科学家如何计算小行星撞击地球的概率？ _科学

2025年3月26日，美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄到小行星2024 YR4的图像，表明这颗小行星大约有一栋15层楼高的建筑那么大。图片：美国国家航空航天局
据《对话》（Toshi Hirabayashi）：早在2025年1月，我就在为早课做准备时，收到了一份关于2024 YR4小行星的通知。它说，它撞击地球的可能性异常高。
由于保护地球免受小行星等意外入侵者的侵害是我专业知识的一部分，我立即开始收到学生和同事关于发生了什么的问题。
当科学家发现一颗小行星的轨道可能会使其靠近地球时，他们会经常对其进行监测，并计算它可能与我们的星球碰撞的概率。随着他们收到更多的观测数据，他们对可能发生的事情有了更好的了解。
仅仅尽早获得更多的数据点并不能使科学家的预测更好。他们需要继续跟踪小行星在太空中的移动，以更好地了解它的轨迹。
几个月后反思这一事件，我想知道科学家是否有更好的方式与公众沟通风险。我们得到了准确的信息，但正如我听到的问题所表明的那样，这并不总是足以理解它的真正含义。
数字每天都在变化
2024年的YR24小行星直径约为196英尺（60米），相当于一栋15层楼高的建筑。
在1月份宣布这一消息时，据报道，这颗小行星的撞击概率超过1% 。撞击概率描述了危险小行星撞击地球的可能性。例如，如果撞击概率为1% ，则意味着在100种情况中有1种撞击地球。每100人中就有一人是罕见的，但如果你谈论的是可能摧毁地球的碰撞的可能性，那么距离仍然太近，令人不安。
然而，随着时间的推移，进一步的观测和分析表明，这颗小行星与地球相撞的可能性几乎为零。
在1月份的初步通知之后，2月18日的影响概率持续上升至3.1%，但在2月19日降至1.5% 。然后，撞击概率持续下降，直到2月24日达到0.004% 。截至6月15日，它现在的影响概率小于0.0000081% 。

2024年YR4的轨道将使其靠近地球，但科学家发现碰撞的可能性极低。美国国家航空航天局/JPL
但是，当撞击地球的概率下降时，小行星撞击月球的概率开始增加。2月24日上涨至1.7% 。截至4月2日，这一比例为3.8% 。
如果它撞击月球，这次碰撞中喷出的一些物质可能会到达地球。然而，当这些物质进入地球厚厚的大气层时，它们会燃烧掉。
为了观察一个接近的物体是否会撞击地球，研究人员使用一种称为天体测量的技术来了解小行星的轨道。这项技术可以准确地确定物体的轨道，不确定性只有几公里。但天体测量需要长期准确的观测数据。
物体轨道计算中的任何不确定性都会导致预测解的变化。计算通常会给科学家一个可能的轨道云，而不是一个精确的轨道。包围这些位置的椭圆称为误差椭圆。
撞击概率描述了这个椭圆中有多少轨道预测撞击了地球。
如果没有足够的观测数据，轨道的不确定性很高，因此椭圆往往很大。在大椭圆中，椭圆“意外”包括地球的可能性更高——即使中心不在地球上。因此，即使一颗小行星最终不会撞击地球，在科学家收集到足够的数据来缩小不确定性之前，它的误差椭圆可能仍然包括地球。
随着不确定性水平的降低，椭圆会缩小。因此，当地球位于小误差椭圆内时，撞击概率可能会高于位于大误差椭圆内的情况。一旦误差椭圆缩小到不再包括地球，撞击概率就会显著下降。这就是2024年4月发生的事情。

随着误差椭圆的缩?。⌒行亲不鞯厍虻募嘎室聪陆担?要么上升，如果它最终与地球重叠的话。平林敏史
撞击概率是一个单一的实用值，提供了对撞击威胁的有意义的见解。然而，正如我们在2024年第四季度所看到的那样，仅仅在没有任何背景的情况下使用影响概率可能无法为公众提供有意义的指导方针。
持有并等待更多数据来完善碰撞预测，或引入新的指标来评估对地球的影响，是在增加混乱和恐惧之前为人们提供更好的未来威胁指导方针的替代行动方案。