□ 嚴(yán)小平 編譯

1994年7月，科學(xué)家們親眼目睹了一顆行星與另一個天體之間最劇烈的碰撞。木星連續(xù)6天遭到一顆名叫蘇梅克·利維9號的彗星接連不斷地轟炸，一顆接一顆，總共20幾顆彗星碎片，以每秒60千米左右的速度瘋狂地砸入木星稠密的大氣層。這場狂轟濫炸產(chǎn)生了大量的火球，在地球上用望遠(yuǎn)鏡很容易看到。

這些巨大的沖擊令行星科學(xué)家們興奮不已，也震驚了全世界。然而，這也是一種暗示：太陽系可能是一個極其危險的地方。在過去的歲月中，地球也一直不斷遭受來自太空的巨大物體的撞擊?？茖W(xué)家們認(rèn)為，大約6500萬年前，一顆巨大的彗星或小行星對地球的猛烈碰撞，可能導(dǎo)致了恐龍的滅絕。而1908年，西伯利亞中部通古斯河附近2000多平方千米森林，被一顆直徑約100米的隕石夷為平地。

彗星撞擊后在木星表面留下的黑斑

罕見的彗木相撞奇觀

天文學(xué)家們相信，撞入木星的蘇梅克-利維9號彗星來自柯伊伯帶。1993年3月，美國天文學(xué)家尤金·蘇梅克、卡洛琳·蘇梅克和戴衛(wèi)·利維，在加利福尼亞州帕洛馬天文臺發(fā)現(xiàn)了顆彗星。天文學(xué)家們通過比較不同夜晚呈現(xiàn)的天空區(qū)域圖像，來尋找新的彗星。如果他們注意到恒星背景上，一個微小而模糊的目標(biāo)改變了位置，就會辨認(rèn)出那是一顆彗星或一顆小行星。目標(biāo)的運(yùn)行速度會透露，它是彗星還是小行星，因?yàn)殄缧潜刃⌒行强臁?/p>

對一部分夜空的攝影圖像研究之后，利維和蘇梅克注意到，似乎有一顆“被壓扁的彗星”。進(jìn)一步的觀察證實(shí)，這個目標(biāo)的確是一顆彗星，由于它破成了碎片，看上去好像被壓扁了一樣。這顆彗星的碎片一顆接一顆地猛沖過太空，像珍珠一樣排成一串。

通過研究利維9號彗星的路徑，天文學(xué)家們斷定，這顆彗星在圍繞木星運(yùn)行，并且已經(jīng)繞這顆巨大的行星運(yùn)行了60到100年。但是，是什么把它擊成了碎片呢？物理學(xué)家和行星科學(xué)家推斷，1992年7月，當(dāng)這顆彗星經(jīng)過木星附近時，這顆行星的巨大引力扯散了這個冰凍的彗核。進(jìn)一步的計算顯示，這顆彗星的碎片在1994年7月會撞到木星的另一面。這場碰撞極其壯觀，最大的彗星碎片的直徑可能超過3千米，在這場獨(dú)特的驚人的表演中，巨大的大氣被擾動，猶如一條條巨大的火龍，有的綿延數(shù)千千米。

彗星來襲

由于所有的撞擊都發(fā)生在木星的背面，撞擊過程在地球上清晰可見，不用望遠(yuǎn)鏡——甚至連哈勃空間望遠(yuǎn)鏡也不用，也能看見它們的碰撞。只有伽利略號宇宙飛船，在1995年12月與木星會晤的途中，才能直接拍攝到一些彗星撞擊的畫面。每次撞擊發(fā)生后大約30分鐘，地球上的觀察者就可以看見撞擊的遺址，因?yàn)槟拘堑目焖傩D(zhuǎn)（每10個小時旋轉(zhuǎn)一周）把它們帶入人們的視野。在最大的爆炸的頂部，可見幾束熾烈的氣體煙云，因?yàn)樽矒魰r，它們升到了這顆行星的邊緣。

