任大力

地球遭受的各種天災(zāi)中要數(shù)小行星撞擊造成的危害最甚。歷史上，地球已經(jīng)歷過(guò)若干次小行星撞擊帶來(lái)的浩劫。許多科學(xué)家認(rèn)為，正是這種撞擊使地球上大批物種滅絕。

對(duì)小行星撞擊的研究于1980年取得突破。當(dāng)年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者盧斯·阿爾瓦雷斯與兒子——地質(zhì)學(xué)家瓦爾特對(duì)形成于白堊紀(jì)和第三紀(jì)間，也就是今天眾所周知的K—T界面的巖石層中所夾的薄泥層做了深入研究。他們發(fā)現(xiàn)，該泥層中含有高品位的銥，即一種在隕星上很常見(jiàn)而地球上極稀有的化學(xué)元素。阿爾瓦雷斯推測(cè)，在白堊紀(jì)末期，一顆很大的小行星撞擊了地球，使全球塵埃彌漫，遮天蔽日達(dá)數(shù)月之久。而當(dāng)太陽(yáng)終于又露面時(shí)，其照耀的是一個(gè)恐龍業(yè)已絕跡的世界。

1991年，一些地質(zhì)學(xué)家在距墨西哥尤卡坦海濱不遠(yuǎn)處發(fā)現(xiàn)了一處被淹沒(méi)了的隕石坑，并認(rèn)為其很可能是災(zāi)難性的K—T撞擊發(fā)生處。因6500萬(wàn)年歲月滄桑造成的沉積物覆蓋，該隕石坑的精確尺寸已難以確定。1993年9月，10位來(lái)自美國(guó)和墨西哥的科學(xué)家宣布了最新測(cè)量結(jié)果，認(rèn)為該隕石坑寬300千米，比以前的估計(jì)要寬出120千米，導(dǎo)致該坑形成的小行星直徑約16千米。當(dāng)這顆小行星撞擊地球時(shí)釋放出約相當(dāng)于2億顆氫彈爆炸的能量。

仿佛一起撞擊還不夠戲劇化似的，同年，法國(guó)某研究小組又有了新的發(fā)現(xiàn)。他們認(rèn)為，在白堊紀(jì)末期，地球上至少出現(xiàn)過(guò)兩起撞擊。研究組成員之一羅伯特·羅徹亞說(shuō)，天外來(lái)客是顆很大的小行星，也可能是顆彗星。該星球進(jìn)入地球大氣層時(shí)一分為二，主體部分轟然砸向尤卡坦地區(qū)，余體則墜入太平洋中部。

羅徹亞及其來(lái)自法國(guó)原子能委員會(huì)的同事從K—T沉積物，包括距日本東海岸約1900千米的太平洋底鉆探出的沉積物中取樣，作為支持其論點(diǎn)的證據(jù)。從太平洋底鉆探出的試樣中含有直徑以微米計(jì)的塵粒，這些塵粒中含磁鐵礦的細(xì)微晶體和銥元素。由于晶粒精致且?guī)缀鯚o(wú)損，科學(xué)家認(rèn)為，這些塵粒不可能是空氣流從尤卡坦地區(qū)攜帶來(lái)的。如果它們來(lái)自尤卡坦，嚴(yán)酷的空中漂浮會(huì)將其晶粒形狀熔磨成圓形。羅徹亞說(shuō)，相反，它們很可能來(lái)自某個(gè)隕體，這個(gè)隕體則墜落在發(fā)現(xiàn)這些塵粒的方圓2000萬(wàn)平方千米海域的某處。該隕星在進(jìn)入大氣層時(shí)未來(lái)得及分裂破碎，主體撞擊在尤卡坦一帶，而余體撞擊在太平洋底。

不論K—T撞擊實(shí)際為多少起，對(duì)地球生物造成的后果卻是災(zāi)難性的。1993年6月，兩位研究人員宣布，他們發(fā)現(xiàn)了這種可怕后果之一的確切痕跡：一場(chǎng)大火曾經(jīng)至少毀滅了25％的全球植物。這種全球性大火的假說(shuō)是1986年首次由地球化學(xué)科學(xué)家且現(xiàn)在美國(guó)伊利諾斯州Wesleyan大學(xué)供職的溫迪·沃爾巴克女士提出的。假說(shuō)依據(jù)是她在全球許多地方的K—T沉積物中發(fā)現(xiàn)的煙灰。

