第五章
來(lái)自太空的威脅——小行星和彗星撞擊地球

本世紀(jì)的天文事件

人們?cè)?jīng)認(rèn)為地球是一個(gè)安全舒適的避難所，能阻擋動(dòng)蕩的宇宙中的諸多紛擾，而1993年，美國(guó)已故天體科學(xué)家尤金·舒梅克（Eugene Shoemaker）的遺孀卡羅琳·舒梅克（Carolyn Shoemaker）和她的同事戴維·列維（David Levy）的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)永遠(yuǎn)改變了人類對(duì)地球的認(rèn)識(shí)。舒梅克研究小組發(fā)現(xiàn)了21塊巨石，它們?cè)且粋€(gè)彗星的組成部分，木星巨大的引力場(chǎng)使它們分離開來(lái)——木星是一個(gè)主要由氫氣和氦氣組成的巨大星體，體積是地球的1,300倍。受木星的引力作用，這顆彗星并未像大多數(shù)彗星一樣圍繞太陽(yáng)運(yùn)行，它的巖石碎片現(xiàn)在圍繞木星這個(gè)行星之王運(yùn)行。由于木星已經(jīng)有了一大批衛(wèi)星，再多幾個(gè)就會(huì)比較有趣。但不同尋常的是，這些新“衛(wèi)星”的生命非常短暫，它們?cè)诘诙昃蜁?huì)撞向木星結(jié)束生命，從而向地球科學(xué)家們展示了行星受到太空中大塊碎石撞擊的全景。

1994年7月16日，恰逢首次載人登月行動(dòng)——阿波羅II號(hào)發(fā)射——25周年紀(jì)念日，第一塊舒梅克-列維彗星（Comet Shoemaker-Levy）碎片撞向了木星，噴出了由氣體和巖石碎屑組成的巨大煙云和迅速向外擴(kuò)散的沖擊波。碎片接連不斷地撞擊木星，壯觀的景象被地球軌道上的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（Hubble Space Telescope）和前往木星途中的伽利略探測(cè)器（Galileo probe）拍了下來(lái)。最初的撞擊發(fā)生兩天后，一塊直徑4公里、名字平淡無(wú)奇的碎片G巖石塊以相當(dāng)于100萬(wàn)億噸TNT的力量撞向了木星，其能量約等于80億個(gè)廣島原子彈爆炸的威力。撞擊產(chǎn)生了刺目的閃光，使許多追蹤該事件的紅外望遠(yuǎn)鏡都暫時(shí)失靈。隨后強(qiáng)光迅速減弱，呈現(xiàn)出一個(gè)比地球還大的黑色撞擊區(qū)。每個(gè)目睹這一駭人景象的人都必然會(huì)產(chǎn)生同樣的想法：如果碎片G撞擊的不是木星而是地球，那將會(huì)怎樣？

幾乎一夜之間，地球變成了一個(gè)相當(dāng)脆弱的地方，人類的命運(yùn)也岌岌可危?？茖W(xué)家、普通民眾、甚至連政治家都突然間開始認(rèn)真思考來(lái)自太空的威脅。兩部好萊塢大片滿足了公眾對(duì)撞擊事件日益增長(zhǎng)的興趣，它們以不同程度的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性表現(xiàn)了彗星或小行星撞向地球時(shí)人類可能面臨的遭遇。

1996年，也就是木星撞擊事件發(fā)生兩年后，一個(gè)名為太空衛(wèi)士基金會(huì)（Spaceguard Foundation）的國(guó)際機(jī)構(gòu)成立，目的是尋找有潛在危險(xiǎn)的小行星和彗星，提高公眾對(duì)撞擊威脅的整體意識(shí)。在美國(guó)，國(guó)家宇航局（NASA）和國(guó)防部已初步開始資助一些與保衛(wèi)太空相關(guān)的項(xiàng)目，英國(guó)政府也成立了工作小組來(lái)考查小行星和彗星撞擊地球的風(fēng)險(xiǎn)。忽然之間，每個(gè)人都想了解未來(lái)地球被撞擊的可能性有多大，以及撞擊對(duì)地球和人類會(huì)有什么影響。第一個(gè)問(wèn)題很容易回答：可能性是百分之百。在漫長(zhǎng)的歷史中，地球一直在受到太空碎片的撞擊，盡管次數(shù)比數(shù)十億年前少得多，但未來(lái)地球仍難逃脫被撞擊的命運(yùn)。關(guān)鍵問(wèn)題是：什么時(shí)候？至于撞擊會(huì)給人類帶來(lái)多大的災(zāi)難，這在很大程度上取決于撞擊我們的巖石塊的大小。

圖17　1994年舒梅克－列維彗星碎片撞擊木星的壯觀景象

宇宙沙暴

為了更好地了解地球可能遭到撞擊的頻繁程度，我們需要知道究竟有多少巖石塊在太陽(yáng)系周圍急馳，特別是那些因距離地球太近而造成威脅的碎石塊。雖然大量巖石碎片已被早期太陽(yáng)系中初步形成的行星所清除，但無(wú)數(shù)的巖石碎屑仍然存在，既包括幾毫米的小微粒，也有小行星谷神星（Ceres）等直徑超過(guò)1,000公里的巨石。實(shí)際上地球在太陽(yáng)系中運(yùn)行時(shí)經(jīng)常遭受撞擊，就好像一個(gè)人在沙漠中行走時(shí)不斷與沙暴搏斗。幸運(yùn)的是，在數(shù)十億的碰撞碎片中，大多數(shù)碎片都很小，而且一旦進(jìn)入地球大氣層這個(gè)保護(hù)層，它們就會(huì)在瞬間消失。當(dāng)然，地球也會(huì)不時(shí)地與較大的東西碰撞。

在大氣層中，每5分鐘就有一個(gè)豌豆大小的碎石塊燃燒掉，每1個(gè)月就有一團(tuán)足球大小的火光劃過(guò)，用盡最后的力量將天空照亮。較大的物體可能穿過(guò)大氣層到達(dá)地面，但這很少見，一年里只有幾次。每隔幾個(gè)世紀(jì)，地球就會(huì)與40到50米大小的石塊相撞，如果這樣大的物體直接撞擊一個(gè)城市，這個(gè)城市就會(huì)被摧毀。最近一次有詳實(shí)記錄的這種規(guī)模的撞擊就發(fā)生在1908年。

