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“秘境追踪”:天地大冲撞

2011-04-14本刊编辑部

科技视界 2011年14期
关键词:陨石坑彗星木星

彗星木星大冲撞

近年来,天文学家的一次次关于天地大冲撞的预警,引起了地球人类的阵阵恐慌。人们迫切需要知道:天体是否会撞上地球、撞击的几率究竟是多少、它们会给地球带来什么、人类究竟能否成功地防御天体对于地球的撞击……

2004年9月29日,世界上各大媒体都发布了一条消息:一颗名叫“图塔蒂斯”的小行星,这一天从距离地球154万公里的地方与地球“擦肩而过”。

对于地球上的人们来说,154万公里似乎已经相当遥远了。然而,如果从天文学的角度看,这个距离仅仅是地球与月球距离的4倍,实际上已经非常接近地球了。“图塔蒂斯”是多年以来人类观测到的离地球最近的一颗小行星,它的“擦肩而过”使全世界的天文学家们紧张不已。

国家天文台研究员、博士生导师李竞认为,根据现在天文学的计算,这颗小行星在可见的将来冲撞不上地球,但如果这样的小天体要真是撞上地球,会引起灾难,这个灾难可能是洲际性的,会给一块相当大的陆地造成危害,如果落到了海洋上,要引起巨大的海啸,但这样大小的小行星,还不至于引起物种灭绝。

小行星撞击地球的过程,今天的人们还没有亲身领略过。

然而,1994年 “休梅克—列维 9号”彗星与木星发生的大规模碰撞,则是今天人们所能看到的最壮观、最惨烈,也是最为恐怖的一次天体撞击。

这颗彗星是1993年3月,美国天文学家休梅克夫妇和加拿大天文学家列维在一次天文观测中偶然发现的,并以他们的名字命名。“休梅克—列维9号”彗星,曾经在1992年7月7日运行经过木星附近。那一次,由于它和木星靠得太近了,以致穿过了木星引力的极限,“休梅克—列维9号”被木星引力撕裂成21个碎片。这些碎片当时并没有坠落,两年之后的1994年,当它们再次运行到木星附近时,没有能够逃脱最终毁灭的厄运。21个碎片如同一列高速行驶的彗星火车,从7月16日开始,以每秒60公里的速度,递次撞进木星背向地球的一面,每次撞击间隔8小时左右,总共释放出相当于5亿颗广岛原子弹的巨大能量,掀起的碎片,扩散到了距离木星表面3000多公里的空中。

“希克苏鲁伯”陨石坑

木星的遭遇,为研究地球漫长的演化史提供了有形的参照,同时也再次引发了人类对于地球命运的严肃思考——如果类似的撞击发生在地球上,那会造成何等不堪设想的后果呢?

墨西哥尤卡坦半岛,1980年以来一直吸引着科学家的特别关注。

根据人造卫星提供的数据和地面研究,在这里的海水中,科学家们发现了一个跨度约180公里的巨大环型山。

1994年彗木相撞的事件,重新引发了人们对于这个环型山的研究。科学家们发现,这个环型山大约形成于6500万年前。因为此前的铱元素在地球本身应该是非常稀有的,而这里的岩石中突然从6500万前开始,莫名其妙地富含高浓度的铱元素。根据这一点,科学家推断:就在6500万年前,一颗小行星或者彗星曾经与地球发生过猛烈撞击,撞击地点就在墨西哥的尤卡坦半岛上,从而形成了“希克苏鲁伯”陨石坑,撞击同时释放出了地球本身奇缺的铱元素。2003年,美国国家航空和宇宙航行局公布的资源卫星照片,为进一步验证这个猜想提供了证据。目前,全球古生物界的主流观点认为,6500万年前的那次撞击,有可能导致了地球上包括恐龙在内70%以上的物种灭绝。然而地质勘察表明,那次可能导致了部分物种灭绝的撞击,不过是地球遭遇过的众多撞击中的一次。在目前人类能够找到的天体撞击遗迹中,最大也是最古老的南非“伏利德佛”陨石坑,直径长达140公里,已经有19亿7千万年的历史。就在上个世纪,一些天体也曾经袭击过地球。1908年7月,西伯利亚的通古斯上空发生了一次神秘大爆炸。有科学家推测,这次爆炸可能是陨石撞击地球引起的。

1976年3月,在中国吉林降下的一场陨石雨中,共坠落了较大陨石138块,最大的一块重1770公斤,被称为“陨石之王”。

据统计,目前世界各地发现了较大陨石坑有140多个;每年朝着地球落下的地外物质达到500万吨之多。

陨石带来的宇宙信息

撞击地球的天体究竟来自哪里?它们为什么会与地球相撞?发生撞击的几率究竟有多大?它们给地球究竟带来了什么?

