近地天体

截至2018年11月25日，以已知的19,229个近地天体绘制的饼状图

近地天体（Near-Earth object，缩写：NEO）是任何其轨道使它能接近地球的太阳系小天体。按照惯例，一个太阳系的天体最接近太阳的近日点小于1.3AU，就是近地天体。如果近地天体的轨道与地球轨道交叉，且该天体的直径大于140meter，则该天体就被视为 潜在威胁天体 （potentially hazardous object，PHO）。绝大多数已知的潜在威胁天体和近地天体是小行星，只有一小部分是彗星。

已知的近地天体超过25,000颗，超过100颗短周期彗星是近地彗星，许多绕太阳轨道运行足够大的流星体，在撞击地球之前也可以在太空中被追踪到。现在人们普遍认为，过去的撞击在塑造地球的地质和生物历史方面起着重要作用。自1980年以来，因为人们对这一潜在危险有了更多的认识，近地天体越来越引起人们的关注。直径为20m的小行星可对在地环境和人类造成重大损害。更大的小行星穿过大气层到达地球表面，如果它们撞击到地面，就会形成陨石坑；如果它们撞击海洋，就会形成海啸。通过偏转来避免小行星撞击在原则上是可能的，目前正在研究可行方法。

有两种指标，杜林危险指数和较为复杂的巴勒莫撞击危险指数，根据已确定天体撞击地球的概率和撞击后果的严重程度，对近地天体造成的风险进行评级。一些近地天体被发现后，其杜林危险指数和巴勒莫撞击危险指数的评级都暂时为正值；但截至，基于更长观测弧的更精确轨道计算，在所有情况下都导致平及降低至0或低于。

自1998年以来，美国、欧盟和其它国家都在扫描天空寻找近地天体，这项工作被称为太空警卫。美国国会最初授权美国国家航空暨太空总署(NASA)对所有可能造成灾难，直径在1公里以上的近地天体都要造册监看，计划在2011年已经完成之前完成。至少已有90%足以造成全球灾难，直径至不少于1km的近地天体完成编目。在后来几年，调查工作得到了扩大，包括较小但有可能造成大规模（尽管不是全球性）的小天体。

许多近地天体具有类似地球的轨道，很容易成为太空船的目标，但近地天体因为质量低，表面重力也都很低。截至，5颗近地彗星和5颗近地小行星已有太空船派访过。在2010年，隼鸟一号已经将一颗近地天体的样本送回地球，类似的任务还在进行中。私营的新创公司已经起草了商业小行星采矿的初步计划。

## 定义

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近地天体在科技上和惯例上被定义其绕太阳的轨道有部分位于距离太阳0.983和1.3AU的太阳系小天体。因此，近地天体现时不一定很靠近地球，但它们有可能相对于接近地球。这个术语有时也会灵活的使用，例如用于绕地球轨道的物体或准卫星，而它们与地球的轨道关系更为复杂。

当一颗近地天体被探测到，与所有的太阳系小天体一样，它的位置和亮度会提交给国际天文学联合会（IAU）小行星中心（MPC）进行编目。小行星中心会建立和保存已确认的近地天体和潜在威胁天体的独立清单。一些近地天体的轨道与地球的轨道相交，因此会造成碰撞的危机。如果这些天体的估计直径超过140米，就会被视为潜在威胁天体（PHOs）。小行星中心为潜在威胁天体中的小行星建立和保留了一份单独的清单。近地天体也由美国国家暨航空太空总署（NASA）和喷射推进实验室（JPL）下的两个独立机构编目：和近地天体研究中心（Center for Near Earth Object Studies，CNEOS）和太阳系动力组（Solar System Dynamics Group）。

现时，潜在威胁小行星（PHAs）的定义是基于其接近地球的危险性和可能性相关的参数，以及估计其撞击可能产生的后果。大多数具有距离地球0.05AU或更小的最小轨道相交距离（MOID）和绝对星等22.0或更亮的天体（大尺寸的粗略指示器）。

不会接近地球的天体或绝对星等H比22.0星等（假设反射率为14%，及直径大约小于140m）更黯淡的小天体，不被视为潜在威胁小行星。NASA的近地天体目录还包括小行星和彗星接近的距离（以月球距离，LD表示）。