雖然整個(gè)太陽(yáng)系充滿了各種碎片，但僅從災(zāi)害性考慮，我們真正感興趣的只是那些通過(guò)撞擊地球而消失的碎石塊。這種威脅地球的物體大多是巖石小行星（rocky asteroids），它們繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道或靠近地球軌道，或與地球軌道交叉。這種近地小行星（NEAs）的確切數(shù)目我們無(wú)法確定，但據(jù)目前估計(jì)，數(shù)量相當(dāng)驚人。

多達(dá)2,000萬(wàn)個(gè)直徑超過(guò)10米的巖石碎片在太空穿梭時(shí)可能穿過(guò)或靠近地球軌道。在這些巖石碎片中，直徑超過(guò)100米的多達(dá)10萬(wàn)塊，如果它們直接撞擊地球，則足以毀滅倫敦和紐約；直徑超過(guò)500米的可能有2萬(wàn)塊，如果撞擊地面，則足以毀滅一個(gè)小國(guó)家；如果撞入海洋，則足以引發(fā)破壞性很強(qiáng)的海嘯。直徑為1公里以上的碎石塊數(shù)量更少，但破壞力更為巨大，它們?nèi)绻矒舻厍?，則可以毀滅一個(gè)像英國(guó)那樣大的國(guó)家；如果直徑達(dá)到2公里以上，就會(huì)造成全球性的毀滅。盡管直徑為2公里只相當(dāng)于20個(gè)足球場(chǎng)那么大，但這種物體在碰撞中的動(dòng)能十分巨大，它在撞擊地面后會(huì)留下一個(gè)直徑約40公里的隕石坑，并引起大量的巖石粉末狀碎屑進(jìn)入大氣層，遮蔽陽(yáng)光，使地球長(zhǎng)年陷入寒冷的宇宙冬天（cosmic winter）。

對(duì)直徑為1公里以上的近地小行星的數(shù)目有一系列統(tǒng)計(jì)結(jié)果，最新的結(jié)果是大約1,000顆。到2005年8月，其中的794顆已經(jīng)得到確認(rèn)，約為總數(shù)的3/4，它們的軌道可以及時(shí)被預(yù)報(bào)，以檢察它們是否會(huì)對(duì)地球構(gòu)成中期威脅。尋找其余近地小行星的工作還在繼續(xù)，并且至少還需要幾十年。一旦完成了這項(xiàng)工作，并且發(fā)現(xiàn)地球并非注定會(huì)成為襲擊目標(biāo)，我們也就有了一點(diǎn)安全感。不過(guò)遺憾的是，問(wèn)題并沒有到此為止。讓我們擔(dān)心的還有慧星。

彗星是大量巖石和冰塊的聚集物，直徑可達(dá)100公里以上。與小行星近似圓形的軌道不同，多數(shù)彗星沿著明顯的橢圓形軌道運(yùn)行，從寒冷的太陽(yáng)系邊緣地區(qū)或外太陽(yáng)系運(yùn)行到太陽(yáng)附近，然后再次離去。在茫茫的太空深處，神秘莫測(cè)的彗星極不容易被發(fā)現(xiàn)。但是，當(dāng)它們進(jìn)入太陽(yáng)系內(nèi)部，就發(fā)生了顯著的變化：由于受到太陽(yáng)的炙烤，彗核（nucleus）中的氣體和塵埃粒子被蒸發(fā)，形成了一條非常壯觀、能延伸1億公里以上的彗尾（tail）。長(zhǎng)久以來(lái)，彗尾的時(shí)隱時(shí)現(xiàn)常常被人們當(dāng)作厄運(yùn)和災(zāi)難的預(yù)兆，這種看法不無(wú)道理。彗星的運(yùn)動(dòng)速度通常為60到70公里/秒，比協(xié)和式飛機(jī)快100倍，約為常規(guī)近地小行星速度的3倍。正因如此，彗星和地球之間碰撞所產(chǎn)生的能量會(huì)更加巨大，破壞力也更加驚人。

另一個(gè)問(wèn)題是，與小行星不同，人們對(duì)彗星軌道參數(shù)缺乏了解，因而很難預(yù)測(cè)它們是否會(huì)構(gòu)成威脅。在所有的彗星中，哈雷彗星無(wú)疑是最著名的，它環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期為76年。人類在過(guò)去幾千年中曾多次觀測(cè)到它，對(duì)它的軌道有比較充分的了解，因此有可能計(jì)算出它在未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行軌道。計(jì)算結(jié)果表明，哈雷彗星至少在公元3000年以前不會(huì)威脅到地球。但是，對(duì)于其他沿拋物線軌道（parabolic orbit）在太空中穿梭的彗星來(lái)說(shuō)，它們的運(yùn)行遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了太陽(yáng)系。其中一些彗星可能在很久以前出現(xiàn)過(guò)一兩次，其余的可能正首次飛向內(nèi)太陽(yáng)系。這種情況下，我們不可能依據(jù)歷史記錄預(yù)測(cè)它們的軌道，一旦我們發(fā)現(xiàn)其中的一顆正飛向地球，距離這一不可避免的災(zāi)難性撞擊也就只有6個(gè)月了。此外，由于這些彗星一直在太空深處運(yùn)行，它們個(gè)頭非常巨大，直徑可達(dá)100公里以上。這是因?yàn)樗鼈儧]有遭受太陽(yáng)風(fēng)（solar wind）的沖擊。太陽(yáng)風(fēng)即太陽(yáng)粒子風(fēng)暴，當(dāng)彗星穿過(guò)內(nèi)太陽(yáng)系時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)使得彗星的一部分蒸發(fā)，產(chǎn)生特有的彗尾。

