世界若將終結，我們如何應對？

蘇然/編譯

世界若將終結，我們如何應對？

蘇然/編譯

在一座陰暗的公寓樓內，被一層層懸掛的地毯隔離起來，地球上僅存的最后一個家族圍著火堆蜷縮在一起，融化著一罐冰凍的氧氣。地球被一顆無賴的暗星偷走了太陽的溫暖，被放逐到太陽系寒冷的外邊緣。這個惟一幸存下來的家族必須冒險到外面無盡的黑夜里，去獲取像積雪一樣堆積起來的冷凍的大氣層氣體……

隨著人類終結的劇情發展下去，作家弗里茨·萊貝爾（Fritz Leiber）1951年的科幻短篇小說《一桶空氣》（A Pail of Air）所描繪的那種凄涼無望景象的可能性相當遙遠。思考人類終結這種事情的學者認為，由人類自我導致的災難，比如核戰爭或是生物工程引發的疾病大流行，最有可能讓人類終結。但是，還有很多其他的極端自然災害，包括來自太空的威脅和地球上發生的地質巨變，仍然可能擾亂我們的生活，破壞先進文明，消滅數十億人，甚至可能滅絕人類這個物種。

但是，關于人類終結這個課題的研究稀少得出人意料，英國牛津大學人類未來研究所的災難研究學者安德斯·桑德伯格（Anders Sandberg）說。最后，他核對了一下，“研究屎殼郎繁殖的論文比研究人類滅絕的論文還多，我們的研究優先級可能有點顛倒了。”

常見的嚴重程度中等的災難，比如地震，比可能性低的世界末日式的大災難吸引了更多的經費。偏見可能也在起作用，例如，開辟小行星和彗星撞擊研究的科學家抱怨遭遇一種無處不在的“可笑因子”。桑德伯格說，很多研究者有意或無意地認為災難風險是小說或幻想的范疇，并非嚴肅的科學。

不過，也有一大批研究者堅持思考這一難以想象的課題。他們說，掌握足夠的知識，進行適當的規劃，是有可能做好準備在某些情況下預防罕見卻極具毀滅性的自然災害的。你可以隨心所欲地笑話這類研究，但是人類文明的幸存卻可能因此陷入危機。

威脅1：太陽風暴

對人類文明的其中一個威脅，可能并不像萊貝爾小說所描述的，是因為太缺少陽光，而是因為陽光太多。比爾·默塔（Bill Murtagh）已經發現了這種威脅會如何開始。2012年7月23日早晨，他坐在科羅拉多州博爾德美國國家海洋和大氣管理局空間天氣預報中心的一排彩色屏幕前，觀察高能粒子的等離子體云從太陽的日冕層拋射到太空，即日冕物質拋射（CME）。僅僅19個小時后，爆發的太陽風暴橫掃了幾天前地球剛剛經過的地點。如果太陽風暴擊中了我們，科學家們說，我們可能還處于暈頭轉向之中。

現任華盛頓白宮科技政策辦公室太空天氣助理主管的默塔，花很多時間思考太陽爆發。CME雖然并不對人類造成直接傷害，它們的影響卻相當壯觀。通過使帶電粒子沿磁力線像漏斗一樣沉降到地球磁場，它們能引發地磁暴，從而導致炫目的極光出現。太陽風暴也能引發長距離輸電線路產生危險的電流，危險的電流雖然只持續幾分鐘，卻能通過破壞高壓變壓器而使電網陷入癱瘓，尤其在高緯度地區，那里的地球磁力線隨著向地球表面彎曲而會聚。

近代歷史上，后果最嚴重的一次CME事件發生于1989年，燒毀了美國新澤西州的一個變壓器，并導致加拿大魁北克省600萬人斷電。而有記錄以來最大的一次CME是發生于1859年的卡林頓事件，該事件以觀測到伴隨CME同時發生的太陽耀斑的英國天文學家的名字命名，強度比1989年的那次大10倍。此次CME使得灼熱的電流奔流過電報線，擦出火花，電擊電報員，而且所產生的北極光一直向南彌漫到古巴。