## 人类认识近地天体的历史

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人类最早观测到的近地天体是彗星。早在1577年，第谷·布拉赫试图通过视差量测彗星的距离，而他获得该彗星与地球距离比地月距离更远，它们在地球之外的性质才被确认；1705年爱德蒙·哈雷发表了它对一些彗星的轨道计算，认为一些彗星有周期回归的性质，第一颗被确认的就是现在所谓的哈雷彗星。1758年至1759年哈雷彗星的出现是预测的第一次彗星回归。据说1770年的莱克赛尔彗星是第一颗被发现的近地天体。

第一颗被发现的近地小行星是1898年发现的爱神星。主要是因为对这颗小行星轨道精确的量测，有助于确定当时还未能完全确知的地球与太阳距离，因此对爱神星进行了多次广泛的观测活动。

在1937年，发现小行星69230以两倍于月球距离掠过地球。这颗小行星被认为对地球是一个威胁，然而它在被发现之后不久就追丢了；因此，当时尚不清楚它的轨道是否和地球碰撞。直到2003年，这颗小行星才被重新发现，现在知道至少在下一个世纪内，它都不会构成威胁。

在1968年6月14日，直径1.4公里的小行星伊卡洛斯以0.042482AU，或16倍的月球距离，掠过地球。在这一次的接近，伊卡洛斯成为第一颗使用雷达观测的小行星。这次的测量是由海斯塔克天文台 和金石追踪站共同执行。伊卡洛斯是在1949年发现的，在这次接近的几年前就已经预测了这次的接近，而在危言耸听的新闻报导下，这次接近获得公众极大的关注。在它接近地球的前一年，麻省理工学院的学生发起了伊卡洛斯计划，打算用火箭使小行星偏转，以防它与地球相撞。媒体广泛的报导伊卡洛斯计划，因而并激发了1979年的灾难电影《流星》的灵感。这部电影中，美国和苏联联手炸毁了一颗被彗星撞击，转而朝向地球撞击的小行星碎片。

在1989年3月23日，直径300m的阿波罗小型行星(4581) Asclepius（1989 FC），以700000km的距离错过地球。如果这颗小行星撞击地球，它将造成有史以来最大的爆炸：相当于200亿TNT当量。因为它是在最接近的接近之后才被发现的，因而它引起了广泛的关注。

在1998年3月，对最近发现的小行星(35396) 1997 XF的早期轨道计算表明，2028年有可能接近地球至0.00031AU，小于月球轨道与地球的距离，并且有极低的可能性直接撞击地球。但这个误差的幅度颇大，追溯到之前的观测弧重新计算之后，2028年接近的距离修正为0.0064AU，并且不会撞击地球。当时，关于潜在撞击的不准确报导引起了媒体风暴。

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### 风险

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从20世纪90年代开始，对寻找到的近地天体已经通过科学的概念，建立起评估风险的框架。在这个框架中，从人类社会的文化和科技两方面来评估任何一个近地天体造成的风险。纵观历史，人类基于宗教、哲学或科学观点以及人类应对此类风险的科技或经济能力，将近地天体与不断变化的风险联系在一起。因此，近地天体被视为自然灾害或战争的前兆；在一个不变的宇宙中无害的景观；改变时代的灾难源头；或潜在的有毒烟雾（1910年地球穿过哈雷彗星尾部时）；还有最后一个，可能导致陨石坑形成的撞击，甚至可能导致人类和地球上其它生命的灭绝。

近地彗星的灾难性撞击，可能在对其轨道理解的第一次轨道计算中，就得到了承认：1694年，埃德蒙·哈雷提出了一个理论，即在圣经中诺亚方舟的洪水是由彗星撞击造成的。人类对近地小行星的科学观察，在短短的时间内在感知认识经历了起伏变化，从近地小行星作为人类社会良性迷恋的对象，成为人类感知具有高风险的杀手级天体。自20世纪80年代以来，科学家们已经认识到撞击的威胁，撞击产生的陨石坑比撞击物体大得多，并对更广阔的区域产生间接影响；之前有一种理论认为，6500万年前的白垩纪-古近纪灭绝事件（恐龙灭绝）是由大型小行星撞击引起的，已经得到证实。

