只说小行星的问题吧。
比尔·布莱森在著名的科普畅销书《万物简史》中专门用一节讲述了小行星撞击地球的问题。以下内容主要改写自《万物简史》第十三章「砰!」
我们周围到底有多少小行星?
很多。大致估算在10亿颗左右。事实上,关于小行星的研究一片混乱、缺少系统性。由于20世纪天文学的大跨越发展,只有赫拉德·柯伊伯等少数天文学家还在关注小行星和彗星。直到21世纪初,关于小行星的命名和确认才步入正轨,大约3万颗小行星被命名。相比10亿的总数量,3万这个数目只是沧海一粟。
这些小行星会撞上地球吗?
会。即使我们掌握了这10亿颗小行星的轨道和其它信息,我们仍然无法确知其它的偶然扰动。很可能某颗小行星被某个因素扰动,进而改变轨道撞向地球。地球就像一辆汽车,以每小时10万公里的速度飞驰,但是,我们身边充斥着10亿位行人,其中绝大多数我们都不认识。这些行人到处乱窜,随时会横穿马路,我们不知道它们的出没规律,不知道它们的具体信息。每时每刻,我们都有可能撞上它们中的一个。
但是我们现在也没事啊。有没有跟我们擦肩而过的?
有。1991年,一颗小行星在17万公里以外与地球擦肩而过,我们在这之后才发现了它的存在,并且把它命名为1991BA号。17万公里看上去很远,但是地球到月球的距离大约是38万公里。以宇宙的尺度来衡量,这就是一颗子弹穿过了我们的袖子,但是没有擦破胳膊。更惊险的一次是1993年,一颗更大的小行星在距我们14.5万公里的地方飞速掠过,而且也是在它飞过去之后我们才发现它的存在。毫无预兆,随时光临。想一想,不知道还有多少次更惊险的,只不过我们甚至都没有发现它们的擦肩而过。甚至有人估算这样的擦肩而过的频率在每星期两到三次左右。
为什么我们发现不了它们呢?
一颗直径为200米的小行星,要等到距离地球只有几天路程的时候,才有可能被我们的望远镜发现,而且,前提条件是这个时候人类至少有一门天文望远镜刚刚好对着它飞来的方向。这几乎是不可能的,地球上致力于研究、搜寻、监视小行星的总人数,还不如一家普通快餐店的店员数量多。
既然如此,看来是没法监控它们了。那撞就撞呗,好像也没什么。对吧?
在很长的时间里,科学家们也是这么认为的,绝大多数人认为「一个直径10公里的物体,不会对直径1.3万公里的行星造成什么影响」。即使认为小行星撞击很危险的那些科学家,也没有想过到底会有多严重。尤金·苏梅克是少数意识到小行星和彗星等小天体撞击的极端危险性的科学家,但是,他说服不了别人。
苍天不负有心人,1994年,苏梅克和助手列维发现了后来被命名为苏梅克-列维9号彗星,当时,这颗彗星正向木星飞去。开天辟地以来第一次,人类终于可以亲眼目睹宇宙间的天体撞击。透过哈勃望远镜,全人类像小朋友一样好奇的围观这次撞击。在还没有撞上木星之前,这颗彗星就碎成了20多个碎块。很多科学家认为,「只不过是一场木星上的流星雨」。
结果是彻彻底底的「打脸」,彗星撞木星的威力之大超出了所有人的预料,可能苏梅克是唯一的例外。有一个碎块撞击木星的威力高达6亿吨TNT当量,相当于地球现有核武器总威力的75倍。这个碎块只有一座小山大小,却在木星表面轰出了一个地球面积大小的伤口。这还只是20多个碎块中的一个……
那地球为什么如此幸运,从未撞上过这种小行星?
我们的确很幸运,没有撞上过威力这么大的。但比这略小一些的,我们撞上了好几个。最著名的就是苏梅克研究发现的美国艾奥瓦州的曼森大坑,在苏梅克之前,大家把曼森大坑的种种地质反常归因为火山活动,但事实上,在非常遥远的某个时刻,当时的曼森还在海洋之中。在那个时候,某个2.5公里宽、100亿吨重的天体命中了地球,靶心就是曼森,后果就是今天曼森大坑。这个坑是如此的大,站在坑的一边,晴天的时候,勉勉强强才能看到坑对面的人。
这么大的坑,这么壮观的奇景,我怎么没听说过呢?
