科里·S.+鮑威爾

都說(shuō)壞消息可以上頭條，所以我就開(kāi)門(mén)見(jiàn)山啦。地球，作為我們?cè)谶@個(gè)不友善的宇宙 中的支柱和港灣，處在風(fēng)雨飄搖之中。我們的太陽(yáng)系是不穩(wěn)定的。俄羅斯車(chē)?yán)镅刨e斯克的居民在當(dāng)?shù)貢r(shí)間2013年2月15日9時(shí)20分親身經(jīng)歷了這種不穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)時(shí)，一個(gè)直徑15米多的小行星砸向地球大氣層，在小鎮(zhèn)上方爆炸。這次爆炸震碎了居民的窗戶(hù)，使當(dāng)?shù)匾患忆\廠(chǎng)的屋頂坍塌，造成1000多人受傷。

在感恩節(jié)那天，數(shù)百萬(wàn)人看到了艾森彗星的錄像。在錄像中，這顆45億歲的老彗星像天鵝一樣沖向太陽(yáng)，在幾小時(shí)內(nèi)淪為一團(tuán)飛濺的碎石。

但這些事件都僅僅是有關(guān)太陽(yáng)系如何形成和演化的最新理論圖景中的像素而已。碰撞和錯(cuò)位不是偶然的異常現(xiàn)象，而是一個(gè)基本的宇宙狀態(tài)。

法國(guó)尼斯天文臺(tái)的行星動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家亞歷山德羅· 莫比德利說(shuō)：“行星并非想象的那樣簡(jiǎn)單，永遠(yuǎn)保持安寧。行星形成時(shí)并不知道自己需要有一個(gè)良好的軌道以便穩(wěn)定運(yùn)行幾十億年。因此，它們只是暫時(shí)穩(wěn)定，不會(huì)在恒星系的整個(gè)歷史中保持不變?！?/p>

地球在混沌中造就，在混沌中生存，也很可能在混沌中終結(jié)。

當(dāng)莫比德利用歡快的意大利口音給我解釋這一切時(shí)，我注意到他的姓具有嚴(yán)肅的含義——我們是宇宙混沌制造的。他與同事正在詳論有關(guān)我們這個(gè)天宅的最新發(fā)現(xiàn)：不穩(wěn)定是我們的自然狀態(tài)。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，牛頓及其追隨者做了這樣的設(shè)想：太陽(yáng)系就像神圣的發(fā)條在運(yùn)轉(zhuǎn)。但在過(guò)去的10年中，高精度的數(shù)學(xué)模擬顯示出他是多么錯(cuò)誤。卡爾·薩根的宣言很著名：“我們是恒星物質(zhì)構(gòu)成的。”

莫比德利說(shuō)：“你可以環(huán)游銀河系，50億年后回來(lái)，然后發(fā)現(xiàn)水星沒(méi)有了，地球在一個(gè)偏心軌道上運(yùn)行，這對(duì)生命是災(zāi)難性的?！蔽蚁耄藗兒苋菀子淇斓卣?wù)撜l(shuí)也不可能活著去經(jīng)歷的事情。不過(guò)，在他開(kāi)始列舉太陽(yáng)系的變遷時(shí)，語(yǔ)氣一點(diǎn)兒也沒(méi)有變。

莫比德利說(shuō)：“小行星帶、柯伊伯帶和奧爾特星云都不穩(wěn)定。”這種不穩(wěn)定性是地球和其他行星形成時(shí)留下的混沌痕跡。車(chē)?yán)镅刨e斯克的流星來(lái)自小行星帶，也許起源于大約3萬(wàn)年前的一次碰撞。在海王星軌道外，柯伊伯帶和奧爾特星云可以?xún)A斜著將天體甩向我們，比如那里的無(wú)數(shù)個(gè)休眠彗星。這就是艾森彗星的來(lái)源。