圖18　已知的近地小行星軌道讓我們看到，地球周圍空間實(shí)在太擁擠了。圖中也給出了下面4個(gè)行星的軌道：1．水星　2．金星　3．地球　4．火星

星球何時(shí)相撞

月球表面數(shù)百萬(wàn)密密麻麻的環(huán)形山不是火山爆發(fā)的結(jié)果，而是太空物體撞擊的結(jié)果，該理論的倡導(dǎo)者一直在為了說(shuō)服科學(xué)家和大眾接受這一觀點(diǎn)而不懈努力。早在19世紀(jì)早期，德國(guó)自然哲學(xué)家弗朗茨·馮保拉·格魯伊圖伊森男爵（Baron Franz von Paula Gruithuisen）就斷言，月球表面的環(huán)形山是“遠(yuǎn)古時(shí)代宇宙撞擊”的結(jié)果，但該說(shuō)法遭到了“嚴(yán)肅”科學(xué)家的蔑視。（他還進(jìn)一步聲稱，有確鑿的證據(jù)表明月球表面存在人類和動(dòng)物。毫無(wú)疑問(wèn)，這與前面的斷言有關(guān)。）在19世紀(jì)末期，美國(guó)地質(zhì)學(xué)家格羅夫·卡爾·吉爾伯特（Grove Karl Gilbert）采用向粉末或軟泥投射物體的方法，嘗試在實(shí)驗(yàn)室模擬月球表面環(huán)形山的形成。但是，吉爾伯特對(duì)觀測(cè)到的結(jié)果感到困惑：只有垂直投射的物體才能夠產(chǎn)生如同月球表面上的圓形環(huán)形山。據(jù)此，W.M.斯馬特（W.M. Smart）于1927年宣稱，月球表面的環(huán)形山不可能由碰撞引起，因?yàn)椤?span id="jdxnbwm" class="calibre2">隕石不會(huì)總是垂直下落”。直到看見了第二次世界大戰(zhàn)中數(shù)十億噸炸彈爆炸的效果以后，地質(zhì)學(xué)家才開始明白，如果爆炸足夠劇烈，不論彈道的角度如何，都能形成圓形的彈坑。也就是說(shuō)，物體撞擊月球時(shí)所產(chǎn)生的劇烈爆炸幾乎無(wú)一例外地會(huì)形成圓形隕石坑。值得一提的是，“月球表面環(huán)形山源于撞擊”這一觀點(diǎn)又歷經(jīng)了25年才贏得廣泛認(rèn)可，而且即使在今天，面對(duì)壓倒性的反面證據(jù)，仍有個(gè)別特立獨(dú)行的科學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為月球表面的環(huán)形山源于火山爆發(fā)。在科學(xué)界，要使任何新的理論得到認(rèn)可無(wú)異于一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，地質(zhì)學(xué)也不例外。正如板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)的支持者最初不得不同反對(duì)力量進(jìn)行艱苦斗爭(zhēng)一樣，主張地球和月球曾遭到撞擊的科學(xué)家也曾同樣步履維艱。

早在1905年，本杰明·蒂爾曼（Benjamin Tilghman）提出，亞利桑那州著名的巴林杰坑（Barringer Crater，現(xiàn)在稱之為‘隕石坑’）是“前所未有的巨大隕石撞擊”的結(jié)果。但是，這一觀點(diǎn)并沒有說(shuō)服力，因?yàn)榈贍柭c他的同事工程師D.M.巴林杰（D.M. Barringer）經(jīng)過(guò)25年的挖掘，并沒有找到撞擊物本身?，F(xiàn)在大家明白了撞擊物會(huì)被碰撞產(chǎn)生的巨大熱量所蒸發(fā)，但當(dāng)時(shí)由于沒有確鑿的證據(jù)，人們更相信那些提出其他形成機(jī)制的科學(xué)家。

直到二戰(zhàn)結(jié)束，許多地球科學(xué)家的各種想法都被否定，月球環(huán)形山的撞擊起源說(shuō)才被接受，但是，這些科學(xué)家還是極力否定地球表面環(huán)形山結(jié)構(gòu)的撞擊起源說(shuō)。由于地球具有更強(qiáng)大的引力場(chǎng)，被撞擊的頻率可能比月球高30倍，因而這種否定愈加顯得離奇。然而，由于地球的動(dòng)態(tài)性質(zhì)，撞擊坑極易被破壞，特別是那些年代久遠(yuǎn)的，所以這種否定也在意料之中。由于板塊構(gòu)造，尤其是板塊俯沖過(guò)程——在此過(guò)程中玄武巖海洋板塊在地球內(nèi)部的高溫下持續(xù)消耗，大約2/3的地表在幾億年前才形成。最強(qiáng)烈的撞擊發(fā)生在地球形成初期的幾十億年間，證明這一觀點(diǎn)的證據(jù)只有在不受俯沖過(guò)程影響的古老的花崗巖大陸中心才能找到。因?yàn)榛◢弾r容易被腐蝕和風(fēng)化，也許經(jīng)過(guò)時(shí)間的洗禮，這些撞擊坑很難再被發(fā)現(xiàn)。一些最古老的巖石上保留下來(lái)的撞擊坑可能最多，它們分布在很偏遠(yuǎn)的地區(qū)，如西伯利亞、加拿大北部和澳大利亞。有些撞擊坑非常大，只有在太空中才能看到它們的真正形狀。今天，借助于人造衛(wèi)星的幫助，全球已有超過(guò)172個(gè)撞擊坑得到確認(rèn)，而地球容易被太空物體撞擊這一觀點(diǎn)已經(jīng)像板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)那樣深入人心。

然而，爭(zhēng)論還遠(yuǎn)沒有結(jié)束，辯論仍然在科學(xué)界繼續(xù)，特別是關(guān)于撞擊的頻率和規(guī)律，以及——也許是門外漢最感興趣的——下一次大撞擊對(duì)人類文明的影響。撞擊發(fā)生的頻率還極不明確，不同觀點(diǎn)間存在嚴(yán)重的分歧，一方贊成撞擊物的流量是常數(shù)，另一方則提倡所謂的集束撞擊（impact clustering）。盡管地球在早期遭受了非常猛烈的撞擊，但撞擊勻變說(shuō)（uniformitarianism）的追隨者竭力證明撞擊率是均勻的、不變的。相反，他們的對(duì)手則倡導(dǎo)另一種相干災(zāi)變說(shuō)（coherent catastrophism）理論，認(rèn)為由于某種原因，地球會(huì)受到越來(lái)越多的小行星和彗星的周期性撞擊。