木星主要由氣體構(gòu)成，因此這些撞擊并沒有導(dǎo)致長期的毀損。唯一值得注意的影響是大氣層里持續(xù)了幾個月的一些黑斑。

彗星有可能撞擊地球嗎？

科學(xué)家們認(rèn)為，過去在地球上發(fā)生的事將來有可能會再度發(fā)生，這只是個時間問題。事實(shí)上，天文學(xué)家們最近認(rèn)為，他們已發(fā)現(xiàn)，一個多世紀(jì)以前，一顆巨大的彗星可能曾對地球造成過一次威脅。1992年，一個天文學(xué)家國際組織說，這顆名為斯威夫特-塔托的彗星在2126年8月將靠近地球?？茖W(xué)家們預(yù)計，碰撞的幾率為萬分之一。所幸進(jìn)一步的計算顯示，終究沒有撞擊的危險。但空間還有許多其他天體在地球軌道之外運(yùn)行。在下一個100年，有可能——不一定，但可能，地球會撞擊到天文學(xué)家們尚未發(fā)現(xiàn)的某個巨大天體。

這樣的威脅似乎太遙遠(yuǎn)，沒有哪個科學(xué)家對此表示擔(dān)憂，直到木星遭遇這場襲擊，他們才向一些政府領(lǐng)導(dǎo)人提出建議：也許應(yīng)當(dāng)更認(rèn)真地對待這種來自空間的災(zāi)難性襲擊。1994年7月20日，是蘇梅克·利維9號彗星的第一塊碎片撞上木星的日子，美國眾議院科學(xué)委員會指示美國航宇局，開始跟蹤任何將來可能撞擊地球的彗星、小行星，或者小行星碎片——隕石。美國航宇局官員還任命了一個六人小組，研究開發(fā)預(yù)警系統(tǒng)的可能性，以便對天體碰撞地球的路線提出預(yù)警。與此同時，一些科學(xué)家開始討論，如何以最佳手段將這樣的天體摧毀，或使其偏離原來的軌道而進(jìn)入一個安全軌道。

雖然就撞擊地球的可能性而言，小行星和巨大的隕石，同彗星有著同樣的幾率，但彗星撞擊所造成的毀損，較之同樣大小的多巖物體更大，因?yàn)殄缧峭ǔ＿\(yùn)行的速度更快。但彗星的光臨至少會給我們清楚的預(yù)警。甚至肉眼也能看見，數(shù)百萬千米之外，一顆巨大的彗星，在夜空中拖著發(fā)光的霧狀的彗尾。天文學(xué)家們借助望遠(yuǎn)鏡，可以提前至少一年預(yù)知一顆彗星的碰撞。

撞擊坑

撞擊瞬間

大碰撞是罕見的

要是我們地球成為利維9號彗星攻擊的目標(biāo)，后果則會完全不同。雖然地球也會從這種轟炸中幸存下來，但科學(xué)家們認(rèn)為，這些撞擊卻會導(dǎo)致廣泛的毀壞，并且極大地破壞這顆行星復(fù)雜的生物網(wǎng)。

由彗星撞擊地球（每秒鐘大約50千米的標(biāo)準(zhǔn)速度）所造成的破壞程度，依這顆彗星的大小而定。一顆直徑10千米左右彗星的撞擊將造成真正的災(zāi)難，它相當(dāng)于10億顆百萬噸級的氫彈同時爆炸。除了這種撞擊的直接影響之外，數(shù)萬億噸成粉狀的碎片將被拋入大氣層，太陽將被遮蔽數(shù)月之久。地球上的許多植物都會死亡，而植物是人類和動物賴以生存的食物之一。文明本身很可能遭到破壞，無論人類有多少幸存者——如果有的話——都將陷入漫長的黑暗時代。

許多科學(xué)家相信，發(fā)生在6500萬年前的碰撞，正是這樣的量級，那時，最后的恐龍和許多其他動物物種從地球上永遠(yuǎn)地消失了。地質(zhì)學(xué)家們認(rèn)為，他們可能已經(jīng)辨認(rèn)出墨西哥尤卡坦半島沿海的大災(zāi)變所造成的古老的隕石坑。

