变暖:通过热信号发现近地小行星

美国宇航局研究人员在2019年4月的APS会议上揭示了利用红外辐射识别近地小行星的新技术

2013年2月15日,俄罗斯城市车里雅宾斯克上空的一个物体破裂。 爆炸距离南极遥远,探测到的力量比核爆炸强大,强度高25至30倍。 它砸碎了窗户,大约有1200人受伤。 实际上,爆炸是如此强烈,以至于它可能短暂地超过了太阳。

车里雅宾斯克火球由行车记录仪记录下来,该行车记录仪来自车里雅宾斯克以北的卡门斯克-乌拉尔斯基,那里仍然是黎明。 (行星学会)

与车里雅宾斯克事件有关的主要问题是所涉及的流星是从直径为17至20 m的较大小行星(相对较小)中脱落的。 那里有很多更大的物体。 确切地知道哪里将是巨大的优势。

位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的美国宇航局小行星狩猎任务的艾米·迈因策尔(Amy Mainzer)和她的同事们正在研究在地球附近附近定位此类物体的责任以及如何防止撞击的问题。 他们设计了一种简单而巧妙的方法来发现NEO冲向地球的过程。

这是从小号马丁·路德·金(Martin Luther King Jr)命名的小行星2305 King的WISE航天器收集的图像。小行星显示为一连串的橙色圆点,因为这是一组曝光,它们被加在一起以显示其运动划过天空。 这些红外图片已经过颜色编码,因此我们可以用人眼察觉到:3.4微米表示为蓝色; 4.6微米为绿色,12微米为黄色,22微米显示为红色。 根据WISE数据,我们可以计算出这颗小行星的直径约为12.7公里,反射率为22%,表明它可能是石质成分(NASA)

这项任务的首席研究员Mainzer在丹佛的美国物理学会4月会议上概述了NASA行星防御协调办公室的工作-包括她的团队的NEO识别方法,以及它将如何帮助防止未来对地球的影响。

Mainzer说:“如果我们仅在撞击后几天内找到一个物体,它将极大地限制我们的选择,因此在我们的搜索工作中,我们着重于当NEO远离地球时寻找它们,从而提供最大的时间和打开时间提供了更大范围的缓解可能性。”

你变暖了!

定位NEO并非易事。 Mainzer形容这就像试图在夜空中发现一块煤一样。

她阐述道:“近地天体本质上是微弱的,因为它们实际上很小,并且在太空中离我们很远。

“此外,其中一些像打印机碳粉一样暗,要在空白处发现它们是非常困难的。”

这是拟议的近地天体摄像头(NEOCam)任务的图像,该任务旨在发现,跟踪和表征接近地球的小行星和彗星。 使用红外热像仪,任务将测量NEO的热信号,无论它们是浅色还是深色。 望远镜的外壳被涂成黑色,以有效地将自身的热量散发到太空中,并且它的遮阳罩使它能够靠近太阳观测,在地球上最接近地球的轨道上,近地天体花费了很多时间。 背景是一组由原型任务NEOWISE收集的主要带小行星的图像; 小行星相对于背景恒星和星系以红点显示。 (美国国家航空航天局)

Mainzer和她在JPL / Caltech的团队没有使用可见光来发现进入的物体,而是使用了NEO的特征-它们的热量。

小行星和彗星被太阳加热,因此以热红外波长明亮地发光。 这意味着使用近地物体广域红外勘测仪(NEOWISE)望远镜更容易发现它们。

Mainzer解释说:“通过执行NEOWISE任务,我们可以发现物体,无论它们的表面颜色如何,然后使用它来测量它们的大小和其他表面特性。”

发现NEO的表面特性可以使Mainzer和她的同事深入了解这些物体的大小及其组成,这是制定针对威胁地球的NEO的防御策略的关键细节。

例如,一种防御策略是物理上“轻推” NEO使其远离地球撞击轨迹。 关键是要计算微动所需的能量,NEO质量的细节以及大小和组成至关重要。

NEOWISE太空望远镜在2015年8月28日发现了彗星C / 2013 US10卡塔利娜号被地球超速飞行。这颗彗星从奥尔特云旋入,奥尔特云是冷,冰冻的物质壳,围绕着太阳,它位于太阳系最遥远的地方超越海王星的轨道 NEOWISE捕获了这颗彗星,它因太阳的高温而活跃起来。 2015年11月15日,这颗彗星最接近太阳,浸入地球的轨道; 这可能是这颗古老的彗星第一次如此接近太阳。 NEOWISE在这两个热敏红外波长分别为3.4和4.6微米的情况下观察到了彗星,在此图像中,它们的颜色编码为青色和红色。 NEOWISE在2014年和2015年多次检测到此彗星; 在一张组合图片中显示了五次曝光,描绘了彗星在天空中的运动。 彗星喷出的大量气体和尘埃在此图像中显示为红色,因为它们非常冷,比背景恒星要冷得多。 (美国国家航空航天局)

检查小行星的组成也将帮助天文学家了解太阳系形成的环境。

Mainzer说:“这些物体本质上很有趣,因为一些物体被认为与构成太阳系的原始材料一样古老。

“我们发现的一件事是,NEO的组成非常多样化。”

Mainzer现在热衷于利用相机技术的进步来协助寻找NEO。 她说:“我们正在向NASA提议一种新的望远镜,即近地天体摄像机(NEOCam),以做更全面的工作来绘制小行星的位置并测量其大小。”

当然,NASA不是唯一了解NEO的太空机构-日本航空航天局(JAXA)的Hayabusa 2的任务计划是从小行星收集样本。 在她的演讲中,Mainzer解释了NASA如何与全球太空界合作,在国际上保护地球免受NEO冲击的努力。