在車(chē)?yán)镅刨e斯克災(zāi)難之后，莫比德利及其同事聚在一起，試圖理解這種不穩(wěn)定性暗示著什么。流星撞擊似乎比他們的預(yù)測(cè)頻繁很多。2014年，他們提出了最新結(jié)論：類(lèi)似車(chē)?yán)镅刨e斯克事件出現(xiàn)的概率是他們先前預(yù)測(cè)的10倍。懸而未決的過(guò)去和現(xiàn)在之間沒(méi)有明顯的區(qū)別。

莫比德利以類(lèi)似于量子不確定性的觀(guān)點(diǎn)取代了牛頓的發(fā)條論，認(rèn)為一切都是由生存概率決定的。隨著時(shí)間的推移，太陽(yáng)系中的每一個(gè)可能會(huì)被破壞、分散或彈出的物體最終將會(huì)被破壞、被分散或被逐出。地球就是這么來(lái)的，這就是它今天存在的狀態(tài)。

太陽(yáng)系在很大程度上是以目前的形式存在的（行星的組合及特點(diǎn)幾乎是注定的），在科學(xué)史上有很深的根源。牛頓之前可以追溯到13世紀(jì)的僧侶約翰內(nèi)斯·德·薩克羅伯斯科的著作，他用清晰的幾何模式描述了宇宙。你可以畫(huà)一條線(xiàn)，一直畫(huà)到亞里士多德的完美天體。令人驚訝的是，這個(gè)基本理念一直持續(xù)到太空時(shí)代。

回想起來(lái)，那個(gè)簡(jiǎn)單而且令人舒心的觀(guān)點(diǎn)早在許多科學(xué)家認(rèn)識(shí)到發(fā)生了什么之前就開(kāi)始得到闡釋。早在20世紀(jì)70年代，試圖模擬太陽(yáng)系形成的理論模型不斷得出意外結(jié)果：行星瘋狂遷徙，朝向太陽(yáng)或遠(yuǎn)離太陽(yáng)，結(jié)果是一團(tuán)糟?？屏_拉多州博爾德西南研究所太陽(yáng)系動(dòng)力學(xué)研究員凱文·沃爾什說(shuō)：“這都是紙上文章，馬上就被忽略就像有些文件上漫不經(jīng)心的評(píng)論，沒(méi)有誰(shuí)認(rèn)為行星遷移是一個(gè)重要的過(guò)程。”

這個(gè)觀(guān)點(diǎn)拖延了幾十年，直到一系列劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)迫使理論家重新思考。1995年，瑞士?jī)晌惶煳膶W(xué)家探測(cè)到飛馬座51b，這是飛馬座內(nèi)繞著一顆昏暗的黃星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星，距離地球50光年。這是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一顆繞著類(lèi)似太陽(yáng)的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星。這顆行星呈氣態(tài)，大小類(lèi)似木星，理論上只能在遠(yuǎn)離其母星的冰冷區(qū)形成。但是，飛馬座51b 就在那里，緊貼著灼熱的恒星運(yùn)行。天文學(xué)家能想出的唯一解釋是：這個(gè)星球在遠(yuǎn)方形成，然后由于某種未知原因突然轉(zhuǎn)向飛了進(jìn)來(lái)。他們將這個(gè)令人困惑的世界稱(chēng)為“熱木星”，想知道它是否是偶然現(xiàn)象。

結(jié)果不是。一年之內(nèi)，美國(guó)的另一團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)兩顆更熱的類(lèi)木星。目前，已有幾十個(gè)類(lèi)似的天體被編入目錄。隨著天文學(xué)家搜尋水平的提高，他們開(kāi)始找到一些原來(lái)不大可能想到的行星。有些行星在高度橢圓的軌道上，有些以陡傾角圍繞其恒星旋轉(zhuǎn)，甚至還有倒轉(zhuǎn)的。這樣的組合從物理角度是無(wú)法解釋的，除非行星在某個(gè)點(diǎn)劇烈遷移過(guò)。如果這個(gè)過(guò)程發(fā)生在其他恒星周?chē)?，就可能發(fā)生在太陽(yáng)系。沃爾什說(shuō)：“那就是真的開(kāi)始了?！?/p>

