科学家在实验室模拟小行星成功核爆炸

科学家在实验室模拟小行星成功核爆炸

核爆炸产生的 X 射线足以保护地球免受小行星逼近的侵害。这是首次实验的结果。

马里兰州劳雷尔约翰霍普金斯大学应用物理实验室的物理学家 Dawn Graninger 表示，9 月 23 日发表在《自然物理学》上的研究结果显示了“真正令人惊叹的直接实验证据，证明了这项技术的有效性”。 “这是非常令人印象深刻的工作。”

新墨西哥州阿尔伯克基桑迪亚国家实验室的物理学家内森·摩尔和他的团队设计了这个实验来模拟如果核弹在小行星附近引爆可能发生的情况。到目前为止，科学家们已经研究了炸弹压力波的动力学，这种压力波是由气体膨胀产生并推动小行星的。然而，摩尔和他的团队认为，爆炸中产生的大量X射线可能会对改变小行星的轨道产生更大的影响。

该团队使用了桑迪亚的巨大 Z 机器，该机器利用磁场产生高温和强大的 X 射线。他们向两颗咖啡豆大小的测试小行星发射了 X 射线。 “大约 80 万亿瓦的电力在大约 100 亿分之一秒内流经机器，”摩尔说道。 “这种强烈的电荷将氩气压缩成温度高达数百万度的高温等离子体，从而产生 X 射线气泡。”

两颗测试小行星直径约12毫米，由石英和硅胶制成，以反映太阳系小行星的不同成分。每个都在真空中悬挂在一片薄箔上。当 X 射线气泡撞击时，它会像剪刀一样剪断箔片，使小行星自由落体。这使得在类似于太空真空的条件下观察 X 射线的实际效果成为可能。 “这是全新的，”格兰宁格说。 “我以前从未听说过这样的事情。”

实验仅持续了百万分之二十秒，结果显示石英和二氧化硅样品在蒸发前加速至每秒69.5米和每秒70.3米。加速的原因是 X 射线蒸发了小行星表面，当气体从小行星表面膨胀时产生推力。

摩尔表示，结果表明该技术可以扩展到更大的小行星（直径约 4 公里），以引导它们远离与地球的碰撞路线。 “我们对预警时间短的最大小行星特别感兴趣，”他说。在这些情况下，其他方法，例如将航天器撞向小行星（正如 NASA 在 2022 年的双小行星重定向测试（DART）中所做的那样）“可能没有足够的能量使其偏离轨道。”

加利福尼亚州利弗莫尔劳伦斯利弗莫尔国家实验室的物理学家玛丽·伯基（Mary Burkey）将这项研究描述为“试图弄清楚我们地球上如何重现小行星核偏转的第一批重磅出版物之一”。她强调，其他实验正在探索这种可能性，包括那些使用陨石样本来更准确地模拟小行星成分的实验。 “行星保护受到更多关注，”她说。

摩尔希望对 X 射线偏转技术进行进一步的实验测试，以提高其有效性。有一天，也可能会在太空进行一项类似于 DART 任务的测试，以观察对真实小行星的影响。 “除了这样做的意愿之外，没有什么能阻止我们，”他说。

1. 摩尔，N.W.等人。自然物理学。 https://doi.org/10.1038/s41567-024-02633-7 （2024）。

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