所幸這樣的碰撞極為罕見。地球上隕石坑的地質(zhì)學(xué)記錄顯示，一個10千米大的物體撞擊到地球，平均每100萬年僅有可能一次。

較小天體的撞擊更平常

地球遭遇更小天體的撞擊更加頻繁，只因?yàn)樘栂抵行√祗w比大天體多得多。過去數(shù)百萬年內(nèi)留下的保存最完好的撞擊坑——亞利桑那隕石坑，就是一個比較小的天體撞擊后留下的。大約5萬年前，一顆直徑約30米的鐵隕石砸入亞利桑那州沙漠，形成了這個跨度1,200多米，深175米的撞擊坑。盡管這顆隕石的體積非常小，但它的撞擊所產(chǎn)生的爆炸力卻相當(dāng)于2,000萬噸TNT炸藥。炸出如此大的撞擊坑，其爆炸力比得上1908年通古斯地區(qū)的那次爆炸?？茖W(xué)家們估計，這樣大的彗星或隕石撞擊，平均每200年到300年發(fā)生一次。地球上沒有更多撞擊坑的一個原因是，許多天體在大氣中迅速崩潰，就像發(fā)生在西伯利亞的碰撞那樣。只有非常大或非常堅硬的天體才能走完全程到達(dá)地面。而且，差不多可以肯定，大多數(shù)撞擊發(fā)生在海洋中，因?yàn)榈厍虮砻娴?0%以上被海洋所覆蓋。陸地上的撞擊坑不多，是因?yàn)榇罅康那治g。隨著歲月的流逝，大多數(shù)撞擊坑被風(fēng)雨慢慢抹去一切痕跡。

月球?yàn)榈厍颉鞍ぷ病?/p>

彗星撞擊地球后有可能引起大規(guī)模的海嘯

如果撞上地球會發(fā)生什么？

1千米的天體引發(fā)的災(zāi)難

雖然與通古斯那次爆炸大小相當(dāng)?shù)谋?，在一個有人居住的地區(qū)會是一種災(zāi)難，但對一個較小的地區(qū)來說，其破壞還是有限的。許多科學(xué)家和政府領(lǐng)導(dǎo)人，更加關(guān)心直徑1千米以上的天體碰撞的可能性。這樣大的天體，平均每100萬年至少撞擊地球一次。一顆這樣大的彗星，以每秒50千米的速度運(yùn)行，撞擊地球的動能相當(dāng)于100萬顆百萬噸級的氫彈，或萬億噸TNT。專家們認(rèn)為，由這樣的碰撞造成的破壞和生命喪失，超過人類經(jīng)歷過的任何一次事件。

穿過地球大氣層的閃光約兩秒鐘，這顆彗星就會以驚人的力量砸入地面，并爆炸成一個巨大的火球。爆炸的沖擊波會將100千米半徑范圍內(nèi)的幾乎一切東西夷為平地。在這個地區(qū)之內(nèi)，火球的高溫會將瓦礫化為灰燼，將石頭和金屬融化為不成形的斑點(diǎn)。在整個破壞圈以外，沖擊波造成的破壞和高溫都非常劇烈，直到1,000千米以外才逐漸減緩。

這種碰撞會形成一個撞擊坑，至少20千米寬，幾千米深。撞擊力會留下長長的熔融物，引發(fā)森林火災(zāi)，并將大量塵埃和蒸發(fā)的巖石噴入大氣層。塵埃和氣體會在地球上擴(kuò)散，并遮蔽太陽。

大氣層變暗可能不及一次真正巨大的撞擊所造成的結(jié)果那樣嚴(yán)重——如像6,500萬年前發(fā)生的那次撞擊——但仍然是非常值得注意的。1千米大小的彗星撞擊造成的大氣影響，可能導(dǎo)致大面積作物欠收和饑荒。所以，即使我們對這樣的碰撞有充分的警惕，撤出可能受災(zāi)的地區(qū)，這些次生效應(yīng)仍可能奪去大量的生命。

