[비즈한국] 2024年12月27日，位於智利的自動小行星預警望遠鏡ATLAS捕捉到了小行星2024YR4。不久之後，該小行星因被預測在2032年與地球碰撞的可能性竟超過3%而備受關注。起初，其直徑被估計在50至100米之間，這相當於1908年摧毀西伯利亞森林一帶、引發神秘通古斯大爆炸事件的隕石大小。這確實是個令人恐懼的訊息，地球可能再次面臨猛烈碰撞的恐慌瀰漫開來。
幸運的是，隨後的連續觀測結果顯示，與地球碰撞的可能性幾乎為零。但取而代之的是，它撞擊月球的可能性飆升至4.3%。最終，2024YR4似乎鐵了心要找地球或月球其中之一的麻煩。
自這顆小行星首次被發現以來，已經過去了一年多的時間。對於精確追蹤在地球附近高速執行的小行星軌跡而言，這段時間已足夠有意義。在此期間，2024YR4的軌跡發生了實時變化。那麼，這顆小行星現在是否仍然在覬覦我們的地球和月球呢？
2024YR4最初受到特別關注的原因，是代表小行星危險程度的都靈指數（Torino scale）在歷史上首次達到了3級。雖然還不至於讓整個地球毀滅，但這一事件警示我們，地球隨時可能面臨意想不到的突發危機。焦慮的天文學家們急忙開始追蹤這顆小行星的一舉一動。地面的雙子座南望遠鏡（Gemini South）、甚大望遠鏡（VLT）等大型望遠鏡紛紛擠出時間對其進行追蹤。結果，一個有趣的真相被揭開了。
當首次發現這顆小行星時，人們簡單地認為它是一個圓形的物體。但進一步核實其形狀後發現，它更扁平，像一顆被壓扁的土豆。之所以能發現這一點，歸功於該小行星的快速自轉。這顆小行星以約20分鐘的極短週期在原地不斷旋轉。由於其形狀不對稱，自轉時地球看到的橫截面積會發生變化，亮度也會週期性波動。透過這些資料，就可以推斷出它有多圓或有多凹陷。
更有趣的是，它正在進行“逆行自轉”，即朝著繞太陽公轉方向的反方向旋轉。這對小行星的軌道演變影響巨大。當太陽光照射到小行星表面時，表面會被加熱並釋放熱量。熱量釋放的反方向會產生微小的推動力，進而產生輕微的推力。用更有趣的說法是，因為太陽光太熱，它產生了一種向反方向緩慢移動的感覺。這被稱為雅科夫斯基效應（Yarkovsky effect）。
通常情況下，公轉和自轉方向一致的小行星，會因雅科夫斯基效應從原位被推向太陽系外側，從而導致軌道變大。但2024YR4因為是逆行自轉，受雅科夫斯基效應影響，它反而正在從原來停駐的火星與木星之間的小行星帶向太陽系內側移動。這種情況非常罕見。
幸運的是，隨著2025年的過去，這顆小行星與地球碰撞的可能性已經趨近於零。現在可以放心了。取而代之的是，它撞擊月球的機率曾一度飆升至3~4%。雖然有人可能會覺得它撞擊的是遠離地球的月球，與我們無關，但事實並非如此。根據簡單計算，月球表面可能會產生相當於650萬噸TNT炸藥的爆炸威力。即使在白天，用肉眼也能清楚地看到月球表面閃爍著耀眼的光芒。當然，月球不會被整體摧毀，但我們可以欣賞到月球表面形成一個直徑接近1公里的巨大隕石坑。
事實上，更大的問題在於破碎的月球表面殘骸會暫時遮擋地球周邊。多達10萬噸的月球岩石可能化為粉塵，其中近10%會擴散到地球附近。雖然落在地面上我們頭頂的情況極其罕見，因為大多數會在進入地球大氣層時化作細小的流星燃燒殆盡。但這對人造衛星來說是致命的。突如其來的尖銳月塵和月壤碎屑傾瀉在太陽能電池板和電子裝置上，可能會引發巨大的混亂。甚至可以想象，來自月球的小碎片會導致凱斯勒現象（Kessler syndrome，衛星連鎖碰撞爆炸）的發生。
我們還可以有另一種擔憂。如果這些破碎的月球殘骸長時間不離開地球附近並持續遮擋我們的視線，地球將處於被巨大火山灰遮蔽的狀態。屆時，到達地球的陽光量會大幅減少。就像電影《挽救計劃》（Project Hail Mary）中的設定一樣，地球天空中的太陽突然變暗，氣候驟然嚴寒的狀況並非不可想象。最終，從我們的角度來看，除了祈禱這顆小行星能平安錯過地球和月球之外，別無他法。
