如何合理评估潜在的风险这在以制造业为首的领域中是个重要课题。从事研发、品质管理、生产、安全等行业的朋友可能会接触或者运用到FMEA、HAZOP等风险评估的工具，这些工具的目的就是将各种风险因素的发生可能性与危险程度进行量化，让我们可以针对性地提前制定对策来规避风险。
对于地球来说同样面临着各种潜在的风险。陨石撞地球，那绝对能算得上是一个。而且在历史上已经多次发生这种事。
不说多的，在中国古书中就至少有7条相关记录[1]。比如最早的记录《隋书》中写到，616年1月14日的陨石造成农民起义军首领卢明月(?-617)军队的攻城塔被破坏与10人死亡[2]。另外还有1490年（明朝）在陕西和甘肃交界处发生的陨石坠落造成1万人牺牲的记录（庆阳陨石雨）[3][1][4]。
图1 Yau, K.等人的论文中提到的在中国古书中查到的与陨石撞地球相关的7条记录
而在世界范围内的小型撞击就更多了，下图是1994-2013年发生的陨石事件（当然几乎都在大气层中就已经解体）的统计。
图2 1994-2013年有记录的陨石撞击。黄色为白天，蓝色为夜晚发生。尺寸代表能量大小。
据NASA统计，截止2020年11月24日共发现24,377颗已知的近地小行星（Near-Earth Asteroids; NEAs）与113颗短周期近地彗星（NEC; Near-Earth Comet）。[5]因此，发生陨石撞击地球的风险在以后也一定是存在的。
图3 NASA从1980年开始统计的NEA。蓝色为总数，橙色代表尺寸140m以上、红色代表尺寸1km以上的小行星数
图4 近地天体动态图（2018年1月数据）
大多数小行星都是由搭载在大口径望远镜上的照相机发现的。图像差分软件通过将最近的照片与天空同一部分的早期照片进行比较来检测移动、变亮或突然出现的物体。这些系统通常每晚自动进行多次观测，将这些观测数据连接起来可以确定一个初步的轨道，预测出未来几个晚上的大致位置，然后就可以通过更强大的望远镜来观察这个新天体。轨道交叉的计算由两个独立的系统进行，一个是NASA的Sentry（哨兵系统），另一个是ESA的NEODyS（近地天体动态跟踪系统）运行。
图4 2004FH （另一个一闪而过的物体是人工卫星）
图5 2002年9月3日拍摄到的J002E3
当Sentry或NEODyS系统判定天体具有风险时会自动将其列入各自的风险表。任何人都可以访问下列网站对当前的风险天体进行实时查询。
Sentry
Sentry: Earth Impact MonitoringNEODyS
NEODyS (spacedys.com)
那么，撞击的风险是怎样评估的呢，如何将其量化？这就是本回答要说明的问题。
目前，评估小行星、彗星等近地天体（Near-Earth object；NEO）撞击地球的指标至少有两个——杜林危险指数（TS；Torino scale）与巴勒莫撞击危险指数（PS；Palermo Technical Impact Hazard Scale）。上述两个网站的风险表中均列出了各天体当前的杜林危险指数与巴勒莫撞击危险指数。
杜林危险指数
杜林危险指数是由麻省理工学院地球、大气和行星科学系教授Richard P. Binzel提案，最早被称为“近地天体危险指数”（A Near-Earth Object Hazard Index），于1995年在联合国会议中首次公开。1999年6月，在意大利都灵所举行的国际近地天体会议中发表了更新版本并得到全体投票通过。后以都灵（Turin）的谐音（Torino）正式命名为杜林危险指数（Torino scale）。
图6是杜林危险指数图。横轴代表发生的天体撞击的可能性，纵轴代表天体的动能（及动能所对应的天体尺寸）。通过这个坐标图就可以判断出该事件所对应的危险等级（0~10）。
能量的单位为“MT”，即百万吨TNT炸药。1MT相等于77个广岛原子弹的威力。有史以来最大的氢弹爆炸（沙皇炸弹）大约是50MT。1883年喀拉喀托火山爆发大约相当于200MT。被认为可能是恐龙灭绝重要因素的希克苏鲁伯陨石估计其撞击力为1亿(10^8)MT，相当于杜林10级。1908年造成巴林杰陨石坑和通古斯大爆炸的撞击估计都在3-10MT级，相当于杜林8级。2013年车里雅宾斯克流星撞击前的总动能约为0.5MT，相当于杜林0级。2000年至2013年间，共探测到26颗能量为1-600千吨级的小行星撞击[6]。
图6 杜林危险指数图
每个颜色与各危险等级都有一个总体含义（图7）。如0代表撞击的可能性几乎为0，或者撞击天体的危害性微乎其微。10代表碰撞几乎肯定发生，且撞击天体大到足以引发全球性灾难。另外，杜林危险指数仅定义未来100年以内的潜在影响。
值得一提的是，由于媒体对1级小行星过于夸张的报道（如2003年的(143649)2003 QQ47），2005年对杜林等级的措辞进行了修订。比如，等级1从“值得仔细监测的事件”（Events meriting careful monitoring）变成了“正常”（Normal）。