如果我們要客觀地評(píng)估未來(lái)撞擊對(duì)人類文明的威脅，很明顯，不論撞擊次數(shù)維持在目前的水平，還是在將來(lái)會(huì)更嚴(yán)重，我們都應(yīng)該盡快確定，這一點(diǎn)極為重要。如果前者是正確的，那么一切照常，也就是說(shuō)，大約幾百年發(fā)生一次隕石直徑為50米、可能摧毀一座城市的撞擊，幾萬(wàn)年發(fā)生一次隕石直徑為半公里、可能消滅一個(gè)小國(guó)家的撞擊，而隕石直徑為1公里、影響波及全球的撞擊事件每60萬(wàn)年發(fā)生一次。很幸運(yùn)的是，巨大的毀滅級(jí)事件（Extinction Level Events: ELEs）——如6,500萬(wàn)年前終結(jié)了恐龍王國(guó)的、由10公里超大隕石引起的撞擊——大約0.5至1億年發(fā)生一次，因此，這種隕石在不久的將來(lái)撞擊地球的可能性很小?；谝陨献矒袈?，行星和彗星威脅論的支持者提出了引人深思的撞擊死亡率問(wèn)題。假如你能夠建造一臺(tái)時(shí)間機(jī)器，飛馳到1,000萬(wàn)年以后的世界，在那里找到一個(gè)“行星記錄中心”并向它咨詢，你會(huì)得到一個(gè)很有趣的事實(shí)。百萬(wàn)年間，因空難（無(wú)疑包括太空空難）而死去的人數(shù)可能在10到15億之間，而如果地球被兩塊1公里大小的物體撞擊一兩次，死亡總數(shù)可能為5到7.5億以上，可見空難死亡人數(shù)是地球撞擊事件中死亡人數(shù)的兩倍。也就是說(shuō)，在你有生之年，因行星或彗星撞擊而死亡的概率是空難的一半。如果真這樣想我們就能安心了?？墒菗Q個(gè)角度看，因小行星或彗星撞擊地球而死亡的概率可能是你贏得英國(guó)彩票頭獎(jiǎng)概率的350多倍，你可能就會(huì)嚇一跳。實(shí)際上，真實(shí)情況可能比這更可怕。如果相干災(zāi)變說(shuō)成立，那么在某些時(shí)期內(nèi)，地球乃至整個(gè)太陽(yáng)系都會(huì)穿行于某個(gè)巖石碎片異常多的宇宙空間，從而使各種程度的撞擊事件都顯著增加。

一些理論認(rèn)為，這種威脅地球的太空巖石碎片的周期性增加是由于奧特云（Oort Cloud）周期性干擾。奧特云是一個(gè)巨大的球形彗星群，在距離冥王星軌道很遠(yuǎn)的地方將整個(gè)太陽(yáng)系包圍。一般情況下，星云中彗星的運(yùn)行軌道非常龐大，離最近的恒星也有1/4個(gè)軌道周長(zhǎng)的距離，因此它們難得光臨內(nèi)太陽(yáng)系，偶爾只有一兩個(gè)。但是，如果一些星云受到外界因素的干擾，就會(huì)使成千上萬(wàn)的星云片的軌道被改變，它們會(huì)沖向太陽(yáng)，從而極大增加了與包括地球在內(nèi)的太陽(yáng)系行星撞擊的可能。關(guān)于奧特云如何受到周期性的干擾，學(xué)者提出了很多觀點(diǎn)，包括因?yàn)?span id="lp3eqan" class="calibre2">X星（X planet）穿過(guò)星云，或者遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)暗伴星。人們?cè)鴺O力尋找這顆虛構(gòu)的X星，有些科學(xué)家認(rèn)為，它的運(yùn)行軌道離冰凍的冥王星和新近發(fā)現(xiàn)的小行星賽德娜（Sedna）的軌道很遠(yuǎn)。

另一個(gè)頗具吸引力的理論叫做西瓦假設(shè)（Shiva hypothesis），這個(gè)名字源于印度教的毀滅和重建之神。紐約大學(xué)的邁克·蘭皮諾及其同事大力倡導(dǎo)該理論，他們認(rèn)為地質(zhì)資料中記載的大滅絕是大撞擊事件的后果，這種撞擊很有規(guī)律，每2,600萬(wàn)到3,000萬(wàn)年發(fā)生一次。蘭皮諾及其同事把撞擊與圍繞銀河系中心的太陽(yáng)系軌道——包括地球軌道——聯(lián)系起來(lái)。太陽(yáng)系的軌道會(huì)上下波動(dòng)，大約每3,000萬(wàn)年，這個(gè)軌道就會(huì)使太陽(yáng)及其行星穿過(guò)光碟一般的銀河系，這時(shí)，銀河系中心質(zhì)量巨大的恒星的引力就會(huì)發(fā)揮作用。蘭皮諾學(xué)派認(rèn)為，這足以使奧特云彗星群的軌道受到一定程度的干擾，并使一系列新彗星進(jìn)入太陽(yáng)系的中心，從而大大增加地球遭受大撞擊的頻率。太陽(yáng)系上一次與銀河系相交距今只有幾百萬(wàn)年，難道此刻正有一群彗星飛向我們嗎？等到我們發(fā)現(xiàn)時(shí)，也許已經(jīng)太晚了。

