方面产生更大的影响。

研究团队利用桑迪亚国家实验室巨大的Z脉冲功率设施(俗称Z机)向两颗咖啡豆大小的模拟小行星发射X射线。Z机利用磁场产生高温和强大的X射线。穆尔说:“强烈的电涌将氩气压缩成温度高达数百万度的高温等离子体,并发射出X射线气泡。”

这两颗模拟小行星的直径约为12毫米,由石英和硅石构成,以反映太阳系小行星的不同成分。

每颗小行星都被一个薄片挂在真空中。当X射线气泡撞击时,它像一把X射线剪刀一样把薄片剪断,使小行星自由落体。这样一来,研究人员就可以观察到X射线在模拟太空真空的环境中的真实影响。

格拉宁格说:“这是全新的实验。我以前从未听说谁这样做过。”

实验只持续了短短一瞬。结果显示,上述石英和硅石样本分别加速到每秒69.5米和70.3米,然后汽化。加速的原因是,X射线使小行星表面汽化,并随着气体从表面向外扩张而产生推力。

穆尔说,研究结果表明,这项技术可以扩展至用于应对直径达4公里左右的小行星,将它们推离与地球碰撞的轨道。他说:“我们特别感兴趣的是预警时间短的最大的那批小行星。”就这些小行星而言,其他方法,比如将航天器撞向小行星——就像美国国家航空航天局2022年进行的双小行星重定向测试(DART)那样——“可能没有足够的能量将其撞离轨道”。

位于美国加利福尼亚州利弗莫尔的劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家玛丽·伯基说,该研究论文是“首批试图在地球上重现用核弹让小行星偏离轨道过程的重磅文章之一”。她指出,其他实验也在研究这种可能性,包括利用陨石样本更好地模拟小行星成分的实验。

穆尔希望对X射线偏转技术进行更多实验性测试,以提高其有效性。有朝一日,人类可能还会在太空中进行类似DART任务的测试,以观察对真实小行星的影响。(编译/王海昉)

来源:参考消息网

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