袭击地球的天体主要包括陨石、小行星或者彗星。李竞介绍说,小行星是太阳系内的固态小天体,它们的轨道主要集中在火星跟木星之间,它们都以椭圆轨道围绕着太阳运转,数量可能不下100万颗。

在数以百万计的小行星中,那些飞到地球公转轨道附近的,被称为“近地小行星”。对地球威胁最大的就是这些近地小行星。现在已经被确认的近地小行星有400多颗,直径在1000公里以上的就有将近100颗。其中有相当数量的小行星并不按照一定规则在自己的轨道上运行。如果由于其它天体的引力或者小行星之间发生了碰撞,它们便会突然偏离自己的轨道,一旦进入地球的引力圈并被地球捕获,就有可能撞向地球。

美国科学家莫瑞森则估算说,能够形成直径50至100公里陨石坑的大撞击,地球每1000万年可能会遭遇一次。

通过对陨石坑以及陨石的研究,科学家们发现,小行星撞击地球,除了带给地球极为惨重的灾难以外,也给人类带来了许多从地球自身难以获取的宇宙信息。科学家分析来自小行星的陨石之后认为,小行星上的金属含量可能非常高,其中可能包括地球上的“铂”一类的稀有金属。甚至有人估计,一颗直径1公里的小行星的矿藏,可能价值亿万美元以上。因此,全世界有许多人热衷于陨石的收藏。

2004年8月12日,新西兰北部城市奥克兰郊外的一所民居,被一块陨石击中,所幸没有造成人员伤亡,经过鉴定,这颗陨石来自一颗小行星,大约有40亿年的历史,同样吸引了众多的陨石收藏者争相高价购买。

对于科学家来说,陨石还有另外的研究价值。目前,科学家已经从陨石中找到了构成生命必需的氨基酸和羧酸等多种有机物。因此有科学家推断,生命可能起源于小行星或者彗星撞击地球遗留下来的物质。

末日救未来

人类究竟如何应对来自小行星或者彗星的袭击?科学家正在研究的防御方案有哪些?

彗木相撞之后,一个比研究地球生命起源更为迫切的课题,摆在了科学家面前:美国《发现》杂志曾经评出了21世纪威胁人类生存的20大危险,其中“小行星撞击地球”排在第一位。

如果小行星或者彗星真的要撞向地球,人类能否打赢一场防御天体撞击的战争呢?目前,科学界防御天体撞击的设想方案总共两大类。一种是将它们炸毁,破坏掉;另一种则是改变它的运行轨道。许多科学家在考虑利用核武器攻击小行星的方法。

科幻电影《末日救未来》虚构了一个惊险故事:一颗重约500兆吨的彗星,大约一年后便会给地球带来毁灭性打击。为了拯救地球,宇航员们驾驶飞船“弥塞亚”号登陆彗核。随着彗星与地球的距离越来越近,“弥赛亚”号飞船上的宇航员们毅然启动核装置,义无反顾地冲向随后而来的彗核……苍穹划过一片壮丽的流星雨,地球终于得救了。

当然,这些技术虽然在理论上都是成立的,但实际可行性仍然需要进一步的实验研究。实际上,目前人类正在加紧为地球设防。

有科学家设想用激光摧毁撞向地球的小天体;或者发射反物质,让入侵者在猛烈的湮灭反应中炸毁;还可以利用“太阳帆”,使它们在光压下扭转飞行方向,远离地球轨道。或者利用常规火箭把太空船发送到小行星上,把小行星推离原来的轨道。

2004年8月,欧洲航天局推出了构思宏大的“堂吉诃德计划”。科学家将建造以“堂吉诃德”和“桑丘”命名的两艘太空船,用来研究某一颗近地小行星。桑丘号太空船预先到达这颗小行星的运行轨道附近,在飞行的过程中,向小行星发射多个探测器。然后,堂吉诃德号太空船将以每秒10公里的速度撞向小行星。撞击发生后,桑丘号与地面太空望远镜一起监测被撞小行星,跟踪观察由撞击所产生的小行星碎片的轨迹,分析整个攻击计划是否能够改变小行星的飞行速度和方向。

神秘的太空危机四伏,杞人所忧虑的天外灾祸,从来就不是一个虚无的笑话,而是人类共同面临的严峻现实。

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