由于西瓦假設(shè)涉及到地質(zhì)時(shí)間尺度上的周期性，因此，在討論撞擊事件的即時(shí)威脅時(shí)很少提及它。英國(guó)天文學(xué)家維克托·克萊貝（Victor Clube）和比爾·內(nèi)皮爾（Bill Napier）的觀點(diǎn)則與我們自己及后代的安全和生存問(wèn)題有很大關(guān)系。他們認(rèn)為，每隔幾千年，地球就會(huì)遭受物體團(tuán)的撞擊，上一次嚴(yán)重撞擊發(fā)生在4,000年前的青銅器時(shí)代，時(shí)間之近讓我們不得不擔(dān)憂。為了弄清是什么原因引發(fā)了這次撞擊，我們需要再次探索宇宙深處的奧特云。先不說(shuō)太陽(yáng)系在銀河系中運(yùn)動(dòng)時(shí)可能產(chǎn)生的星云擾動(dòng)，正常情況下，大約每?jī)扇f(wàn)年就有一個(gè)新彗星從奧特云落向內(nèi)太陽(yáng)系。這顆新彗星很快被太陽(yáng)或木星強(qiáng)大的引力場(chǎng)“俘獲”并徹底分解，形成一圈沿原彗星軌道散開的碎片，但這些碎片還是集中在原彗星位置的周圍。通過(guò)這種分解途徑，一顆較大的彗星能在內(nèi)太陽(yáng)系“播種”大約100萬(wàn)個(gè)直徑為1公里的巖石塊，使威脅地球的物體顯著增多，大大提高了地球被撞擊的可能性?？巳R貝、內(nèi)皮爾和相干災(zāi)變說(shuō)流派中的其他學(xué)者提出，由于來(lái)自?shī)W特云的大彗星在大約1萬(wàn)年前的上次冰期末進(jìn)入了太陽(yáng)系，彗星散開并形成了被稱為金牛座復(fù)合體（Taurid Complex）的大量碎片。每年12月，當(dāng)?shù)厍虼┻^(guò)這一碎片流時(shí)，小巖石碎片和沙礫大小的石頭就會(huì)在大氣燃燒，有時(shí)就會(huì)產(chǎn)生金牛座流星雨的壯觀場(chǎng)面。然而，這些無(wú)足輕重的小碎片僅僅是金牛座復(fù)合體的尾端，在復(fù)合體的中心則包含了一個(gè)直徑5公里的穿過(guò)地球軌道的恩克彗星（comet Encke），以及至少40個(gè)相伴隨的小行星，一旦它們中的任何一個(gè)撞擊地球，都將帶來(lái)全球性的大浩劫。

在金牛座復(fù)合體繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道上，碎片沿著軌道的分布情況很像萬(wàn)米賽道上的運(yùn)動(dòng)員：大多數(shù)人扎成一堆，其余則零散地分布在賽道上。根據(jù)相干災(zāi)變理論，地球軌道與金牛座復(fù)合體的軌道在一個(gè)幾乎沒有碎片的地方相交，出現(xiàn)了圣誕節(jié)前常有的壯觀景象，但也僅此而已。大約每隔2,500到3,000年，在通過(guò)金牛座復(fù)合體軌道上類似于運(yùn)動(dòng)員扎堆的地方時(shí)，地球就成了一連串直徑約200到300米的石塊的攻擊目標(biāo)。英國(guó)利物浦約翰摩爾斯大學(xué)的社會(huì)人類學(xué)家本尼·派澤（Benny Peiser）認(rèn)為，正是大約4,000年前的這次撞擊導(dǎo)致了公元前第3個(gè)千年內(nèi)很多早期人類文明的衰落。派澤等人用一系列地球撞擊事件解釋了同時(shí)期的歷史資料，由于這些撞擊物的體積太小，不會(huì)引發(fā)全球性的影響，但這些撞擊卻足以給古代社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重破壞，產(chǎn)生毀滅性的空氣沖擊波、地震、海嘯和大火災(zāi)。公元前2350年左右，歐洲、非洲和亞洲的許多中心城市幾乎同時(shí)倒塌，歷史記錄中充滿了水災(zāi)、火災(zāi)、地震和大規(guī)模的混亂。當(dāng)然，對(duì)這些記述可以另作解釋，因?yàn)楣湃藢?duì)這些事件的記述有時(shí)顯得很荒誕，而且很難找到地球在這一時(shí)期遭到來(lái)自太空物體撞擊的證據(jù)。即便如此，人們依然在澳大利亞、愛沙尼亞和阿根廷發(fā)現(xiàn)了7個(gè)撞擊坑，它們的歷史分別有4,000到5,000年，搜尋其它撞擊坑的工作也在繼續(xù)。有人提出，也許正是撞擊次數(shù)的增多引發(fā)了羅馬帝國(guó)的崩潰和黑暗時(shí)期的出現(xiàn)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)正是地球最近一次穿過(guò)金牛座復(fù)合體的密集區(qū)，時(shí)間是公元400到600年期間，但由于缺乏有力證據(jù)，這一觀點(diǎn)很難得到肯定，而且，大型火山爆發(fā)也同樣可以解釋這一時(shí)期的地球氣候惡化。近年來(lái)，在考古學(xué)者、人類學(xué)者、歷史學(xué)者中間出現(xiàn)了一種令人擔(dān)憂的趨勢(shì)：他們?cè)噲D用某種自然災(zāi)害解釋每一個(gè)歷史事件，如小行星撞擊、火山噴發(fā)或者地震，而這種解釋大多都建立在很不充分的證據(jù)之上。本書旨在揭示自然災(zāi)害對(duì)大家的影響，因此我不會(huì)愚昧地認(rèn)為歷史文明并未多次遭到自然的破壞，但是，如果將一切歷史事件——從英國(guó)內(nèi)戰(zhàn)和法國(guó)大革命到羅馬帝國(guó)的衰落以及成吉思汗西進(jìn)都?xì)w因?yàn)樽匀粸?zāi)害，那就貶低了自然災(zāi)害潛在的毀滅性效果，低估了自然對(duì)人類文明進(jìn)程的影響。

