
2026年2月26日,小行星2024 YR4的天空平面位置及相关不确定性。左图:JWST 2026年2月26日观测的堆叠曝光,显示小行星2024 YR4(绿色)高显著性探测,偏移约22像素,而该位置本应支持2032年月球撞击概率非零(红色)。右图:天文测量残差与现有JPL Horizons轨道解,针对2026年2月26日四次暴露,使用三条独立的减量和分析流水线。这些解在目前报告的50毫不确定性范围内非常一致,这意味着800公里(1σ)的近月不确定性。图片来源:AAS研究笔记(2026年)。
当人们想到小行星时,往往会联想到电影《世界末日》(“Armageddon”)等作品中所描绘的罕见、文明毁灭性的撞击。
实际上,最有可能影响现代社会的小行星尺寸要小得多。千米级撞击仅每数千万年发生一次,而十米级(与一座建筑物同等大小)的物体则更频繁地击中地球——大约每隔二三十年一次。随着天文学家不断研发出探测和跟踪这些较小小行星的新手段,行星防御(Planetary Defense)对保护支撑现代生活的空间基础设施——从 GPS 导航到全球通信——的意义日益凸显。
MIT 的新型小行星探测方法好消息 是,MIT 的一支研究团队已在此项任务中走在前列。副教授 Julien de Wit、研究科学家 Artem Burdanov 以及同事们最近开发出一种全新的小行星探测方法,可用于跟踪潜在撞击体,并帮助保护地球。该技术已被应用到 詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST),证明 JWST 可用于探测和表征直至主小行星带的十米级小行星——这一步对于加强行星安全与保障至关重要。
De Wit 与同事们最近与 Andrew Rivkin Ph.D. '91 一同主导了对 2024 YR4 小行星的新观测,这一小行星在去年首次被发现后曾登上头条。研究人员确定该小行星不会撞击月球,从而避免了对地球关键卫星系统的潜在影响。该论文已发表于 《美国天文学会研究笔记》(Research Notes of the AAS)。
在 MIT 新闻中,De Wit、Burdanov、助理教授 Richard Teague 与研究科学家 Saverio Cambioni 讨论了行星防御的重要性,以及 MIT 天文学家如何引领这一领域,确保地球安全。
什么是行星防御?该领域正在发生怎样的变化?Burdanov:行星防御是一个聚焦于防止小行星和彗星撞击地球的科学与工程领域。传统上,该领域关注的是更大尺寸的小行星;但借助新观测能力,它正在扩展到监测更小尺寸的物体,也可能造成撞击。
De Wit:人们在想到小行星时往往只考虑罕见的、文明毁灭性的“恐龙杀手”级撞击——这些天体虽然科学上令人着迷,但在人的时间尺度上发生的概率很低。只要把关注点移到更小尺寸的小行星,数量就会急剧增加,影响几乎每隔几十年甚至更短。此时它们与人类的时间尺度显得更为相关。
随着社会日益依赖基于空间的基础设施(通信、导航技术如 GPS、卫星安全系统等),这些较小的小行星会对我们的空间基础设施产生不同而深远的后果。虽然它们可能不直接导致人身伤亡,却会对我们的空间网络造成严重影响。与此同时,由于尺寸较小,它们需要不同的技术来监测和理解——从探测到表征都需要专门的工具。MIT 正在重新定义行星防御,使其更贴近实际、更具人性化、更实用——专注于这些对现实世界产生实质性后果的更小小行星。换言之,行星防御不再只关乎避免灭绝级事件,而是保护我们近期依赖的系统。
为什么像詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)这样的观测对于保护地球至关重要?Teague:我们正进入一个大规模天文调查阶段,将产生大量数据。MIT 正在构建一个框架,能够尽快且高效地筛选这些数据,并利用我们已有的光学和射电设施(如 MIT Haystack 和 Wallace 天文台)对潜在威胁进行快速跟进,以判断其危险性。我们已进行试探观测,评估最快的处理速度。挑战在于,十米级小行星从地面观测极为困难——它们太小了。这正是我们需要利用 JWST 等空间设施的原因。JWST 在检测这些微小、暗淡物体方面具有无可比拟的优势。MIT 的大部分工作正是想建立从探测到风险评估再到缓解的完整流程,让它在同一屋檐下尽可能高效。我认为这正是 MIT 的独特优势——少数几个地方能同时拥有天文学、工程与技术方面的专家。我们把这些专家聚集在一起,解决问题,让地球更安全,令人振奋。
Cambioni:我喜欢称之为“行星革命”,因为除了 JWST 的观测能力外,智利的新观测台 Vera Rubin 观测台(Vera Rubin Observatory)也能将已知小物体的探测率提升十倍。最重要的是,观测台能探测到物体,但可能会失去不少。我们的工作正是追踪并尽快绘制轨迹,填补探测与表征之间的鸿沟。Vera Rubin 只测反射光,无法精准估算小行星大小。MIT 通过内部设施(Wallace 天文台、Haystack 天文台)帮助表征这些物体。
MIT 在行星防御新时代能扮演什么角色?De Wit:鉴于这些更小小行星的发生率和新观测能力(Rubin 观测台、JWST 等),我们预计在未来十年内将识别出数个十米级物体,它们的轨迹将使它们在本世纪内撞击地球-月球系统。届时,社会将面临非常务实的问题:是否以及如何应对。由于它们比“恐龙杀手”小得多,所需的缓解策略也会不同。MIT 可能在成本效益、快速响应的行星缓解策略的开发、设计甚至构造方面发挥重要作用。为此,我们已通过“MIT 行星防御项目”整合院内跨学科研究者,并与工程同事紧密合作。
Teague:我特别兴奋的是我们如何让 MIT 学生参与这项研究。我们专注于有影响力的研究,桥接 MIT 内各部门与实验室——这为学生提供了与实际天文研究相结合的绝佳机会。Saverio 主办 IAP(Independent Activities Period)课程,我们也在 Wallace 天文台设立学生观测实验室,每学期招募一组学生,教他们远程使用这些天文台,收集数据并进行分析。本学期我们约有 10 名本科生将持续进行观测,帮助构建观测流程。
在 MIT,我们不仅在前沿推进研究,还在培养下一代天文学家,让他们将行星防御项目推向未来。
勇编撰自论文"JWST Observations Rule Out 2032 Lunar Impact for Asteroid 2024 YR4".Research Notes of the AAS.2026相关信息,文中配图若未特别标注出处,均来源于自绘或公开图库。