彗星會撞上地球嗎？

□ 嚴小平 編譯

1994年7月，科學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。這場狂轟濫炸產生了大量的火球，在地球上用望遠鏡很容易看到。

這些巨大的沖擊令行星科學家們興奮不已，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家們認為，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改變了位置，就會辨認出那是一顆彗星或一顆小行星。目標的運行速度會透露，它是彗星還是小行星，因為彗星比小行星快。

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”。進一步的觀察證實，這個目標的確是一顆彗星，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，天文學家們斷定，這顆彗星在圍繞木星運行，并且已經繞這顆巨大的行星運行了60到100年。但是，是什么把它擊成了碎片呢？物理學家和行星科學家推斷，1992年7月，當這顆彗星經過木星附近時，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，不用望遠鏡——甚至連哈勃空間望遠鏡也不用，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，因為木星的快速旋轉（每10個小時旋轉一周）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，因為撞擊時，它們升到了這顆行星的邊緣。

木星主要由氣體構成，因此這些撞擊并沒有導致長期的毀損。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？

科學家們認為，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。事實上，天文學家們最近認為，他們已發(fā)現(xiàn)，一個多世紀以前，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家們預計，碰撞的幾率為萬分之一。所幸進一步的計算顯示，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，沒有哪個科學家對此表示擔憂，直到木星遭遇這場襲擊，他們才向一些政府領導人提出建議：也許應當更認真地對待這種來自空間的災難性襲擊。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)預警系統(tǒng)的可能性，以便對天體碰撞地球的路線提出預警。與此同時，一些科學家開始討論，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，因為彗星通常運行的速度更快。但彗星的光臨至少會給我們清楚的預警。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。天文學家們借助望遠鏡，可以提前至少一年預知一顆彗星的碰撞。

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，后果則會完全不同。雖然地球也會從這種轟炸中幸存下來，但科學家們認為，這些撞擊卻會導致廣泛的毀壞，并且極大地破壞這顆行星復雜的生物網。

由彗星撞擊地球（每秒鐘大約50千米的標準速度）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難，它相當于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地消失了。地質學家們認為，他們可能已經辨認出墨西哥尤卡坦半島沿海的大災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學記錄顯示，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，只因為太陽系中小天體比大天體多得多。過去數(shù)百萬年內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，但它的撞擊所產生的爆炸力卻相當于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，因為地球表面的70%以上被海洋所覆蓋。陸地上的撞擊坑不多，是因為大量的侵蝕。隨著歲月的流逝，大多數(shù)撞擊坑被風雨慢慢抹去一切痕跡。

月球為地球“挨撞”

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)的災難

雖然與通古斯那次爆炸大小相當?shù)谋?，在一個有人居住的地區(qū)會是一種災難，但對一個較小的地區(qū)來說，其破壞還是有限的。許多科學家和政府領導人，更加關心直徑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50千米的速度運行，撞擊地球的動能相當于100萬顆百萬噸級的氫彈，或萬億噸TNT。專家們認為，由這樣的碰撞造成的破壞和生命喪失，超過人類經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100千米半徑范圍內的幾乎一切東西夷為平地。在這個地區(qū)之內，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。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，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果那樣嚴重——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，撤出可能受災的地區(qū)，這些次生效應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

藝術家筆下的小行星撞地球

如何預防碰撞？

守望危險的彗星

因為與彗星的碰撞會帶來如此嚴重的后果，所以專家們認為，需要認真考慮如何避免這樣的災難。一些天文學家提出了望遠鏡網絡建設，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，會導致大規(guī)模的破壞。這樣一套系統(tǒng)很可能使科學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施。

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

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。專家們認為，我們必須嚴密監(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，科學家們和工程師們已提出了幾套方案，但所有方案都有相當大的風險。

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，或將它推入新軌道。這樣的任務需要極其精確的運算。天文學家們必須絕對肯定這個天體確實要撞擊地球，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計正確的軌道，并在適當?shù)臅r間精確地引爆彈頭，以獲得預期的效果。

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，這樣的結果可能比單獨一次碰撞更糟。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，影響其運行，而不將其炸毀。

彗星越遠被攔截，就越容易把它推入安全軌道。天體的路徑只需一點微小的改變，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，要么命中遠處目標的正中心，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。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導致的

使用航天器可否改變小天體的軌道

我們的機會

謝天謝地，天文學家們表示，我們可能還有充足的時間來權衡我們的選擇。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，專家們仍警告說，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

從災難的預兆到骯臟的雪球

人們總是對彗星感到驚恐，人類歷史上也有很多有關人們害怕彗星的記載。因為彗星常常出人意料地出現(xiàn)在天空中，許多文化把這些天外來客看作是災難的預兆——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。古希臘哲學家亞里士多德認為，它們是地球大氣中的氣態(tài)物體，并且許多世紀以來，沒有人能證明他的觀點是錯的。然而，到16世紀晚期，丹麥天文學家第谷·布拉赫對幾顆彗星作了仔細的觀察后發(fā)現(xiàn)，它們的運動顯示，它們的位置在地球大氣層之外。

一個多世紀以后，18世紀初，英國科學家愛德蒙·哈雷推斷，1682年看見的彗星，是1531年和1607年天文學家們所看見的同一顆彗星。哈雷預言，這顆彗星會在1758年再次回到天上。當這顆彗星按預期重新出現(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在公元前240年的藝術作品中，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

天文學家們認為，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產生的，太陽和行星也都由這同一個氣體塵埃云團產生。云團的外部壓縮在一個塞滿冰的盤子里。經歷漫長的歲月之后，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行軌道，最終散開，進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，這是以荷蘭天文學家簡·奧爾特的名字命名的。天文學家們認為，奧爾特星云擴展到數(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如此之遠，即使用地球上最好的望遠鏡也無法看到它們。

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部的彗核庫?？乱敛O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，并沒有它實際存在的證據。然而，20世紀90年代的觀測，包括1995年哈勃空間望遠鏡發(fā)回的圖像，抹去了有關柯伊伯帶的大多數(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部。

當彗星遠離太陽運行的時候，它除了彗核之外什么也沒有。但當彗星朝太陽系內部運行時，它就開始以我們更熟悉的面目出現(xiàn)。當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)，產生一個稀薄氣體和塵埃的巨大云團，這個云團可能厚度超過10萬千米，圍繞著彗核并阻擋著天文學家們對彗核的觀察。當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（一種從太陽向外快速運動的粒子流）的壓力將氣體和塵埃從這個巨大云團中推開。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，直到下一次進入太陽系內部的旅行。

彗星的每次返回，蒸發(fā)都會使它的質量減少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行的軌道。有些彗星，如哈雷彗星，被稱為短周期彗星；因為它們不到200年就會作一次返程旅行。天文學家們認為，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

藝術家筆下的小行星撞地球