如果彗星墜入海洋

但是，彗星更有可能撞入海洋，那會怎樣呢？不幸的是，那也同樣是一場災(zāi)難。雖然彗星在海上的撞擊可能使城市免于被毀，但這樣的碰撞仍會造成大量的破壞。

彗星穿過大氣層以后，會在頃刻之間穿過幾千米海水，撞擊的力量被分散。但它仍以高速運(yùn)動，這顆彗星會撞入海床，然后爆炸，形成直徑10千米以上的撞擊坑，并將爆炸物噴向四面八方。大量蒸汽和蒸發(fā)的巖石，被拋上岸來。

海洋撞擊最壞的影響，也許是由此引發(fā)的海嘯。彗星突然取代大量的海水，與海床上發(fā)生的巨大爆炸一起，形成高度1,000米以上的海嘯，以每小時幾乎1,000千米的速度向外洶涌。許多低洼的沿海城市將被淹沒于水中。

一顆小行星撞上地球

藝術(shù)家筆下的小行星撞地球

如何預(yù)防碰撞？

守望危險的彗星

因?yàn)榕c彗星的碰撞會帶來如此嚴(yán)重的后果，所以專家們認(rèn)為，需要認(rèn)真考慮如何避免這樣的災(zāi)難。一些天文學(xué)家提出了望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，專門搜索太陽系所有近地天體，它們的路徑與地球軌道交叉，直徑大于1千米，會導(dǎo)致大規(guī)模的破壞。這樣一套系統(tǒng)很可能使科學(xué)家們能夠鑒定所有這些威脅。

人們希望美國航宇局，開發(fā)一個類似太空衛(wèi)士的系統(tǒng)。而美國航宇局早有一個 “太空監(jiān)視”計劃，在亞利桑那州圖森市附近的基特峰國家天文臺，用一臺望遠(yuǎn)鏡觀察小行星。太空監(jiān)視計劃一年發(fā)現(xiàn)約30顆新的小行星，大小從直徑6米到6千米不等。同時一個類似的計劃也正在帕洛馬山實(shí)施。

1995年，美國航宇局和空軍還投資開發(fā)改進(jìn)的電子探測器，被稱為電荷耦合器（CCD），以增加望遠(yuǎn)鏡的聚光能力。更靈敏的CCD給小型望遠(yuǎn)鏡的分辨能力大大提高，這樣就能夠使用許多現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡來搜索小行星。天文學(xué)家們一旦認(rèn)定一顆小行星，他們就可以在星圖上標(biāo)出它的軌跡，并預(yù)測它未來的運(yùn)動。

這樣，就可能發(fā)現(xiàn)并記錄每顆有潛在危險的小行星、大流星和已知的彗星。但一顆繞太陽初航的新的短周期彗星，會形成一種不可預(yù)見的危險。同樣地，一顆通過奧爾特星云從100萬年回路返回的長周期彗星，可能出奇不意地悄悄接近我們。專家們認(rèn)為，我們必須嚴(yán)密監(jiān)視這些以前未知的彗星。

如果彗星襲來我們怎么辦？

不幸的是，探測彗星與地球碰撞無疑要比阻止碰撞容易。到目前為止，科學(xué)家們和工程師們已提出了幾套方案，但所有方案都有相當(dāng)大的風(fēng)險。

轟炸彗星

一個解決方案是，將用核武器裝備的火箭送入太空，炸毀彗星，或?qū)⑺迫胄萝壍?。這樣的任務(wù)需要極其精確的運(yùn)算。天文學(xué)家們必須絕對肯定這個天體確實(shí)要撞擊地球，此外，核爆炸可能將一直是“靠近彈”變?yōu)橹苯用?。航天工程師必須為火箭設(shè)計正確的軌道，并在適當(dāng)?shù)臅r間精確地引爆彈頭，以獲得預(yù)期的效果。

然而，炸毀彗星的計劃可能完全只是一個偶然的建議。如果我們只把它炸成大塊，這些大塊碎片就可能在地球的大范圍區(qū)域上空落下。計算表明，這樣的結(jié)果可能比單獨(dú)一次碰撞更糟。為了成功地完成這一使命，工程師們必須確保這顆彗星完全變成粉末。只改變這個天體的軌道也許是一種更安全的賭注。這可以通過靠近這個天體引爆彈頭的方法，影響其運(yùn)行，而不將其炸毀。