“1859年的那一次CME太可怕了。”美國得克薩斯州休斯頓萊斯大學的空間物理學家帕特里夏·賴夫（Patricia Reiff）說。如果另一場那種規模的太陽風暴襲擊了今日的基礎設施，她說，“后果將極其嚴重。”

一些研究者擔心另一場卡林頓事件會摧毀數十乃至數百個變壓器，使得整個大陸的大部分地區都陷入數周或數月乃至可能數年的斷電黑暗中，默塔說。那是因為定制的家用大小的替代變壓器不能從商店買到。變壓器生產商堅持說，這樣的擔憂是杞人憂天，大多數變壓器設備會幸免于難。但是，美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的電氣工程師托馬斯·奧弗比（Thomas Overbye）說，沒有人知道確切的后果，“我們沒有與大型太陽風暴相關的大量數據，因為大型太陽風暴非常罕見。”

我們已經清楚的一點是大范圍斷電的后果會是災難性的，尤其在依賴高度發達電網的國家。“我們已經做了一件奇跡般的工作，發達的電網使得我們的國家面對太陽風暴這一威脅暴露出很大的脆弱性。”默塔說。信息技術、燃料管線、水泵、ATM機，所有帶電源插頭的設備都會因斷電而癱瘓。“那將影響我們統治國家的能力。”默塔說。

在我們有生之年，一次大的太陽風暴事件是有可能發生的。研究者們認為，卡林頓般的太陽風暴幾百年才會襲擊地球一次，而近來的一項研究發現，這樣一場太陽風暴在未來十年內發生的可能性是12%。

但是至少我們將見證它來臨。太陽望遠鏡會在CME形成之時就立即發現，而駐扎在距離地球100萬英里之外的宇宙飛船會在CME經過時，測量關鍵參數。擁有諸如CME的磁場定位等信息的全副武裝，賴夫說，科學家們能辨別粒子云是否將像“一顆石頭扔進河里”那樣繞著地球流過，還是CME的磁場將和地球磁場連接起來攪起一場地磁暴。然后預報員就能在CME襲擊地球之前30分鐘至1小時內發出警報。

只有當政府和電網操作員沉著應對，這樣的預警才有用，而世界各國剛開始認真對待這一威脅。去年，白宮發布了《國家空間天氣戰略》和相應的《國家空間天氣行動計劃》，論述了降低受災脆弱性和提高抗災能力的必要性。將該計劃變成現實的一份兩黨議案將很快提交參議院審議。

該計劃的一個支柱是強化電網的防御抗災能力。受監管當局的激勵，電網操作員已經開始評估脆弱部件和關鍵資產。下一步將是通過安裝電流閉鎖裝置來保護電網，比如已經在美國西部普遍使用的串聯電容器，因為它們有助于長距離電力傳輸，以及通過研發操控電力負荷的應急程序來限制變壓器損壞。奧弗比說，電力行業的快速響應很鼓舞人心。

但是，完全防備卡林頓般的事件可能永遠不可行，奧弗比說，原因很簡單，那就是代價過于高昂。相反，操作員對一場即將發生的大風暴的可能反應是，先發制人地切斷電網的大部分供電來保護變壓器，接受短期的供電破壞，以此為代價避免長期的災難。

2012年，衛星跟蹤記錄了這次與地球擦肩而過的CME

威脅2：宇宙碰撞

對于來自天空的另一個威脅——大型的小行星或彗星對地球的撞擊，我們沒有辦法限制損害程度。研究者們說，人類保護自身的唯一途徑是完全防止這種宇宙碰撞。

天文學網絡系統嚴密監測夜空中某天可能會與地球相撞的天體，夏威夷毛伊島的Pan-STARRS望遠鏡是其組成部分

“我們人類作為一種物種，絕對不能讓這種事情發生，”華裔太空人盧杰（Ed Lu）說，“那將是人類的末日。”2002年，曾做過宇航員的盧杰在美國加州密爾谷創辦了B612基金會，這是一個致力于保護地球免遭近地天體（NEO）撞擊的私人組織。