1994年7月，在观测到舒梅克－李维九号彗星的碎片撞击木星后，广大公众对撞击风险的认识有所提高。在1998年，彗星撞地球( Deep Impact )和世界末日(Armageddon)这两部影片，普及了近地天体可能造成灾难性撞击的概念。就在同一时间，一个阴谋论产生了假想的2003年会发生尼比鲁碰撞，之后撞击的时间先延后至2012年，然后又延至2017年，而这种撞击在互联网上仍然继续流窜。

#### 风险尺度

近地天体撞击威胁的科学分类有两种方案：

- 简单的杜林危险指数，根据撞击能量和概率的影响，使用0到10的整数对未来100年的风险影响进行评级。
- 比较复杂的巴勒莫撞击危险指数，该等级可为任何正或负的实数；这些评级的背景取决于撞击频率、撞击概率和可能撞击的时间。

在这两个指数上，任何可关注的风险都由大于零的值表示。

#### 风险程度

巴勒莫指数中大于"E"百万吨的能量撞击年度背景频率估计为：

$$f_B = 0.03E^{-0.8} \;$$

例如，这一公式意味着从现在起到下一次大于1百万吨撞击的时间期望值为33年，而且当撞击发生时，其超过240万吨的可能性为50%。此公式仅在一定范围的"E"值内有效。

然而，另一篇论文——与巴勒莫指数所依据的论文同在2002年发表——发现了具有不同常数的幂律：

$$f_B = 0.00737 E^{-0.9} \;$$

对于给定的"E"，这个公式给出了相当低的比率。例如，它给出1000万吨级或以上（如通古斯大爆炸）的火流星比率为为千年1次，而不是巴勒莫公式中的210年1次。然而，作者给出了一个相当大的不确定性（对于1000万吨，每400到1800年一次），部分原因是确定他们确定使用的大气撞击能量时，存在不确定性。

#### 高评级风险

NASA维护一个自动化系统，用于评估未来100年内已知近地天体的威胁，该系统生成不断更新的哨兵风险表。随着更多观测的结果进入系统，所有或几乎所有的天体最终都很可能从名单上剃除，从而减少不确定性，并实现更准确的轨道预测。

在2002年3月，(163132) 2002 CU成为第一颗在杜林危险指数上暂时获得正面评级的小行星：2049年撞击的几率约为9300分之一。新增的观测结果将估计的撞击风险降低到零，这颗小行星于2002年4月从哨兵风险表中删除。现在已知，在未来两个世纪中，小行星2002 CU将在2080年8月31日以0.00425AU(近地点)的安全距离掠过地球。

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小行星(29075) 1950 DA在1950年被发现后失踪，因为仅有17天的观测而不足以确定它的轨道；它于2000年12月31日被重新发现。它的直径约为一公里（0.6英里）。在2001年的近距离接近中，它也被雷达观测到，从而可以进行更精确的轨道计算。虽然这颗小行星至少在800年内不会撞击，因此没有杜林危险指数，但因为它是第一颗巴勒莫撞击危险指数大于零的天体，仍在2002年4月被列入哨兵风险表。当时计算的撞击概率最多是三百分之一，巴勒莫撞击危险指数为+0.17，只比所有类似大小天体在2880年前的撞击背景风险高50%。2012年，利用雷达观测进一步减少了轨道计算中的不确定性，从而降低了撞击的几率。考虑到2015年之前的所有雷达和光学观测，撞击概率评估仅为1/8300。相应的巴勒莫指标值−1.42，仍然是哨兵风险表上所有天体的最高值。

在2004年12月24日，370m的小行星(99942) 阿波菲斯 (之前的临时名称是2004 MN)在杜林危险指数中被评级为4分，这是迄今为止给出的最高等级。因为当时转换出的讯转息为为在2029年4月13日星期五地球撞击的概率为2.7%。到2004年12月28日，更多的观测结果为2029年的接近产生了一个更小的不确定区域，使2029年的接近不再包括地球。因此，2029年的撞击风险降至零，但随后的潜在影响日期在杜林危险指标中仍被评级为1。在2006年8月，进一步观察将2036年的风险降至杜林危险指数0级。在2021年，阿波菲斯被从哨兵风险表中除名。