你愿意怎樣死去

目前，金牛座復(fù)合體模型在撞擊威脅論中尚處于弱勢(shì)，如果我們贊同這一模型，也許在大約1,000年以后，一連串刺目的閃電和刺耳的聲震^〔1〕就會(huì)出現(xiàn)，預(yù)示著下一批彗星碎片的到來(lái)。也許我們明天就會(huì)被毀滅，也許10多萬(wàn)年以后一座城市會(huì)被毀滅，也許100萬(wàn)年以后全球都將陷入巖石粉末籠罩下的宇宙冬季。下次大災(zāi)難會(huì)給人類帶來(lái)怎樣的影響？這有賴于三件事情：（i）撞擊物的大小，（ii）撞擊物的運(yùn)動(dòng)速度，（iii）撞入海洋還是撞向陸地。若其他參數(shù)相同，撞擊物越大，它的影響就越嚴(yán)重、越廣泛。需要重申的是：一個(gè)50到100米大小的撞擊物足以毀滅一個(gè)大城市，或者一個(gè)歐洲小國(guó)家，或者美國(guó)的一個(gè)州。撞擊物體積越大，它的破壞力和破壞范圍也將逐漸增加，當(dāng)撞擊物達(dá)到直徑2公里這一臨界尺寸后，除了引起區(qū)域或次大陸范圍內(nèi)的巨大破壞，還將造成一段時(shí)間內(nèi)的溫度驟降和植物生長(zhǎng)減緩，從而影響整個(gè)地球。撞擊物若大于2公里，地球生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)受到越來(lái)越嚴(yán)重的破壞，直至引發(fā)大規(guī)模的物種滅絕。在6,500萬(wàn)年前的白堊紀(jì)末期，一個(gè)10公里大小的物體在墨西哥海岸外撞向地球，不僅導(dǎo)致了恐龍滅絕，而且致使當(dāng)時(shí)所有物種的2/3也同時(shí)滅絕。更令人焦慮的是，有證據(jù)表明，在大約2.5億年前二疊紀(jì)末期的一次大撞擊后，只有不足10％的物種幸存下來(lái)?？偟膩?lái)說(shuō)，地質(zhì)記載中至少28％的物種滅絕與大撞擊有關(guān)，正如我在前面章節(jié)中提到的，有些學(xué)派低估了撞擊事件對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重影響，傾向于認(rèn)為以往物種的大規(guī)模滅絕與玄武巖熔巖大噴發(fā)有關(guān)。

一塊飛向地球的巖石的破壞力與它攜帶的動(dòng)能直接相關(guān)，這不僅反映在物體大小上，也反映在撞擊速度上。對(duì)所謂的長(zhǎng)周期（long-period）彗星，它們的軌道能帶它們進(jìn)入遙遠(yuǎn)的星際空間，與近地小行星和在太陽(yáng)系中心運(yùn)行的彗星相比，這種長(zhǎng)周期彗星的運(yùn)行速度極快，破壞力也更大。破壞性質(zhì)和破壞范圍還取決于物體的撞擊點(diǎn)是陸地還是海洋。地球表面的2/3被水體覆蓋，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，小行星和彗星的大部分撞擊點(diǎn)是海洋。在這種情況下，與撞擊陸地的情形相比，進(jìn)入大氣層的巖石粉末數(shù)量就會(huì)減少。但是，由于它所引發(fā)的大海嘯能夠嚴(yán)重破壞整個(gè)海洋盆地，這一小小的優(yōu)點(diǎn)也被抹煞了。而且，隨著巨量的水分和鹽分進(jìn)入大氣層，氣候可能受到嚴(yán)重影響，甚至保護(hù)人類的臭氧層也將暫時(shí)被毀壞。撞擊影響環(huán)境的證據(jù)主要來(lái)自于對(duì)一大一小兩次撞擊事件的研究。

在1908年，一個(gè)相對(duì)較小、直徑約50米的小行星穿過(guò)了地球大氣層，在俄羅斯西伯利亞通古斯卡地區(qū)不足10公里的上空爆炸。這次大爆炸釋放的能量約等于800個(gè)廣島原子彈，其聲音可以在相當(dāng)于4個(gè)英國(guó)的范圍內(nèi)聽到，爆炸擊倒了2,000平方公里的茂密森林。數(shù)千公里外的地震儀記錄了這次爆炸，自動(dòng)氣壓記一次又一次地檢測(cè)到了沖擊波的信號(hào)，直到它繞地球3周后最終消失。爆炸產(chǎn)生的煙塵使得歐洲夜晚的天空異常明亮，據(jù)當(dāng)時(shí)的報(bào)告記載，人們能借著光亮在午夜的倫敦玩板球。由于通古斯卡地區(qū)難以到達(dá)，第一支俄羅斯探險(xiǎn)隊(duì)在25年后才抵達(dá)那里，而令俄羅斯科學(xué)院礦物學(xué)家列昂尼德·古利克（Leonid Kulik）及其團(tuán)隊(duì)迷惑不解的是，他們沒有找到預(yù)想中的大撞擊坑。但是，他們發(fā)現(xiàn)一片被嚴(yán)重?zé)沟臉淞?，它們齊刷刷地倒下，形成了一個(gè)直徑60公里的圓形區(qū)域。當(dāng)撞擊物進(jìn)入大氣層時(shí)，巨大的應(yīng)力引起了巖石爆裂，該區(qū)域就是空中爆炸形成的。由于該區(qū)域人口稀少，撞擊造成的傷亡很少，大約有數(shù)人死亡，20人受傷。如果晚4個(gè)小時(shí)，地球自轉(zhuǎn)把圣彼得堡這個(gè)大城市帶入小行星的降落范圍，那將會(huì)帶來(lái)一場(chǎng)大浩劫。

與6,500萬(wàn)年前墨西哥尤卡坦半島外海發(fā)生的大撞擊相比，通古斯卡撞擊事件就相形見絀了。一個(gè)10公里大小的小行星或彗星——不能準(zhǔn)確判定其性質(zhì)——撞進(jìn)了尤卡坦半島外海，永遠(yuǎn)地改變了我們的世界。幾毫秒內(nèi)，一場(chǎng)超乎想象的大爆炸釋放了幾十億個(gè)廣島原子彈同時(shí)爆炸的能量，同時(shí)形成溫度高于太陽(yáng)的巨大火球?；鹎蚴购Ｑ笳舭l(fā)，并在海底形成一個(gè)直徑為180公里的撞擊坑。直沖云霄的沖擊波將空氣撕裂，向空中噴出了超過(guò)100萬(wàn)億噸的熔巖漿，隨后散落到全球。爆炸引發(fā)的地震把比歐洲還大的一片區(qū)域瞬間夷為平地，所有的生命幾乎消失殆盡。力量比最強(qiáng)颶風(fēng)還要高5倍的超級(jí)颶風(fēng)咆哮著（hypercanes）撕開了大地，會(huì)同巨大的海嘯不斷擊打著幾千公里外的海岸線。