碰撞和位移不是偶然現(xiàn)象，而是宇宙的一個(gè)基本狀態(tài)。

2009年，沃爾什在尼斯天文臺(tái)做博士后，他與莫比德利是同事。沃爾什已經(jīng)是太陽(yáng)系動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家，現(xiàn)在他著迷于移動(dòng)行星的概念，埋頭探索這個(gè)過(guò)程是如何實(shí)現(xiàn)的。他專(zhuān)注于太陽(yáng)系形成的最早階段，而莫比德利研究的是后期第二階段的不穩(wěn)定性。

讓行星在一個(gè)新生的太陽(yáng)系數(shù)學(xué)模型中移動(dòng)是非常容易的。正如那些理論家20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)的那樣，問(wèn)題在于尋找行星不能移動(dòng)的途徑。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和其他大型觀(guān)測(cè)臺(tái)收集到的數(shù)據(jù)表明，在這個(gè)大畫(huà)面里，嬰幼行星從一個(gè)圍繞剛剛形成的恒星旋轉(zhuǎn)的氣塵盤(pán)（天文學(xué)界稱(chēng)其為原行星云）上出現(xiàn)，在最初的幾百萬(wàn)年里，它充其量只是飄浮在這個(gè)盤(pán)里的一些碎片而已。沃爾什說(shuō)，這片星云大致是行星重量的1000 倍，所以云氣可以將周?chē)男行莿×彝苿?dòng)。他意識(shí)到，早期的太陽(yáng)系一定更像碰碰車(chē)而不是發(fā)條，如果完全接受不穩(wěn)定觀(guān)點(diǎn)并用它得出邏輯推論，就可以解釋之前難以解釋的有關(guān)太陽(yáng)系的許多問(wèn)題，比如火星為什么那么小、小行星帶是如何形成的，以及地球的化學(xué)構(gòu)成為什么會(huì)與最初的形成模型預(yù)測(cè)的大相徑庭。

沃爾什把他的想法編織成一個(gè)理論，稱(chēng)之為大航向模型，從一個(gè)全新的驚人角度對(duì)太陽(yáng)系行星如何形成進(jìn)行了描述。目前，木星的軌道比地球?qū)?.2倍， 仍然維持11.8年這個(gè)節(jié)拍。但是沃爾什認(rèn)為，木星最初形成之處實(shí)際上比現(xiàn)在遠(yuǎn)很多，時(shí)間是太陽(yáng)系形成的最初500萬(wàn)年里，那時(shí)發(fā)生過(guò)一系列劇烈俯沖。它先受星云中致密云氣的影響向內(nèi)盤(pán)旋，到了火星現(xiàn)在的位置（大約是地球到太陽(yáng)距離的1.5倍）；然后被新形成的土星猛拉一把，遷移到木星的當(dāng)前位置。整個(gè)過(guò)程花了大約50萬(wàn)年的時(shí)間——對(duì)人類(lèi)來(lái)講是永恒，但是對(duì)有4 6億年歷史的太陽(yáng)系來(lái)講只是極快的瞬間。

這時(shí)我問(wèn)，那么大的一顆行星徘徊時(shí)會(huì)發(fā)生什么？沃爾什回答說(shuō)：“哦， 它帶來(lái)了地獄！這真是一個(gè)巨大的行星，它到處飛，就像一個(gè)巨大的雪犁，基本上清除了它前方的一切。”

