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行星之災(zāi)

2014-09-10 07:22劉安立
大自然探索 2014年3期
關(guān)鍵詞:萊格伽馬射線巖漿

劉安立

10萬(wàn)年以前,冒納羅亞火山(美國(guó)夏威夷島著名的活火山)的一大塊脫離夏威夷,滑落海洋中,引發(fā)的巨浪在附近一座海島的斜坡上涌升至埃菲爾鐵塔高度。這場(chǎng)巨型海嘯并非一次孤立事件:過(guò)去4萬(wàn)年中,僅在北大西洋就發(fā)生了至少10次超過(guò)100立方千米的巨型滑坡,其中每一次都掀起高達(dá)幾十到幾百米的巨浪。另一次這樣的巨型滑坡注定將在未來(lái)某個(gè)時(shí)刻發(fā)生——雖然目前誰(shuí)都不知道它究竟會(huì)是在明天還是在10000年后發(fā)生。事實(shí)上,自然界對(duì)人類的不可預(yù)測(cè)的威脅從來(lái)就沒(méi)有消停過(guò),地質(zhì)記錄中散落著罕見(jiàn)巨災(zāi)——從小行星撞擊到超級(jí)火山再到伽馬射線暴——的種種證據(jù)。

火山巨災(zāi)

地球目前正處在超級(jí)火山爆發(fā)之前的過(guò)渡期。在過(guò)去1350萬(wàn)年中發(fā)生過(guò)不下19次巨型火山爆發(fā),其中每次噴出的巖石都超過(guò)1000立方千米,足夠讓幾厘米厚的火山灰覆蓋大陸,把地球推入“核冬天”。其中最近的一次這類爆發(fā),是印尼多巴火山在74000年前的發(fā)怒。這是一場(chǎng)具有嚴(yán)重災(zāi)難性的事件,一些科學(xué)家甚至把它歸罪成上一次冰期的肇因,并且相信它把當(dāng)時(shí)的全球人口削減至僅僅大約1000人。有一種估計(jì)暗示,超級(jí)火山爆發(fā)在下一個(gè)460-7200年內(nèi)發(fā)生的可能性為1%。

世界上最年輕、最活躍的四個(gè)超級(jí)火山系統(tǒng)分別是多巴火山、意大利的坎皮佛萊格瑞火山、美國(guó)西北部的黃石火山和新西蘭的陶波火山。它們都正在接受地隆和震群(可能表明巖漿運(yùn)動(dòng)的多次小地震)監(jiān)測(cè),并且都偶爾顯示出這些預(yù)警信號(hào)。但誰(shuí)也不知道它們每次的驟然發(fā)作只是小規(guī)模的蒸氣噴射,還是危險(xiǎn)的巖漿巨型噴發(fā)??茖W(xué)家有信心的是,他們能夠在超級(jí)火山爆發(fā)之前幾小時(shí)、幾天甚至幾月就提前發(fā)出警報(bào),但超級(jí)火山的爆發(fā)規(guī)模究竟會(huì)有多大是任何人都無(wú)法掌控的。

為了回答這類問(wèn)題,科學(xué)家目前正在鉆探最有可能出現(xiàn)下一次超級(jí)爆發(fā)的超級(jí)火山:坎皮佛萊格瑞破火山口。這個(gè)直徑達(dá)13千米的火山口涵蓋了那不勒斯市。自1969年以來(lái),坎皮佛萊格瑞的地面上涌了多達(dá)3.5米,科學(xué)家渴望查明元兇究竟是地下蒸氣還是巖漿池。以前這座破火山口的超級(jí)爆發(fā)都出現(xiàn)在地表上涌好幾米甚至更多之后,科學(xué)家據(jù)此預(yù)測(cè)它的下一次震怒將發(fā)生于幾十年或幾個(gè)世紀(jì)之后。為了調(diào)查風(fēng)險(xiǎn),科學(xué)家計(jì)劃鉆探超過(guò)3千米的距離,直入坎皮佛萊格瑞火山口。但也有科學(xué)家擔(dān)憂,如此鉆探可能引發(fā)地震甚至爆炸。

科學(xué)家的調(diào)查目標(biāo)之一是火山口下面的巖漿池:它越淺越熔融,超級(jí)爆發(fā)的可能性就越大。通過(guò)地震波研究來(lái)描述這類巖漿池很困難,出錯(cuò)的概率很大。科學(xué)家估計(jì),黃石火山下面的巖漿中有10%-30%呈液態(tài),距離超級(jí)爆發(fā)所需的50%這個(gè)比例還不夠。但巖漿房中的熔融巖漿囊,仍可能誘發(fā)強(qiáng)度超過(guò)1980年華盛頓州圣海倫斯火山爆發(fā)好幾倍的爆發(fā)。