彗星越遠(yuǎn)被攔截，就越容易把它推入安全軌道。天體的路徑只需一點(diǎn)微小的改變，在整個幾百億千米距離中就會造成很大的差別，就好像步槍的槍管移動幾毫米，要么命中遠(yuǎn)處目標(biāo)的正中心，要么完全脫靶。因此，將要碰撞地球的彗星的早期發(fā)現(xiàn)，將給工程師們一個極大的優(yōu)勢，使他們有時間阻止災(zāi)難的發(fā)生。

彗星來襲

攔截彗星或小行星

有了充分的警告，甚至有可能完全不用爆炸裝置。一些科學(xué)家建議，把航天員送上正在靠近的彗星或小行星，在上面安裝強(qiáng)大的火箭引擎，或者，甚至安裝一個巨大的“太陽帆”。后者是一個金屬板做的巨大的反射鏡，用來采集陽光的壓力，這樣一艘單桅帆船的帆就可以迎風(fēng)將這個天體慢慢送入新的軌道。但這種方案估計報警時間測量在幾年之內(nèi)。如果我們發(fā)現(xiàn)的彗星撞擊地球的時間只有幾個月，那么，核彈頭火箭可能就是唯一可行的解決方案。

恐龍的滅絕可能是小行星或彗星撞擊地球?qū)е碌?/p>

使用航天器可否改變小天體的軌道

我們的機(jī)會

謝天謝地，天文學(xué)家們表示，我們可能還有充足的時間來權(quán)衡我們的選擇。雖然彗星和小行星過去已數(shù)次闖入我們的地球，但最大撞擊之間的長間隔，使得下一次大碰撞可能會發(fā)生在數(shù)千年之后。盡管如此，專家們?nèi)跃嬲f，我們會盡力密切監(jiān)視天空，尤其是對那些可能更頻繁光顧的較小的天體。

亞利桑那隕石坑近景

背景鏈接

從災(zāi)難的預(yù)兆到骯臟的雪球

人們總是對彗星感到驚恐，人類歷史上也有很多有關(guān)人們害怕彗星的記載。因?yàn)殄缧浅３３鋈艘饬系爻霈F(xiàn)在天空中，許多文化把這些天外來客看作是災(zāi)難的預(yù)兆——瘟疫或者王朝的覆滅，我們現(xiàn)在知道，它們可能帶來的，并非小小的破壞。

過去，沒人知道彗星是什么。古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為，它們是地球大氣中的氣態(tài)物體，并且許多世紀(jì)以來，沒有人能證明他的觀點(diǎn)是錯的。然而，到16世紀(jì)晚期，丹麥天文學(xué)家第谷·布拉赫對幾顆彗星作了仔細(xì)的觀察后發(fā)現(xiàn)，它們的運(yùn)動顯示，它們的位置在地球大氣層之外。

一個多世紀(jì)以后，18世紀(jì)初，英國科學(xué)家愛德蒙·哈雷推斷，1682年看見的彗星，是1531年和1607年天文學(xué)家們所看見的同一顆彗星。哈雷預(yù)言，這顆彗星會在1758年再次回到天上。當(dāng)這顆彗星按預(yù)期重新出現(xiàn)的時候，就被命名為哈雷彗星。在以后的歲月里，天文學(xué)家們斷定，哈雷彗星每隔77年就會重返一次，在各種歷史記載中以及遠(yuǎn)在公元前240年的藝術(shù)作品中，可能就有這顆彗星的記載。

近代以來對彗星的觀察顯示，它們實(shí)際上是很大的骯臟的雪球。彗星主要是由水冰和各種冰凍氣體構(gòu)成的，這些氣體包括：二氧化碳、甲烷和氨，它們與多巖的材料及灰塵混合。大多數(shù)彗星的大部分都包含在一個叫做彗核的實(shí)心核里，直徑一般在1,000米到10,000米。