美國(guó)哈佛大學(xué)的琳達(dá)·伊萬(wàn)雷和羅斯·薩拉維茨所發(fā)現(xiàn)的全球大火災(zāi)更微妙的證據(jù)則存在于不平常的地方——被稱(chēng)為有孔蟲(chóng)的海洋生物的顯微化石殼體中。這兩位科學(xué)家對(duì)來(lái)自全球8處海洋底部有孔蟲(chóng)殼體中含有碳同位素碳12和較稀有的碳13的比例做了考察。有孔蟲(chóng)生息在海洋深處并在其生長(zhǎng)時(shí)從水中吸收碳元素。然而，由于僅能生息在照有陽(yáng)光的淺海面的海藻多吸收的是碳12，故海洋淺表碳12耗量較大。因此，生息在較表層的有孔蟲(chóng)殼體相對(duì)生息在海洋深處的有孔蟲(chóng)殼體來(lái)說(shuō)，含的碳12要少些，含的碳13要多些。

兩位科學(xué)家考察的大多數(shù)數(shù)據(jù)均符合這種狀況。但是，緊接K—T界面且生息在海洋表層的有孔蟲(chóng)殼體的碳同位素比例卻恰恰相反：相對(duì)生息于海洋深層的有孔蟲(chóng)殼體來(lái)說(shuō)，其含的碳12要多些，含有碳13卻要少些。這種情況表明，6500萬(wàn)年前，全球海洋表層突然間碳12含量猛增。

薩拉維茨認(rèn)為，對(duì)這一現(xiàn)象的最可信的解釋是全球出現(xiàn)了一次大火，而這場(chǎng)大火很有可能是小行星撞擊引起，而將陸地植物中含的約1250億噸碳12釋放到大氣層中。數(shù)年后，這些碳元素溶入海洋表層并被有孔蟲(chóng)吸收。薩拉維茨說(shuō)：“如果您問(wèn)需燒毀多少植物才能使大氣中增加這么多碳12，答案是，得燒毀占當(dāng)時(shí)地球生物總量的1／4。”

盡管K—T撞擊是那樣引人矚目和極具災(zāi)難性，但與盧克·多恩斯和斯科特·特里梅因說(shuō)的發(fā)生于40億年前的行星大相撞相比則是小巫見(jiàn)大巫了。盧克·多恩斯是位于美國(guó)加利福尼亞州的NASA艾姆斯研究中心的星際學(xué)科學(xué)家，斯科特·特里梅因是加拿大理論行星物理研究所所長(zhǎng)。他倆認(rèn)為，地球正是因這次與一火星大小的星體相撞才使其繞自身軸心旋轉(zhuǎn)的。

多恩斯說(shuō)：“長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為，地球的自轉(zhuǎn)是在地球最初形成時(shí)就自然而然出現(xiàn)的?！钡珦?jù)這兩位科學(xué)家所做的計(jì)算機(jī)模擬看，地球經(jīng)歷過(guò)的眾多小撞擊不會(huì)使地球明顯出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其原因是，這些撞擊來(lái)自各個(gè)方向，其產(chǎn)生的作用力會(huì)相互抵消的。

從另一方面看，大的星體相撞畢竟很罕見(jiàn)，幾乎屈指可數(shù)。這樣的相撞有多大規(guī)模呢?1993年1月，科學(xué)家們宣稱(chēng)，地球只有在與火星大小或更大的天體相撞后才會(huì)使其快速自轉(zhuǎn)。當(dāng)相撞發(fā)生時(shí)，這種相撞理論則與長(zhǎng)期流行于星際科學(xué)界的另一理論相悖：即月球是由于火星大小的星球與地球相撞導(dǎo)致飛往太空的碎片形成的。多恩斯認(rèn)為，這種相撞既是地球自轉(zhuǎn)的起因，也是月球自轉(zhuǎn)的起因。他還說(shuō)：“水星、金星和火星也很可能是因?yàn)榇蟮男求w相撞而出現(xiàn)自轉(zhuǎn)的?！?/p>