沧海桑田,人类的历史在地质年代面前只是短短的一瞬。漫长的岁月里,冰川和冰川留下的冰碛早已把这个大坑完全填平。所以今天的曼森,看上去是一马平川。真正的曼森大坑,静静的躺在地底。
除了曼森这次,还有别的吗?
有。地质学家沃尔特·阿尔瓦雷斯、物理学家路易斯·阿尔瓦雷斯(沃尔特的父亲)和实验物理学家弗兰克·阿萨罗发现,全世界的所有样本里,恐龙灭绝的年代所对应的那个地层里,铱的含量出奇的大,有些样本甚至超过了通常铱含量的500倍。这么多铱从哪里来的?怎么会均匀的撒布在全球的这个地层里?
阿尔瓦雷斯父子得出了一个结论,在这个地层对应的那个年代,也就是恐龙灭绝的那个年代,一颗富含铱的小行星或者彗星撞上了地球。
2001年,加州理工学院的研究人员经过研究这个地层中的铱同位素含量,得到的结论是这样的撞击可能会对地球的气候产生长达一万年左右的影响。很可能,恐龙就是在这一万年内因为气候灾变而迅速的、彻底的灭绝的。
啊?恐龙是这样灭绝的?那这次撞击发生在哪里?
恐龙灭绝是否就是这个原因,这个问题并没有定论。但是,很多人认为这次大撞击的地点是墨西哥尤卡坦半岛的奇克苏鲁布,根据地质勘探,这个大坑直径达到了接近300公里,深度达到了3公里,大约形成于6500万年前。
那如果这样的撞击再来一次呢?
如果没有人用天文望远镜发现了这个毁灭之神的到来,那只有等到它进入大气层边缘,因为空气摩擦导致发热之后,我们才能用肉眼看到它。但这个时候,离它撞击地球的时间只有不到一秒钟了。
一颗类似造成曼森大坑的小行星,动能如此之大,会让其下的空气急剧压缩,温度甚至可能会达到六万摄氏度。撞击点方圆250公里之内,没有生物会幸免。此后,冲击波会以接近光速向外辐射,横扫一切。假如撞击点还是曼森,那整个美国中西部,都会被夷为平地。
此后,如此强烈的撞击很有可能会引发地震、海啸、火山等等,火山灰甚至可能会彻底遮蔽天空,整个地球差不多都要变成一片火海……
假如,只是假如,我们侥幸发现了它呢?我们能用核武器摧毁它吗?
在1994年的彗星撞木星中,苏梅克-列维9号彗星在撞击前已经裂成了20多块,但依然像一连串机枪子弹一样重创木星。如果我们想要用核武器,最好攻击点离我们越远越好,这个安全距离需要非常非常远,否则,小行星碎块依然会一个接一个砸下来,并且,还都带上了强烈的核辐射。
很可惜,我们连能把核武器送上月球的火箭都没有了。土星5号火箭早已退役,短时间内,我们再也无法把足够多的核武器送到月球轨道以外。
(此处《万物简史》中文译本有翻译错误,误作木星5号,查阅《万物简史》英文原文为 Saturn 5。感谢
@袁卿指正)
那赶紧重新造土星5号啊?等啥呢?
很遗憾,据说,只是据说,土星5号的图纸在 NASA 的一次例行大扫除中被清洁工当废纸销毁了……
最后
尤金·苏梅克,1997年7月18日在澳大利亚寻找小行星撞击点的途中不幸遭遇车祸去世。
1998年1月7日,NASA 的「月球探勘者」无人月球探测器搭载着尤金·苏梅克的部分骨灰升空。
1999年7月31日,「月球探勘者」在月球着陆,将尤金·苏梅克的骨灰安葬在月球。
尤金·苏梅克是目前唯一安葬在月球的地球人。
谨以此回答纪念尤金·苏梅克博士。
感谢上天。我们今天还活着,人类今天还活着,完全是一次幸运的意外。
我们的一切,都是宇宙的恩赐。