你去游泳，或者喝一口水，都得益于太陽(yáng)系根本的不穩(wěn)定性。

對(duì)我們來(lái)說(shuō)，幸運(yùn)的是在木星移動(dòng)時(shí)地球還沒(méi)形成，否則地球會(huì)因墜入太陽(yáng)或陷入黑暗中而被遺忘。這顆巨行星對(duì)太陽(yáng)系內(nèi)部的影響更多是間接的。木星像雪犁一樣沖過(guò)大群冰冷的彗星和小行星，把這些富含水分的物體撒向正在成長(zhǎng)中的地球。沃爾什說(shuō)：“我們地球上的大部分水是木星向外遷移時(shí)散射的結(jié)果?！币虼?，無(wú)論何時(shí)你去游泳，或者喝一口水，都得益于太陽(yáng)系根本的不穩(wěn)定性。

木星的遷移通過(guò)許多方式重塑了太陽(yáng)系：移入時(shí)它清除了原來(lái)小行星帶上的一切，離開(kāi)時(shí)又留下新的物體填充空間；它重組了彗星的布局，阻礙了火星的生長(zhǎng)，使其成為一個(gè)寒冷的、空氣稀薄的世界；同時(shí)，木星在靠近地球一側(cè)沉積了足夠的物質(zhì)，因此地球與一個(gè)殘留的行星內(nèi)核發(fā)生碰撞，有觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，這個(gè)災(zāi)難的殘骸形成了月球。

木星完成漫游后，太陽(yáng)系看起來(lái)穩(wěn)定了，但這只是表象而已。相反，它已準(zhǔn)備好了第二個(gè)偉大的劇變，這是一個(gè)已經(jīng)困惑了科學(xué)家半個(gè)世紀(jì)的變化。

美國(guó)航空航天局的“阿波羅”計(jì)劃取得了許多顯著的成績(jī)，而這個(gè)活動(dòng)最偉大的饋贈(zèng)是宇航員帶回的382千克月巖。在地球上，幾乎所有表明太陽(yáng)系早期歷史的雜亂無(wú)章的證據(jù)都已被歲月、生物活動(dòng)以及大陸漂移磨蝕，但月球上沒(méi)有這樣的事，它的表面完整地記錄著長(zhǎng)久以來(lái)撞擊月亮的所有小行星的化學(xué)成分。在當(dāng)時(shí)，行星科學(xué)家認(rèn)為太陽(yáng)系是從無(wú)序穩(wěn)定地走向有序的：太陽(yáng)系形成后發(fā)生了許多沖撞，然后隨著月球清掃最后遺留的碎片而迅速結(jié)束。然而，寫(xiě)在巖石里的故事根本不是那樣。

地球化學(xué)家福阿德·特拉、迪米特里· 帕帕納斯塔西歐和杰拉爾德· 瓦塞伯格仔細(xì)篩選月球上的材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于沖擊而形成的大多數(shù)材料的年齡在39億年左右。月球在太陽(yáng)系形成7億年之后顯然經(jīng)歷了另一場(chǎng)小行星的劇烈撞擊，研究人員稱(chēng)其為終級(jí)月球?yàn)?zāi)難，現(xiàn)在叫作后期重轟炸期。無(wú)論怎么稱(chēng)呼，它在書(shū)本上已經(jīng)停留了幾十年，讀者都知道它是太陽(yáng)系的一大未解之謎。

2005年左右， 莫比德利決定尋找解決這個(gè)問(wèn)題的突破口。他聯(lián)合其他三位研究者，包括哈羅德· 利維森（他是沃爾什在西南研究所的鄰居和合作者，曾結(jié)合后期重轟炸期與此前太陽(yáng)系形成時(shí)的不穩(wěn)定性撰寫(xiě)了一系列論文）提出了“尼斯模式”（莫比德利在這個(gè)法國(guó)小鎮(zhèn)工作）。該模式是目前關(guān)于太陽(yáng)系第二波毀滅性撞擊最受認(rèn)可的解釋。