甚至對(duì)最近期出現(xiàn)的撞擊事件研究也是對(duì)科學(xué)家的挑戰(zhàn)。1908年6月30日晨，一場(chǎng)相當(dāng)于1200萬(wàn)噸TNT炸藥當(dāng)量的大爆炸摧毀了距通古斯河不遠(yuǎn)的西伯利亞數(shù)百平方千米的森林區(qū)。盡管該爆炸威力相當(dāng)于800顆投擲在廣島的原子彈，但仍不足K—T撞擊爆炸力的千萬(wàn)分之一。一些更為離奇的解釋則將通古斯大爆炸歸于飛碟爆炸或反物質(zhì)隕石事件。

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)家早就注意到該地面沒(méi)有撞擊造成的隕石坑，故認(rèn)為，摧毀力來(lái)自一顆距地面約800米的彗星爆炸，而且該天外來(lái)客不會(huì)是小行星，因?yàn)樾⌒行堑拿芏纫哂阱缧?，在大氣層中不?huì)完全汽化，總有一部分要墜落地面的。

現(xiàn)在美國(guó)白宮供事的星際學(xué)家克里斯托弗·奇巴對(duì)該觀點(diǎn)持有異議。奇巴及其同事對(duì)作用于彗星和小行星上的復(fù)雜的空氣動(dòng)態(tài)力學(xué)做了計(jì)算后得出結(jié)論，彗星只能在不會(huì)對(duì)地面造成危害的大氣層高空爆炸，質(zhì)量輕、含碳量高的小行星也是如此。相反，密實(shí)的、含鐵量高的小行星則至少會(huì)部分完好并留下撞擊隕石坑。然而，巖石般的，也就是最常見(jiàn)的一種小行星，會(huì)因密度恰當(dāng)，造成通古斯地區(qū)那樣的大爆炸。

奇巴是這樣解釋的：“該小行星方圓約一個(gè)足球場(chǎng)大，轟然穿透了大氣層。一般石質(zhì)小行星的運(yùn)行速度為45馬赫，故大氣層來(lái)不及阻擋它。該小行星前端猛扎下來(lái)，其尾部則因大氣層來(lái)不及補(bǔ)充而幾乎為真空狀，這樣就使該星體產(chǎn)生了巨大的壓力梯度差，而當(dāng)壓力超過(guò)其抗壓強(qiáng)度時(shí)，該小行星就會(huì)碎裂開(kāi)?！?/p>

奇巴說(shuō)，當(dāng)這顆小行星在距地面8千米高處爆炸時(shí)，會(huì)使周?chē)諝鉁囟壬仙?0 000℃，產(chǎn)生類(lèi)似核爆炸的效應(yīng)，形成一球狀超熱氣團(tuán)并以超音速擴(kuò)散。該球狀體的沖擊波會(huì)摧毀和燒掉面積像紐約市那樣大的森林區(qū)。

這樣的災(zāi)難還會(huì)出現(xiàn)嗎?人們對(duì)堅(jiān)實(shí)的巖石塊或冰團(tuán)遲早會(huì)墜落地面很少有懷疑，1993年6月后，似乎這種墜落已為期不遠(yuǎn)了。當(dāng)時(shí)，美國(guó)亞利桑納大學(xué)和肯特峰國(guó)家觀測(cè)站的科學(xué)家宣稱(chēng)，他們業(yè)已發(fā)現(xiàn)存在一條新的小行星帶的證據(jù)：至少有12顆直徑小于46米的新的小行星以與地球幾乎相同的軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行。

但是，奇巴利用其分析通古斯大爆炸的模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，這些特殊的巖石塊至少不必為之恐慌不安。地球大氣層會(huì)在這些小行星接近地面造成麻煩之前使其幾乎全部爆裂的。奇巴說(shuō)：“我曾想弄清它們是否確是威脅物，然而結(jié)論為不是。我們不必為此憂心忡忡。畢竟，我們不會(huì)因此失去城市?！?/p>