2006年2月，由于预测小行星(144898) 2004 VD在2102年5月4日会近距离接触地球，所以杜林危险指数评级为级2。再进一步的观测使预测变得越来越精确之后，2006年5月杜林危险指数评级降至1，2006年10月再降至0，这颗小行星于2008年2月完全从哨兵风险表中删除。

2010 RF被列为撞击地球几率最高的小行星，几率为1/22，日期为在2095年9月5日。然而，这颗小行星的直径仅为7m，太小，不足以被视为潜在威胁天体，并且不会造成严重威胁：因此，可能发生2095年撞击在巴勒莫撞击危险指数的评级仅为−3.32。预期在2022年8月接近地球时的近距离观测中，将确定这颗小行星是否会在2095年撞击地球。

### 将威胁降到最低的专案

每年度调查发现的近地小行星：所有的近地小行星（顶部），和直径大于1公里的近地小行星（底部）

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## 历史上的撞击事件

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普遍被接受的阿尔瓦雷斯假说，解释白垩纪-第三纪灭绝事件是大型天体的撞击事件的结果，提高了穿越地球轨道的其它天体和与地球碰撞可能性的认知。

### 1908年通古斯事件

现在普遍认为1908年6月30日一颗石质小行星在通古斯的上空爆炸，释放出超过1,000万吨TNT的能量。据估计爆炸发生在8.5公里的高度上，物体的直径在45-70米之间。

### 1979年船帆座事件

在1979年9月22日，在南大西洋和印度洋交界处附近记录道一次可能是低能量的核子试爆事件，但起初被认为可能是外星物体撞击的事件。此一事件称为船帆座事件，是由美国为监测核子试爆而设置在轨道上的船帆座卫星记录到的。这次警报导致多个组织进行了数年的调查，但最终还是不能确定爆炸是来自核武，或是非核武。

### 2002年东地中海事件

在2002年6月6日，一颗估计直径10米的小天体撞击了地球。这次撞击发生在地中海，介于希腊和利比亚之间，大约在东经21°北纬34°处的半空中发生爆炸。释放的能量估计在26,000吨黄色炸药，相当于一个小型的核子武器。

### 2008年苏丹事件

在2008年10月6日，科学家计算出一颗近地小行星，2008 TC，将在10月7日0246UTC (当地时间5:46)，发现后不久撞击地球。这颗小行星如预期的抵达，这是第一次准确的预测到小行星撞击地球。之后，在地球表面上寻获数百颗的陨石碎片。因为此一事件发生在人烟稀少的地区，到目前为止，没有任何已经提出的报告提到它所造成的影响。

### 2009年印度尼西亚事件

在2009年10月8日，一颗巨大的火球出现在印尼的波尼附近天空中。这个天体被认为是一颗直径10米的小行星，估计这颗火球释放出的能量为5万吨黄色炸药，或是2倍于广岛原子弹。没有人员伤亡的报导。

### 2013年俄罗斯流星事件

在2013年2月15日，当流星体在俄罗斯的车里雅宾斯克上空爆炸后，造成了当地1,491人受伤。当地日出之际有着挥之不去越来越明亮的条纹出现，几秒钟之后，该物体达到最大强度，巨大的震波爆炸使得玻璃碎裂，并遮盖过汽车防盗器的警报声，随后还伴随着几次小爆炸。

## 被遗漏的NEO

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2004年3月18日，人们记录了一颗与近距离飞跃过地球的近地天体：小行星2004 FH，其直径大约30米（100英尺），从地球上方大约43000千米（26500英里）处飞过（约地月距离的十分之一）。从发现到接近地球最近距离时间短促，小行星2004 FH体积不是很大，天文学家在其飞跃3天前才发现了它。一个NEO可能带来全球灾难可能性的理论现在更让人信服了。

就在两周后的2004年3月31日，2004 FU162打破了2004 FH接近地球距离的记录，2004 FU162在地球上方仅6500千米（4000英里）处飞跃而过（约等于一个地球半径）。其仅在飞跃前数小时被观测到——虽然2004 FU162大小小于10米（33英尺）。人们认为其如果撞击地球很可能会在大气层中就无害的分解。

大小小于这两颗的天体（有时是武断的）就被分类为流星体而非小行星了。