人人都知道有顆直徑10千米的小行星是恐龍滅絕的幫兇，但是甚至只是那顆小行星一部分大小的某個天體就可能毀滅人類，紐約大學地球科學家邁克爾·蘭皮諾（Michael Rampino）說。撞擊地點可能會徹底毀滅，大規模的地震和海嘯可能會橫掃地球。但是后續影響將被證明是最具毀滅性的。模型分析表明，取決于撞擊天體接近地球的速度和角度，小到直徑只有一千米的天體撞擊地球都可能拋出足夠多的碎石粉末，遮蔽太陽長達數月。除了這層可怕的“墓衣”之外，還有散落回地球的星體殘骸點燃的野火所產生的煙灰。“所有這些掉落回大氣層里的東西經過摩擦加熱，就像是把你的烤箱放在火上烤。”蘭皮諾解釋說。這些煙塵合起來會讓地球墜入所謂的“碰撞冬天”，導致莊稼無法生長和大規模的饑荒。

幸運的是，這種大小的小行星大約每隔數百萬年才會撞擊地球一次，而“恐龍殺手”級別的小行星大約每隔一億年才會撞擊地球一次。平均每年來說，你死于宇宙碰撞的概率只比死于鯊魚攻擊的概率稍微高一點點，位于美國新墨西哥州阿爾布開克桑迪亞國家實驗室的物理學家馬克·博斯勞（Mark Boslough）說。但是，宇宙碰撞就像鯊魚攻擊一樣，只需一次就足以致命。

正因如此，1998年，美國宇航局（NASA）在國會的要求下，啟動了一項名為“太空衛士”的觀測計劃，目標是獲得天文學家的支持，識別出90%的估計直徑大于一千米的900多個NEO，NASA在2010年聲稱實現了這一目標。現在繼續進行的努力目標是到2020年發現剩下的大型NEO，并標注90%的直徑大于140米的近地天體，盡管NASA說難以如期實現這一目標。在迄今已發現的將近15 000個NEO中，沒有一個天體目前處于與地球相撞的軌道上。但是，最終，地球命中注定的某個大小的NEO將以一種災難電影的劇情與人類遭遇。當這一天到來時，“一切將非常迅速地從科幻小說變成科學現實。”盧杰說。

科學界已經著手在行動。在美國國家研究委員會2010年的報告《保衛地球：近地天體觀測和緩解危險策略》中，研究者強調倘若提前幾十年就發出預警，就有若干種避開近地天體撞擊的可能選擇：我們能用一枚或兩枚航天器與之相撞而讓它偏離原來的飛行路線，也可以用一種叫做“重力拖拉機”的太空飛行器產生的持續引力慢慢牽引其改變軌道，或者用核彈炸它。

現在，這些行星防御策略主要停留在紙面上，但是未來十年有一些防御策略可能會在現實世界中進行試驗。NASA、歐空局和其他合作伙伴正在探索一項名為“小行星撞擊與偏離評估”（AIDA）的聯合任務，當小行星“戴迪莫斯”在2022年10月近距離飛掠地球時，將對其試驗撞擊法。NASA還宣布在其“小行星重定向任務”中利用一個升級版的重力拖拉機的計劃，由重力拖拉機吸走小行星的質量來增加自身的質量。“小行星重定向任務”準備于2021年發射，如今卻面臨經費困難。如果面臨一個實際的碰撞威脅，很多研究者支持聯合使用這些防御技術，以策萬全。

但是對于直徑大于一千米的天體、對于能悄無聲息出現的彗星而言，一些科學家認為用核彈炸這個選項是唯一的選擇，想法是用核彈震動撞向地球的天體，卻不炸裂它，因為炸裂它弊大于利。盡管1967年的《聯合國外太空條約》眼下阻止核武器進入太空，科學家們已經對該技術有很好的理解。去年，NASA和美國能源部宣布了一項合作計劃，將共同打造防御小行星撞擊的核武器。最終，NASA今年初設立的行星防衛協同辦公室，將決定美國應該何時以及如何應對可能發生的小行星撞擊。