非常慶幸的是，最近詹姆斯·韋布空間望遠鏡的進一步觀測結果讓我們放了心。今年2月，詹姆斯·韋布望遠鏡捕捉到了處於其效能極限、勉強可見的2024YR4。這是人類觀測到的小行星照片中最模糊的一張。捕捉到更多的瞬間快照，使得我們能夠更正確地把握小行星的動向。多虧了這一點，NASA終於正式宣佈，該小行星與地球及月球碰撞的可能性均為0%。
但是，如果真的萬一運氣不好，這顆小行星直衝地球或月球而來，我們能平安無事嗎？此前針對雙小行星迪莫弗斯（Dimorphos）和迪迪莫斯（Didymos）發射探測器進行撞擊以改變其軌道，DART任務的成功至今仍是我們唯一的希望。但2024YR4的情況可能有所不同。
即便轉速如此之快，小行星卻沒有散架或碎裂，這意味著組成小行星的岩石結合得相當緊密。如果它是像之前探測器親自造訪過的龍宮（Ryugu）或貝努（Bennu）那樣，僅僅是由碎石堆積而成的小行星，在20分鐘左右的短週期旋轉下，它早就會向四周四分五裂，徹底解體了。但2024YR4在體型雖小的情況下，依然承受住了高速自轉。這說明它是一顆相當堅硬的“頑石”小行星。可以預見，一旦落在地球上，破壞力將相當巨大。
但這同時也表明，該小行星具有相當大的內部強度。也就是說，如果該天體是像龍宮或貝努那樣的簡單殘骸堆（rubble pile），在如此高速的旋轉下，它應該早已四散崩離了。然而，它在快速自轉的同時仍保持為一個整體，這意味著它是一個密度和抗拉強度都較高的完整岩石團塊。
那麼它由什麼組成呢？目前看來，它有可能是富含矽酸鹽的S型，或者相對富含碳化合物的K型。在這種情況下，弄清楚其成分、密度和型別至關重要。如果我們確實處於必須改變其軌道的情況下，例如像NASA的DART任務那樣必須撞擊某個物體，只有瞭解它由什麼組成，才能預測軌道將如何改變。
研究人員想知道的不僅僅是潛在的軌道，還想知道這個天體究竟來自哪裡。也就是它到底是來自小行星帶，還是來自完全不同的地方。
事實上，現在甚至可以看到顯示該天體已知軌跡的三維地圖。該地圖顯示，該物體大致來自火星與木星之間。更準確地說，似乎來自小行星帶的中部。對於天文學家來說，這一點有些不同尋常。因為通常橫穿地球軌道的小行星，多半來自離火星更近的小行星帶內側區域。
因此，這顆小行星很有可能是由於與木星的引力相互作用導致位置改變，從而被推向我們這一側的。木星常被稱為“地球的守護者”，因為它清除了許多危險的岩石，並改變了多顆彗星的軌道，使它們不至於撞擊地球。但這次的情況似乎恰恰相反，它像引力彈弓一樣，幾乎精準地將YR4擲向了地球方向。
不過，得益於其自轉特性，我們對這個天體有了更多的瞭解。這顆小行星似乎在進行“逆行自轉”，即旋轉方向與公轉方向相反。這表明該天體受雅科夫斯基效應影響，從小行星帶中部向內側移動。
雅科夫斯基效應是指陽光照射物體表面後作為熱量重新釋放，產生極其微小的推力，從而在數百萬、數千萬年間逐漸改變其軌道的現象。事實上，這一現象發生在絕大多數小行星身上。這也是小行星軌道難以預測的主要原因，因為太陽在長期內會一點點改變它們的軌道。
很好，至此我們已經瞭解了這塊岩石的基本成分和來源。那麼，這個天體的最終目的地在哪裡？是地球，月球，還是什麼都不是呢？
至少就目前而言，月球是安全的，地球也是安全的。至少在行星際空間威脅層面是這樣。所以，我們只需要操心地球上已經存在的問題即可。
作者Jee-Woong Bae是誰？熱愛貓咪與宇宙。兒時觀看《銀河鐵道999》後，立志讓人們瞭解宇宙之美。目前擔任世宗大學自由專業學部助理教授，積極從事講座與寫作等多種科學傳播活動。著有《每天一片宇宙》、《星光閃爍的宇宙科學家們》、《雖無法到達卻能瞭解》、《仰望宇宙時產生的奇怪問題》等書籍，並翻譯了《給真正宇宙旅行者的搭車指南》、《我是如何殺掉冥王星的》、《量子人生》、《Cosmigraphics》等作品。