鉆探坎皮佛萊格瑞以測(cè)量溫度和巖石滲透性等指標(biāo),有助于科學(xué)家詮釋對(duì)巖漿池的地震波成像研究。有科學(xué)家指出,要想成功地給地球照相,就需要在地表開(kāi)出一些戰(zhàn)略性切口。至于鉆探地球的危險(xiǎn),實(shí)際上遠(yuǎn)沒(méi)有想象的那么大,只相當(dāng)于在大象身上扎針而已。2012年12月,科學(xué)家在坎皮佛萊格瑞完成了最初500米的鉆探,并沒(méi)有發(fā)生任何險(xiǎn)情。此外,科學(xué)家在美國(guó)加州塑原破火山口也安全地鉆探了一個(gè)類似的洞,這座超級(jí)火山在76萬(wàn)年前爆發(fā)過(guò),它的潛在威脅堪比黃石火山。

在更多了解這些超級(jí)火山系統(tǒng)之前,科學(xué)家必須接受的一點(diǎn)是:超級(jí)火山威脅具有現(xiàn)實(shí)性,但超級(jí)火山近期內(nèi)爆發(fā)的可能性很小。當(dāng)然,我們也不能忽視超級(jí)火山在理論上的爆發(fā)可能性。

真菌之憂

盡管病毒和細(xì)菌更引人注目,真菌卻是地球上最大的殺手。在所有被跟蹤過(guò)的病原體中,真菌造成了有記錄的全球和地區(qū)性滅絕事件中的70%以上,今天真菌正威脅著兩棲類、蝙蝠和蜜蜂。19世紀(jì)40年代的“愛(ài)爾蘭土豆大饑荒”,清晰顯示出真菌的威脅到底可能有多么嚴(yán)重。致病疫霉(一種經(jīng)常與真菌并入一類的微生物)當(dāng)時(shí)毀滅了愛(ài)爾蘭多達(dá)75%的土豆作物,導(dǎo)致100萬(wàn)人餓死。

馬鈴薯疫病至今仍是一大威脅:它的一種攻擊性很強(qiáng)的菌株,如今正在歐洲和非洲北部肆虐。根據(jù)2009年的一項(xiàng)估計(jì),從全球來(lái)看,致病疫霉每年造成的損失高達(dá)大約67億美元。還有一項(xiàng)估計(jì)是,理論上最恐怖的馬鈴薯疫病每年將剝奪13億人的口糧。其他主要大宗作物也面臨類似威脅,例如稻瘟病、玉米黑粉病、大豆銹病和小麥稈銹菌。小麥超級(jí)枯萎病近年來(lái)在非洲部分地區(qū)造成糧食減產(chǎn)多達(dá)80%。

如果所有五種糧食作物同時(shí)遭遇真菌爆發(fā),超過(guò)60%的世界人口將挨餓。雖然這種可能性幾乎不存在,但科學(xué)家擔(dān)心恐怖分子使用真菌侵害有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的糧食作物。例如,20世紀(jì)80年代,一次疑似的人為感染重創(chuàng)巴西北部的可可作物,改變了該國(guó)的人口分布和生態(tài)學(xué),因?yàn)槿藗儚牟辉倬哂猩a(chǎn)力的地區(qū)搬到城市,并且為開(kāi)墾土地而損毀了更多雨林。如果誰(shuí)想破壞世界穩(wěn)定,理論上只需把橡膠疫病引入橡膠主要產(chǎn)地就能做到,因?yàn)檫@會(huì)引起經(jīng)濟(jì)和政治的連鎖反應(yīng)。慶幸的是,由于各國(guó)的安保舉措,發(fā)生這種災(zāi)難的可能性很低。

通過(guò)激勵(lì)農(nóng)民種植同種高產(chǎn)莊稼,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)加劇了社會(huì)的脆弱性,這是因?yàn)橹参镩g抗病基因的多樣性受到了限制。也就是說(shuō),人類自己把自己引到了災(zāi)難的邊緣??茖W(xué)家估計(jì),全球一共有150萬(wàn)-500萬(wàn)種真菌,但其中僅有大約10萬(wàn)種已得到辨識(shí)。自1990年以來(lái),有關(guān)動(dòng)植物遭到新類型真菌感染的報(bào)道已經(jīng)增加了10倍??茖W(xué)家推測(cè),氣候變化是其中的元兇。

人類自身也有理由對(duì)真菌威脅感到關(guān)切。在過(guò)去幾十年中,一種熱帶真菌—格特隱球菌已經(jīng)適應(yīng)在較冷氣候下興盛,并且入侵了北美洲的太平洋西北部森林。到2010年,它已經(jīng)感染了大約280人,其中數(shù)十人已經(jīng)死亡。盡管真菌從一個(gè)人傳染到另一個(gè)人并不像病毒傳染那么容易,并且抗真菌劑能有效對(duì)付大多數(shù)真菌感染,真菌卻仍有理由讓我們憂心忡忡。真菌持續(xù)演化,一旦它們?cè)谝粋€(gè)生態(tài)系統(tǒng)中站穩(wěn)腳跟,它們就幾乎不可能被清除??紤]到這些趨勢(shì),科學(xué)家指出真菌威脅尚未受到廣泛關(guān)注,而這種忽略的后果可能包括大量人員最終被真菌奪命。

蒼穹殺機(jī)