根據(jù)這一模型，在木星遷移回去和太陽(yáng)噴出誕生星云之后，太陽(yáng)系再?zèng)]找到穩(wěn)定的模式。在海王星的不遠(yuǎn)處有一個(gè)巨大的彗星云團(tuán)在圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，緩慢而又無(wú)情地玩弄著引力的惡作劇，這就是現(xiàn)在的柯伊伯帶。

起先，海王星的軌道與木星的同步，保持著一種共振模式。木星繞太陽(yáng)三圈，海王星繞太陽(yáng)一圈。共振往往會(huì)保持穩(wěn)定。然而，在數(shù)百萬(wàn)年前，這個(gè)彗星云團(tuán)拖著海王星進(jìn)入一個(gè)新的軌道。莫比德利說(shuō)：“當(dāng)海王星與木星結(jié)束了共振，太陽(yáng)系‘砰的一聲，徹底不穩(wěn)定了。然后暴力演變開(kāi)始?！焙Ｍ跣沁w移出來(lái)，把彗星甩向內(nèi)側(cè)；這些彗星到達(dá)木星，木星把它們甩到更遠(yuǎn)的地方；木星相應(yīng)地向內(nèi)遷移。

最終，土星、天王星和海王星進(jìn)入更遙遠(yuǎn)的軌道，木星進(jìn)入了比它現(xiàn)在更近的軌道。莫比德利的同事戴維· 奈斯沃爾尼提出這樣一個(gè)版本：太陽(yáng)系最初有第5個(gè)巨大的行星，在這次騷動(dòng)中被完全驅(qū)逐。如果事情真是這樣的話(huà)，它目前正獨(dú)自徘徊在恒星之間。大多數(shù)彗星被放逐到奧爾特星云，遠(yuǎn)離了這些行星。其他許多彗星和小行星沖向太陽(yáng)，有不少撞上月球、地球和其他內(nèi)行星。

這個(gè)地獄般的時(shí)代的痕跡雖然已經(jīng)從地球上消失，但是有些狂舞的碎片仍然存在。奧伯林學(xué)院的布魯斯· 西蒙森正在追蹤那個(gè)時(shí)代殘留下來(lái)的最明顯的證據(jù)：滾珠大小的玻璃球（由小行星或彗星熔化的巖石形成）和高濃度銥元素（隕石上比地球表面更為常見(jiàn)）。地球的兩個(gè)最古老的巖床，一個(gè)在澳大利亞西部，另一個(gè)在南非，保存的信息至少可以上溯到34億年以前。在過(guò)去的20年里，西蒙森一直在那里勘探后期重轟炸期給地球帶來(lái)的沖擊及其留下的痕跡。

他得出的最有趣的結(jié)果是，小行星雨可能持續(xù)了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，直到25億年前或者更近才停止。 西蒙森說(shuō)：“有證據(jù)表明，這是一個(gè)漸進(jìn)的傾斜，我們認(rèn)為這是有說(shuō)服力的證據(jù)?！比绻f(shuō)得對(duì)，小行星對(duì)地球的經(jīng)常性撞擊可能一直持續(xù)到了有生命的時(shí)代，大約在35億年前。他還發(fā)現(xiàn)他在技術(shù)上稱(chēng)之為“大屁股沖撞”的撞擊跡象，比毀滅恐龍的撞擊大許多倍。

令人驚訝的是，他認(rèn)為生命在這樣的隕石雨中堅(jiān)持生存了下來(lái)。他充滿(mǎn)信心地說(shuō)：“我不是很熱衷所謂的沖撞和滅絕理論，沖撞造成滅絕的事件我們唯一可以明確的是白堊紀(jì)末（恐龍就是這個(gè)時(shí)期滅絕的）的那次?！彼J(rèn)為，總體而言，物種的滅絕更可能是巨大的火山爆發(fā)引起的，是由大陸和海洋結(jié)構(gòu)上的變化導(dǎo)致的。