图7 各危险等级的颜色及数字的意义
迄今为止实际达到过的最高等级是4级：(99942) Apophis 在2004年12月23日先被判定为等级2，随后被提升为4。直到2006年8月，Apophis都因可能在2036年撞击地球的可能性而保持在等级1，之后因概率大大减小被降至0级。
除此之外，还有到达过2级的 (144898) 2004 VD17: 2006年2月，因可能在2102年撞击地球被等级从1被提升为2。这是继Apophis后第二个成为危险等级1以上的天体。之后被降为等级0，并于2008年2月14日被移除哨兵风险表。
另外，2014年经过火星附近的彗星 C/2013 A1，最初估计其潜在撞击能量为500万至240亿MT，2013年3月估计其撞击火星的概率约为1:1250，对火星来说相当于杜林6级[7]。不过2013年4月将撞击概率下调至~1:120000，对应杜林1级或2级[8]。
巴勒莫撞击危险指数
巴勒莫指数(Palermo Scale)由下式定义[9]:
 为撞击概率
 是距离潜在撞击的时间，单位年
 是年背景撞击频率
年背景撞击频率定义为：
表示至少与所讨论的事件具有同样能量（单位：百万吨TNT）的撞击事件的年概率。
另外，累积巴勒莫指数反映所有检测到的潜撞击的严重性的总和。定义如下：
巴勒莫指数是将探测到的潜在撞击的可能性与到潜在撞击发生日期间相同大小或更大的天体造成的平均风险进行比较。随机撞击的平均风险被称为“背景风险”（定义为在潜在撞击日前的期间中相同或更大的天体所造成的平均风险）。为了方便起见，该指数被设定为对数。因此，巴勒莫指数值-2表示检测到的潜在影响事件仅为在该期间发生随机背景事件的1%，值0表示单个事件与背景风险同等，值+2表示事件威胁为背景风险的100倍。小于-2代表几乎没有影响的事件，而在-2和0之间表示值得仔细监控的事件。
目前（2020年11月26日），只有两个小行星的累积巴勒莫指数高于-2: (29075) 1950 DA (-1.42)和101955 Bennu(-1.69)。另有六个高于-3: 2020 WB3(-2.34)、99942 Apophis(-2.78)、2000 SG344 (-2.84)、2009 JF1 (-2.88)、2007 FT3 (-2.95)、2020 VV(-2.96）。
图8 1950DA
图9 101955 Bennu
以下是历史上出现过的一些巴勒莫危险指数为正的天体（目前已经没有为正的了）。
2002年，近地天体(89959) 2002 NT7的指数判定为正的0.06，表明威胁高于背景。在进行更多测量后，该值随后被降低。2002年NT7不再被视为构成任何风险，并于2002年8月1日从哨兵风险表中删除。
2002年9月，出现当时巴勒莫等级最高的小行星(29075) 1950 DA，2880年可能发生撞击的指数为0.17。2015年12月，该评级被降至-1.42，并保持至今。
在2004年12月下旬的短暂时间里，小行星(99942)Apophis创造了巴勒莫最高等级值的记录：2029年可能发生撞击的指数为1.10。这意味着与该天体碰撞几率是随机背景事件的12.6倍。但经过2016年的进一步观察，最终确认Apophis在任何日期都没有重大风险。
我们来比较一下上述两种风险评估方法。
实际上杜林指数主要旨在向公众传达小行星或陨石在未来接近地球的风险。该标度具有从0到10的整数值，考虑了事件的预测撞击能量及事件的撞击概率。而专家则会使用巴勒莫指数来更详细地量化对未来潜在影响的关注程度。巴勒莫指数的重要作用在于它能够仔细评估威胁较小的杜林0级事件所带来的风险，这几乎包括了迄今为止检测到的所有潜在撞击。根据巴勒莫指数对对象进行优先排序，以评估它们应得到额外关注的程度（即观测和分析）。该指数是连续的（允许正值和负值），并包含当前时期和预测潜在撞击之间的时间，以及物体的预估撞击能量和发生的概率。
由于巴勒莫指数是连续的，并且取决于潜在撞击之前的年数，因此巴勒莫指数与杜林指数之间没有可以转换的公式。不过一般来说，当一个事件上升到背景水平以上时，它将获得大于零的巴勒莫和杜林危险指数。
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以上就是对近地天体撞击地球风险评估的概略性介绍。与文章开头提到的制造业的风险评估等类似，其目的就是要将“危险”这种抽象的东西具体化为可以进行比较的数值，以提前预知其危险性，并做好应对的准备（事实上，通过偏转小行星轨迹以避免其撞击地球在原则上是可能的。NASA在2021年的DART计划就是准备通过发射航天器故意撞击小行星使其偏离轨道的实验）。
那么回到题主的问题：现在还有没有彗星撞击地球毁灭地球的可能？
当然有，不过通过科学家的计算可知，目前这种危险性微乎其微。 |