來(lái)自太空的威脅遠(yuǎn)不止太陽(yáng)耀斑。排在災(zāi)難等級(jí)第二位(也有科學(xué)家認(rèn)為堪稱第一位)的太空威脅,就是彗星或小行星撞擊地球。大約6500萬(wàn)年前,一顆直徑10千米的小行星撞擊地球,引發(fā)了白堊紀(jì)大滅絕。被認(rèn)為能造成較小規(guī)模滅絕事件、直徑2000米的小行星,每100萬(wàn)年就會(huì)撞擊地球一兩次??茖W(xué)家正加緊工作,統(tǒng)計(jì)和追蹤與地球距離較近的小行星。與此同時(shí),科學(xué)家正在研究避免小行星撞擊地球的方法。

一種罕見(jiàn)得多、卻無(wú)法避免的危險(xiǎn),是來(lái)自地球附近的伽馬射線暴的輻射暴。或許伽馬射線暴中最恐怖的就是“短硬”伽馬射線暴,它是由兩個(gè)黑洞、兩顆中子星的暴烈合并引起的。如果這類輻射暴從200秒差距(表示天體間距離的單位)以內(nèi)(即不到銀河系長(zhǎng)度的1%)對(duì)準(zhǔn)地球,它們就會(huì)以足夠高能量的質(zhì)子轟炸地球,破壞掉地球大氣層的保護(hù)性臭氧層長(zhǎng)達(dá)近十年時(shí)間。此類事件估計(jì)每3億年發(fā)生一次。一旦發(fā)生這種事件,到達(dá)地面的紫外線數(shù)量就會(huì)倍增,燒焦海洋食物鏈的根基——浮游植物群落。

科學(xué)家無(wú)法確知這類罕見(jiàn)事件是否迫在眉睫。中子星小而暗,所以我們沒(méi)有關(guān)于遠(yuǎn)距離的中子星的記錄,也看不見(jiàn)來(lái)襲的中子星。科學(xué)家估計(jì),一次這樣的事件就可能導(dǎo)致農(nóng)作物所受紫外線傷害增加60%,農(nóng)作物收成也隨之劇減60%。在大約2000秒差距的距離上,“長(zhǎng)軟”伽馬射線暴也可能造成地球上的物種滅絕。但這類事件比“短硬暴”更罕見(jiàn),也容易提前預(yù)警,因?yàn)樗鼈儊?lái)自更大、更明亮的恒星。雙恒星系統(tǒng)“WR 104”距離地球大約2500秒差距,它的壽命周期已過(guò)大半,所以有科學(xué)家預(yù)測(cè)它將會(huì)在未來(lái)幾十萬(wàn)年后的某個(gè)時(shí)間爆發(fā),不過(guò),來(lái)自這一爆發(fā)的輻射柱將不大可能擊中地球。

伽馬射線暴以前可能擊中過(guò)地球。一些科學(xué)家暗示,發(fā)生在4.4億年前(奧陶紀(jì)末期)的大滅絕事件有可能是由一場(chǎng)伽馬射線暴引發(fā)的,它通過(guò)紫外線清除了一些物種,又通過(guò)創(chuàng)生阻擋太陽(yáng)光的二氧化氮霧靄而殺滅了其他物種。這就能解釋為什么一些物種在當(dāng)時(shí)全球降溫之前就已銷聲匿跡,而且它也符合滅絕模式。這一模式顯示,在海洋生物當(dāng)中,損失最慘重的是浮游生物及其他處于海洋上層的生物。

有一位科學(xué)家指出,上述太空威脅并未令他寢食難安,但未雨綢繆“儲(chǔ)備一些罐裝食品還是必要的”。

水也殺戮

8000年前,覆蓋一塊蘇格蘭面積大小的水下區(qū)域的沉積物從挪威西岸的停泊處滑脫,沿著海床沖刺。這場(chǎng)滑坡被稱作“斯多雷加”,它在附近的設(shè)德蘭群島(英國(guó)蘇格蘭北部群島)掀起至少20米高的海嘯,很可能在猛襲歐洲北部周圍海岸時(shí)滅絕了一些海岸部落。它在海底留下的疤痕綿延近300千米。

英國(guó)并非是擔(dān)憂巨型水下滑坡的唯一國(guó)家??茖W(xué)家在2008年調(diào)查過(guò)美國(guó)東海岸海嘯的可能源頭,那里的一些核電站位于海嘯巨浪的打擊范圍內(nèi)。今天的一些沉積物堆積規(guī)模比斯多雷加的大得多,它們沉積在阿拉斯加南部海岸、亞馬孫河流域、尼日爾和尼羅河三角洲。發(fā)生較小規(guī)?;碌目赡苄愿?,它們依然可能造成巨大的地區(qū)性影響,而且這種襲擊常常沒(méi)有預(yù)警信號(hào)。1998年,一場(chǎng)7級(jí)地震造成水下滑坡,引發(fā)15米高的海嘯巨浪沖向巴布亞新幾內(nèi)亞,殺死2200人。科學(xué)家說(shuō),目前仍難量化海底滑坡尤其是巨型滑坡的威脅,畢竟這類事件非常罕見(jiàn),我們掌握的信息也很有限。

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