接下來(lái)發(fā)生的事情更糟糕。被炸到空中的巖石像雨點(diǎn)般在全球各地紛紛落下，重新進(jìn)入大氣層時(shí)產(chǎn)生的熱量向地面輻射，如大烤箱一般將動(dòng)物活活烤死，引發(fā)的大火使地球上的森林和草原成為荒地，將地球上1/4的生命化為灰燼。即使空氣和海水平靜下來(lái)，地殼停止震顫，從天而降的碎石塊停止轟炸，災(zāi)難還遠(yuǎn)沒有結(jié)束。在接下來(lái)的幾周內(nèi)，空氣中的煙塵遮蔽了陽(yáng)光，使溫度下降高達(dá)15℃。四周越來(lái)越暗淡，越來(lái)越寒冷，幸存的植物漸漸枯死，那些殘存的食草恐龍也慢慢被餓死。海洋生物的命運(yùn)也很悲慘，全球大火產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，以及撞擊產(chǎn)生的大量硫磺進(jìn)入大氣后形成的酸雨注入了大海，毀滅了3/4的海洋生物。多年的嚴(yán)寒以后，希克蘇魯伯撞擊（Chicxulub impact）帶來(lái)的黑暗終于消散了，但此后火球撞擊產(chǎn)生的氮氧化物發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，將臭氧層撕成了碎片，毒辣的陽(yáng)光炙烤著大地，形成了強(qiáng)紫外線輻射的春季——緊隨宇宙冬季，許多幸存下來(lái)的物種飽受煎熬，它們無(wú)望地掙扎著，艱難求活。地球的自然平衡遭到了巨大破壞，有人估計(jì)，地球大約經(jīng)歷了幾十萬(wàn)年的時(shí)間才從?？颂K魯伯撞擊帶來(lái)的災(zāi)難中恢復(fù)過(guò)來(lái)。當(dāng)?shù)厍蛑貧w平靜時(shí)，巨大的爬行動(dòng)物的時(shí)代已經(jīng)終結(jié)——只剩下早期哺乳動(dòng)物，即人類的遠(yuǎn)祖——同時(shí)啟動(dòng)了一場(chǎng)進(jìn)化試驗(yàn)，并最終隨著人類的直立行走而宣告成功。但是，人類會(huì)有同樣的經(jīng)歷嗎？為了評(píng)估其可能性，讓我們仔細(xì)看一下撞擊事件的破壞力。

圖19　1908年一顆小行星在通古斯卡（西伯利亞）上空爆炸，森林被夷為平地。

在通古斯卡撞擊事件中，森林被破壞的部分原因是爆炸所產(chǎn)生的巨大熱量，但主要原因還是爆炸所引起的沖擊波。強(qiáng)大的沖擊波生生地把樹擊倒，將森林夷為平地。沖擊波的強(qiáng)度取決于峰值過(guò)壓（peak overpressure），即沖擊波的壓強(qiáng)與環(huán)境壓強(qiáng)之差。當(dāng)峰值過(guò)壓超過(guò)4磅/平方英寸^〔2〕時(shí)，產(chǎn)生的風(fēng)比常見颶風(fēng)風(fēng)力高兩倍，此時(shí)才能造成嚴(yán)重破壞。雖然一個(gè)直徑50米的物體在低空爆炸時(shí)的破壞范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于倫敦陸地面積，但它產(chǎn)生的巨大過(guò)壓的破壞力相當(dāng)于一個(gè)大型核裝置，足以摧毀倫敦外環(huán)路以內(nèi)的一切事物，如果撞擊物的體積增加，情況就會(huì)更嚴(yán)重。一個(gè)直徑250米的小行星足以穿透大氣層，形成直徑為5公里的撞擊坑，破壞范圍可達(dá)1萬(wàn)平方公里左右——約等于英格蘭肯特郡的面積。如果小行星的直徑達(dá)到650米，破壞范圍將增至10萬(wàn)平方公里，相當(dāng)于美國(guó)的南卡羅來(lái)納州的面積。

雖然聽起來(lái)很嚇人，但這種撞擊并不足以造成全球性的破壞。要產(chǎn)生全球性影響，撞擊物必須是一個(gè)直徑不少于1.5公里且速度較快的彗星，或是速度較慢而直徑達(dá)到2公里的小行星。二者中的任何一個(gè)撞擊地球都將產(chǎn)生100億噸TNT當(dāng)量的爆炸，毀滅一個(gè)直徑為500公里的區(qū)域——相當(dāng)于英格蘭的面積，瞬間造成幾千萬(wàn)人死亡，當(dāng)然這還取決于撞擊點(diǎn)的位置。

等到爆炸產(chǎn)生的塵土開始遮蔽天空，阻擋到達(dá)地面的陽(yáng)光時(shí)，世界其他地方面臨的問(wèn)題才開始真正顯現(xiàn)。與巨大的希克蘇魯伯撞擊相比，這一過(guò)程無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致全球溫度驟降，但至于后果有多嚴(yán)重，人們并沒有達(dá)成一致意見。然而，這種規(guī)模的撞擊可能導(dǎo)致極惡劣的氣候和莊稼絕收，其嚴(yán)重性不亞于1815年印度尼西亞坦博拉火山爆發(fā)后出現(xiàn)的“無(wú)夏之年”。正如上一章所提到的，在這種情況下，擁有充足糧食儲(chǔ)備的發(fā)達(dá)國(guó)家尚且只能支撐一個(gè)月左右，全球范圍內(nèi)的糧食絕收無(wú)疑會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重而深遠(yuǎn)的影響。隨著發(fā)達(dá)國(guó)家的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)全面崩潰，糧食定量供給有可能成為現(xiàn)實(shí)。在發(fā)展中國(guó)家，糧食收成往往只夠人們自己糊口，這時(shí)大范圍的歉收有可能迅速演變成《圣經(jīng)》中描述的大饑荒。有些學(xué)者預(yù)言，兩公里的物體撞擊地球后，多達(dá)1/4的人口將死于惡劣的氣候條件。更大的物體撞擊地球后，植物的光合作用就會(huì)徹底停止。一旦出現(xiàn)這種情況，那就不是多少人會(huì)死亡的問(wèn)題，而是人類是否能存在的問(wèn)題了。有估計(jì)認(rèn)為，一個(gè)直徑4公里的物體撞擊地球后會(huì)向空氣中排入大量的灰塵和碎片，使光照水平無(wú)法滿足光合作用的需要。