在后期重轟炸期，小行星撞擊地球的頻率至少是現(xiàn)在的1000倍。 類(lèi)似的情況還可能發(fā)生嗎？不可能。這是莫比德利和沃爾什堅(jiān)定的回答。最早的兩次行星重置已經(jīng)將小行星帶和柯伊伯帶的天體清理了99.9%，剩余的不足以再制造一次3 9億年前的那種混沌。

水星會(huì)發(fā)瘋，開(kāi)始遭遇金星，然后金星和地球的軌道也變得不穩(wěn)定起來(lái)。

那我們可以洗洗睡了？還是不行。莫比德利說(shuō)：“類(lèi)地行星不完全穩(wěn)定。水星是在不穩(wěn)定的邊緣，它會(huì)發(fā)瘋，開(kāi)始遭遇金星，然后讓金星和地球的軌道變得不穩(wěn)定?！痹谀抢?，金星可能與地球相撞，地球也可能傾斜到一個(gè)全新的軌道，不再有生命。這種概率不大，但也不是極小，在以后的幾十億年里，其概率大約是1%。

我問(wèn)莫比德利，這個(gè)概率意味著什么。他放下電話(huà)，停頓了一會(huì)兒，我在另一邊聽(tīng)見(jiàn)他與辦公室的什么人確認(rèn)（“水星發(fā)狂的概率是多少？”），然后他跟我說(shuō)：“是的，是1%?！彼嵝盐艺f(shuō)，能夠引發(fā)整個(gè)災(zāi)難的微妙變化就像天氣一樣混亂不堪，難以預(yù)測(cè)。這樣的變化可能正在積聚。

我們回到太陽(yáng)系的概率觀(guān)，即大自然在為這個(gè)系統(tǒng)建立一些內(nèi)在的不確定性。沃爾什說(shuō)：“也許不確定性就是跟地球一樣復(fù)雜的行星的生活的一個(gè)部分，是混沌阻礙著我們真正理解它。”

目前一定有其他災(zāi)難性小的、更容易理解的不穩(wěn)定性在起作用。彗星還在引力的作用下從柯伊伯帶逃離，它是后期重轟炸期一個(gè)揮之不去的殘存。除了行星引力的惡作劇，陽(yáng)光也產(chǎn)生輕微的壓力，即亞爾科夫斯基效應(yīng)，不斷改變小行星的路徑，保證撞擊的風(fēng)險(xiǎn)永遠(yuǎn)不會(huì)消失。

但是，莫比德利對(duì)自己的研究并不感到沮喪或悲觀(guān)，我跟他越聊越能接受他的觀(guān)點(diǎn)。不穩(wěn)定性是一種機(jī)制，它將一般的和無(wú)聊的東西轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w而有趣的東西，無(wú)論是人還是恒星系。他說(shuō)：“如果你想描述一個(gè)人的總體進(jìn)化，那么就是他出生了，然后他死了。如果你想詳細(xì)描述一個(gè)特定的人，就不能按照一個(gè)總體方案去做?？傮w方案是有的，但是有大量具體的細(xì)節(jié)會(huì)使你成為現(xiàn)在的你。對(duì)一個(gè)恒星系來(lái)說(shuō)，也是一樣的。這就是混沌：對(duì)細(xì)微的變化極度敏感。”

對(duì)莫比德利來(lái)說(shuō)，我們不是在與一個(gè)充滿(mǎn)敵意的宇宙戰(zhàn)斗，我們是它的一部分。這個(gè)天文學(xué)家顯然已經(jīng)花了很多時(shí)間思考他的研究對(duì)自己的意義。他依舊詩(shī)情畫(huà)意般地總結(jié)道：“恒星系的演化在找到最終的和平之前是踏著不穩(wěn)定的步伐前進(jìn)的。這幾乎可以說(shuō)是一種佛教的宇宙觀(guān)：萬(wàn)物向智慧、和平和穩(wěn)定進(jìn)發(fā)，但是都要經(jīng)歷革命性的重大事件?！?