巨大的彗星水庫

天文學(xué)家們認(rèn)為，大約46億年前，太陽系中在最早的物體中形成的彗星，是由一個氣體塵埃云團(tuán)產(chǎn)生的，太陽和行星也都由這同一個氣體塵埃云團(tuán)產(chǎn)生。云團(tuán)的外部壓縮在一個塞滿冰的盤子里。經(jīng)歷漫長的歲月之后，這些冰體之間的相互引力作用，使得它們大都形成各自不同的運(yùn)行軌道，最終散開，進(jìn)入一個巨大的球形區(qū)域。這個巨大的彗核庫叫做奧爾特星云，這是以荷蘭天文學(xué)家簡·奧爾特的名字命名的。天文學(xué)家們認(rèn)為，奧爾特星云擴(kuò)展到數(shù)萬億千米，離最近的恒星大約一半的距離。奧爾特星云中的天體離我們?nèi)绱酥h(yuǎn)，即使用地球上最好的望遠(yuǎn)鏡也無法看到它們。

一個巨大的小行星或彗星撞擊地球

通古斯大爆炸后倒地的大片樹木

亞利桑那隕石坑

一顆臟雪球奔向地球

1950年，荷裔美籍天文學(xué)家杰勒德·柯伊伯推論，大量留下的原始彗核盤，體積更小密度更大，塞滿了巨大奧爾特星云內(nèi)部的彗核庫?？乱敛O(shè)想，這個區(qū)域仍為盤狀，并且就從最外面的行星開始。這個區(qū)域被稱為柯伊伯帶，但多年以來，并沒有它實(shí)際存在的證據(jù)。然而，20世紀(jì)90年代的觀測，包括1995年哈勃空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)回的圖像，抹去了有關(guān)柯伊伯帶的大多數(shù)疑云。人們發(fā)現(xiàn)，在距離太陽40～50個天文單位的位置，低傾角的軌道上滿布著大大小小的冰封物體。

天文學(xué)家們確信，許多從地球上看得見的彗星，正是柯伊伯帶和奧爾特星云中極小部分的彗星。他們認(rèn)為，那兩個區(qū)域里有幾萬億顆彗核。我們只看見了極少的運(yùn)行軌道已被改變的彗星，也許受一顆附近的恒星或另一顆彗星引力的影響，把它們送入了太陽系內(nèi)部。

當(dāng)彗星遠(yuǎn)離太陽運(yùn)行的時候，它除了彗核之外什么也沒有。但當(dāng)彗星朝太陽系內(nèi)部運(yùn)行時，它就開始以我們更熟悉的面目出現(xiàn)。當(dāng)彗星靠近木星的軌道，太陽的熱量使彗核外層冰凍氣體開始蒸發(fā)，產(chǎn)生一個稀薄氣體和塵埃的巨大云團(tuán)，這個云團(tuán)可能厚度超過10萬千米，圍繞著彗核并阻擋著天文學(xué)家們對彗核的觀察。當(dāng)這顆彗星和太陽的距離與地球和太陽的距離差不多時，太陽光與太陽風(fēng)（一種從太陽向外快速運(yùn)動的粒子流）的壓力將氣體和塵埃從這個巨大云團(tuán)中推開。這種作用形成一條長尾，可以伸開1億千米，方向總是從太陽向外。彗星繞太陽轉(zhuǎn)圈后，開始奔向太陽系外層，彗尾縮小，很快，就只剩下彗核，直到下一次進(jìn)入太陽系內(nèi)部的旅行。

彗星的每次返回，蒸發(fā)都會使它的質(zhì)量減少1%，一顆彗星完全蒸發(fā)掉，需要花多長時間呢？這要看彗星的大小和它運(yùn)行的軌道。有些彗星，如哈雷彗星，被稱為短周期彗星；因?yàn)樗鼈儾坏?00年就會作一次返程旅行。天文學(xué)家們認(rèn)為，短周期彗星來自柯伊伯帶。而長周期彗星的軌道周期則要花數(shù)百年才能走出太陽系內(nèi)部，有的數(shù)千年甚至數(shù)百萬年也不再返回。這些彗星很可能來自奧爾特星云。大多數(shù)長周期彗星只丟失了小部分質(zhì)量，因此，它們通常比短周期彗星更大、更明亮。

通古斯大爆炸遺址

藝術(shù)家筆下的小行星撞地球