由于不知道遠(yuǎn)處有多少有威脅的物體，也不知道它們是否會(huì)突然撞向地球，我們幾乎無(wú)從了解小行星或彗星何時(shí)會(huì)撞擊地球，從而將我們帶入世界末日。類似導(dǎo)致恐龍滅絕的?？颂K魯伯撞擊事件幾千萬(wàn)年才發(fā)生一次，因此，這種撞擊在任何一年發(fā)生的可能性都很小。然而，看到下面的事實(shí)我們就樂觀不起來(lái)了——如果西瓦假設(shè)成立，也就意味著下一批奧特云彗星可能正在奔向內(nèi)太陽(yáng)系。如果不成立，那么在金牛座復(fù)合體的密集部分回歸，以及另一個(gè)小行星襲擊地球以前，人類也就只有1,000年的時(shí)間了。即使撞擊事件發(fā)生的時(shí)間沒有內(nèi)在聯(lián)系，我們也無(wú)法從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來(lái)解釋為什么地球不會(huì)在明年遭到未發(fā)現(xiàn)的近地小行星或從未光臨過(guò)內(nèi)太陽(yáng)系的長(zhǎng)周期彗星的撞擊。與通古斯卡規(guī)模類似的撞擊帶來(lái)的威脅很小，因?yàn)榕c地球表面相比，撞擊物的破壞范圍很小。如果其中一塊撞擊物撞向了城市，其他大部分落到海里，那就很糟糕了。大塊物體撞向了海洋，這聽起來(lái)似乎是好事，但實(shí)際上是個(gè)惡耗。例如，一塊500米的巖石落入太平洋底部將引發(fā)巨大的海嘯，導(dǎo)致半個(gè)地球上的所有沿海城市在約20個(gè)小時(shí)內(nèi)被大規(guī)模地毀壞。實(shí)際上這一情況發(fā)生的概率相當(dāng)高——在接下來(lái)的100年中大約有1％的可能——而且死亡人口至少將會(huì)有幾千萬(wàn)。

根據(jù)最新估計(jì)，直徑為1公里的物體撞擊地球的頻率是60萬(wàn)年一次，但是，這一規(guī)模的物體所產(chǎn)生的撞擊坑至少也有約100萬(wàn)年的歷史。當(dāng)然，自那以后可能還有幾次大撞擊，它們或是撞進(jìn)大海，或是撞在了陸地上而尚未被發(fā)現(xiàn)。你也許會(huì)說(shuō)，威脅肯定是有的，但真的迫在眉睫嗎？答案是肯定的。大約有12個(gè)小行星（大部分都很?。┛赡茉?100年之前與地球相撞。實(shí)事求是地講，這種可能性并不大，因?yàn)樽矒舻母怕手挥腥f(wàn)分之一多一點(diǎn)，但我們要知道這樣的概率已經(jīng)不小了，如果這是彩票中頭獎(jiǎng)的概率，我的彩票代理商會(huì)從我這里得到不少生意。最令人擔(dān)心的是2004年末發(fā)現(xiàn)的直徑為320米的近地小行星MN4，最近被命名為毀滅者（Apophis）——古埃及神阿佩普（Apep）的希臘名字。人們一度認(rèn)為毀滅者于2029年4月13日撞擊地球的概率高達(dá)1/37，讓人欣慰的是，這一概率現(xiàn)在降低為1/8000。聽起來(lái)很高，但和2001年夏季英格蘭足球隊(duì)以5:1擊敗德國(guó)隊(duì)的概率相比，這些概率也只是它的80倍。幾年前，科學(xué)家提出了一個(gè)名為“都靈等級(jí)”^〔3〕（Torino Scale）的指標(biāo)，以便衡量撞擊產(chǎn)生的威脅，而毀滅者是迄今為止第一個(gè)都靈等級(jí)持續(xù)大于零的物體。目前它的等級(jí)為1——被定義為“需要小心監(jiān)測(cè)的事件”。隨著我們對(duì)其軌道的進(jìn)一步約束，這顆近地小行星成為了許多人關(guān)注的焦點(diǎn)，而且我們了解得越多，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的都靈等級(jí)完全有可能超過(guò)1，成為“值得關(guān)注的事件”。然而，這一等級(jí)再次升高的可能性很小，我們也期望很多年以后才會(huì)首次出現(xiàn)等級(jí)為10的撞擊事件——定義為“確定的、具有全球影響的撞擊”。如果預(yù)警充分，我們或許能夠使小行星不擋道，保證地球正常運(yùn)行，但如果一顆新的彗星向我們飛來(lái)，由于它體積大、速度快、來(lái)勢(shì)迅猛，我們幾乎無(wú)法招架。

圖20　不同小行星撞擊倫敦可能形成的破壞帶

令人不安的事實(shí)

·大約1,000多個(gè)顆直徑不小于1公里的小行星經(jīng)常接近或穿越地球軌道，其中約1/3將撞向地球從而結(jié)束其生命。

·直徑2公里的物體撞擊地球?qū)?dǎo)致全球1/4人口的死亡。

·在未來(lái)彗星撞擊地球之前，我們只有6個(gè)月的預(yù)警期。

·每幾百年就會(huì)發(fā)生一次足以毀滅倫敦、紐約或巴黎的小行星撞擊地球事件。

·古代撞擊事件可能使地球上多達(dá)90％的生物滅絕。

·在未來(lái)100年內(nèi)，一個(gè)直徑500米的物體撞入太平洋的概率為1％。

·有人認(rèn)為，也許再過(guò)1,000年左右，地球就會(huì)再次遭受太空物體撞擊。

注釋

〔1〕聲震：以超音速飛行的物體在到達(dá)地面時(shí)因?yàn)榍安繘_擊波受阻而發(fā)出的爆裂音

〔2〕約等于28,148帕

〔3〕都靈等級(jí)，衡量小行星撞擊地球所造成的災(zāi)難等級(jí)，由小到大可分為0–10，共11級(jí)