威脅3：超級火山

計算機模擬的黃石超級火山爆發，火山灰一直蔓延到整個北美洲

對我們現代文明最不可阻擋的威脅還是來自于蕭墻之內——超級火山噴發，而且它比宇宙大碰撞發生的頻率要高得多。大約每隔10萬年，在地球上某處，直徑大到50千米的一座破火山口就會塌陷，劇烈地排出大量累積的巖漿，由此產生的超級火山既無法停止，又來勢洶洶、極具破壞性。7.4萬年前，印度尼西亞的多巴火山大爆發就是這樣一頭龐然怪物，可能消滅了當時地球上的絕大多數人類，導致了仍然顯現在現代人類DNA中的遺傳瓶頸——盡管這一觀點存在爭議。

根據地質學的界定，超級火山是指一次爆炸性噴發出超過450立方千米巖漿的火山，大約是1815年印度尼西亞坦博拉火山爆發巖漿噴發量的50倍，是1991年菲律賓皮納圖博火山爆發巖漿噴發量的500倍。地質學家從一種名為“凝灰巖”的火山噴出物的沉積物中，讀出了這些火山噴發歷史，巖石記錄則表明超級火山往往會重復爆發。至今依然活躍的幾處超級火山包括印度尼西亞的多巴火山、美國西北部的黃石火山、加州東部的長谷破火山口、新西蘭的陶波火山帶，以及安第斯山脈的若干處火山。

這些危險地帶如今都還沒有構成威脅，但是萬一某座火山再噴發一次，方圓100千米左右的一切都將化為灰燼，火山灰將籠罩整個大陸。只需幾毫米厚的火山灰就能殺死農作物；超過1米厚的火山灰就能讓土地長達數十年荒廢無用。英國布里斯托大學的火山學家蘇珊娜·詹金斯（Susanna Jenkins）說，火山灰還會壓碎建筑物、弄臟供水、堵塞電子產品、擱淺飛機，使人的肺部疼痛不適。

這些地區性的影響將以出乎意料的方式在全世界引發連鎖反應。甚至遠稱不上是超級火山的冰島艾雅法拉火山2010年噴發造成的空中交通小混亂，都致使肯尼亞農民蒙受數百萬美元的經濟損失，他們原本要出口到歐洲的食品因運輸受阻而腐爛。“我們的社會聯系變得越緊密，我們對發生在世界另一邊的即使是很小的事情都會變得更敏感脆弱。”英國米爾頓凱恩斯開放大學的火山學家黑茲爾·賴默（Hazel Rymer）說。

但是，超級火山噴發最深遠的影響將是對全球氣候的影響，類似于一顆大型的小行星撞擊地球產生的影響。超級火山噴發噴射到平流層的硫酸鹽氣溶膠將使地球上大部分地區的氣溫在長達10年時間里降低5°C~10°C，將毀滅地球上的農業。

后果將會變得多糟糕很難說。“火山科學是基于經驗的。”新西蘭基督城坎特伯雷大學的火山學家本·肯尼迪（Ben Kennedy）說。科學家們還從來沒有親眼目睹過超級火山噴發。較小規模的火山噴發會有幫助，但可能是不可靠的向導。例如，盡管根據德國漢堡馬克斯普朗克氣象研究所的氣候模型研究者克勞迪婭·蒂姆雷克（Claudia Timmreck）及其他人的研究，超級火山噴發很可能產生大量硫酸鹽氣溶膠，而且這些氣溶膠可能比規模較小的火山噴發產生的氣溶膠顆粒更大，而且更快出現雨洗效應。蒂姆雷克團隊還發現對于像黃石火山這樣中緯度的火山，火山噴發季節決定了所產生的氣溶膠的擴散范圍有多廣。

圍繞著可能的預警信號，存在最大的不確定性。研究者們認為普遍的線索，比如地震、火山口冒出氣體增多、由于巖漿上升導致的地面變形，都可能預示會有火山大爆發。火山爆發前夕的這種地質不穩定現象如果沒有提前數年，也會提前數月開始，理論上為疏散居民、制定應急響應行動計劃提供了足夠的時間。但是，科學家們在決定何時拉響警報時會很糾結，美國地質勘探局（USGS）加州門洛帕克辦事處的雅各布·洛溫斯特恩（Jacob Lowen-stern）說，他也是黃石火山氣象臺的主管科學家，“只憑我們對正在發生的復雜地質過程的部分理解，科學家們很難說服自己。”

那么，就存在應對火山噴發威脅的政治挑戰了。1985年哥倫比亞魯伊斯火山噴發導致23 000人死亡，部分原因就是政府忽視科學家的預報。錯誤的警報也會導致麻煩，20世紀80年代，地質不穩定現象致使官方發出警報說加州的長谷破火山口可能會噴發，結果沒有，但是當地的房地產價格卻因此發生震蕩，經濟蒙受損失。

科學家面臨的挑戰是辨別哪些指標預示著將會有一場災難性的火山噴發，而不是小型的火山噴發，或者沒有火山噴發。“我們非常擅長事后識別火山噴發的前兆。”賴默說。目前，研究者們說，他們最好的賭注是繼續研究為火山提供“食物”的熔巖管道，在下一次超級火山大爆發之前，從未來規模較小的火山噴發中獲取盡可能多的信息。

威脅4：世界末日來臨

最終，沒有什么研究能有效避免或緩解超級火山噴發或其他反常事件，比如地球附近的超新星爆發和伽馬射線宇宙爆炸。我們在這些災難中幸存下來的唯一希望是制定一個退路計劃，而該計劃的底線是食物。

至少有兩位科學家已經描繪了這個計劃的藍圖，大衛·登克伯格（David Denkenberger）和約書亞·皮爾斯（Joshua Pearce）在他們2015年的著作《無論世界如何變化，民以食為天》中，提出在沒有太陽幫助的情況下，為地球上幾十億人口提供食物的若干種途徑。

登克伯格原本是納什維爾田納西州立大學的建筑工程師，幾年前讀到真菌可能在以前的物種大滅絕后快速繁殖的觀點，從此開始兼職成為一名災難研究者。他暗自思考，如果人類面臨類似的滅絕威脅，“為什么我們不正好吃蘑菇，這樣不就不會滅絕了嗎？”

的確，人類可以在死于災難的落葉和樹干上種植蘑菇，登克伯格說。更好的辦法是用天然氣培養消化甲烷的細菌，或是把眾多植物中的纖維素轉化為糖類，這一過程已應用于制造生物燃料。登克伯格和身為密歇根理工大學工程學教授的皮爾斯，通過改造翻新現有的工業用植物進行了估算，發現災難幸存者能生產足夠的上述這些替代性食物，可喂養人數是世界人口的數倍。

當然，人類文明的其他一些組成部分也必須和人類一起幸存下來：基礎設施、國際合作和法治。紐約市非營利智庫全球災難風險研究所執行所長塞思·鮑姆（Seth Baum）說，人類社會是會存續下去還是會突然斷裂是未知數，其他一切都系于此，登克伯格也是該智庫的研究人員。

“我們將如何進食？我認為到時候我們唯一能給出的合理答案是我們完全想不到。”鮑姆說。對他而言，災后的社會恢復只不過是科學家們要解決的另一個問題，而不是留給反烏托邦作家和末日生存者去解決。

并非他反對求生主義者的觀點。“盡管他們在電視上看起來傻乎乎的。知道有人在做末日求生的準備，我實際上更高興，”鮑姆說，他很快補充道，“當然我們希望永遠不要走到末日求生這一步。”

［資料來源：Science］［責任編輯：彥 隱］