书城科普破译神奇火星之谜(破译奥秘大世界丛书)
11668300000007

第7章 探索火星的秘密(7)

那么,火星北半球受到的撞击是否“数量确实明显大于”它的南半球呢?有些科学家提出,一切情况可能会按照截然不同的方式发生。

太阳系第十颗小行星

天文学家一致认为,在太阳系的早期发展史上,曾经频繁地发生小行星和行星相撞的现象,但后来,这种情况就以统一的、可阱预测的速率逐步减少了。这样一来,“任何已知的行星”就都被认为“其相对年龄是清楚的,因为其布满碰撞深坑的区域的年龄要比其深坑稀少的区域更古老”。

正是由于这个原因,科学家才通常都认为,火星布满深坑的南部高原比它“最近才被重塑出来的北半球更古老”。

地理学家唐纳德·w·派顿和工程物理学家萨缨尔·L·温泽尔则另有见解。他们认为,受到“力量异常巨大的碰撞”的,并不是(像其他所有学者想象的那样)火星北半球,而是南半球。他们说,彗星的巨大残骸群是使火星北半球布满深坑的惟一原因—这就是说,火星南半球地表的年龄并不比北部平原更古老。于是,尽管他们并没有谈到因此而引起的一个结论,但他们的发现却暗示了一种有趣的可能性:火星北半球地壳的丢失,或许并不是因为对北半球的任何直接撞击,而可能是南半球遭到毁灭性撞击产生的“碰撞”效应所致。

太阳系目前有9颗行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。派顿和温泽尔的理论是,太阳系里还曾经有过第十颗小行星,其轨道在火星与土星之间(位于现在发现小行星带的区域)。就是这颗星,与火星发生了碰撞。他们把这颗假想的行星命名为“阿斯特拉”,并且认为它被吸向火星,如同飞蛾被火吸引那样,然后,在进入这颗比它大的行星的“引力场范围区”时被毁灭了。

所谓“引力场范围区”,是天文学家使用的一个技术术语,用来表示一个区域,它围绕着任何一个由可观物质构成的大型物体,并且在该物体半径2到3倍的范围内产生引力场。实际上,它是个危险区,任何进入这个范围的物体,若其质量小于该物体。或者其引力场弱于该物体,就或者会被这个范围的电磁迅速排斥出去,或者更常见的是:因为受到周期性压力的影响而解体。

这个“引力场范围区”具有磁性,是一个看不见的磁力场。如果一颗行星的引力场范围区受到了侵犯,这颗行星就可能产生自我保护反应——如同一个人那样,奋起摧毁入侵者。发生这种情况的时候,那颗自卫的行星便会遭受严重的、甚至是无法修复的创伤。这些创伤来自入侵者撞在行星上的成千上万的碎块,有些碎块非常巨大。不过,和两个完整的天体之间真正的碰撞造成的损伤相比,这样的损伤往往显得不那么严重。派顿和温泽尔认为,“阿斯特拉”进入了距离火星5000千米的范围,完全处在火星的引力场范围区之内,于是被引力和电磁力分裂成碎块——纷纷落到火星朝向它的那一面上,如同一场高速度抛射物的突然倾泻,从同一个方向同时向火星轰击。这两位科学家发现了大量的证据,证明火星南半球曾经遭到过这样的轰炸,他们指出:

火星上存在的明晰边线(或者叫边缘),说明火星上密布深坑的地区曾经受到猛烈的外部撞击。那条边线(即二分线)标志着“炮轰截止的范围”。这颗红色星球的“和平区”(即北半球)也正是从那里开始的。任何人只要想到火星引力场范围区的那些碎块,都会清楚地看到这条边线。迄今为止,那些并没有想到行星大灾变的天文学家们,也看不到这一明显的事实。这条边线隆起于火星最北部的西北区域,位于北纬40度、西经320度……这条边线的南头位于南纬42度、西经110度。如果有意识地寻找和辨认,深坑的边界线并不难确定。正是在那些地方,火星只有一边仿佛经历了一场突然的、密集的、15分钟的碎块风暴的袭击……

和那些提出火星北半球曾受到密集撞击的科学家一样,这两位科学家的理论的最薄弱点,也是他们提不出一种令人信服的机制,使它能够把他们假设的那颗“阿斯特拉”星置于和火星碰撞的轨道上。实际上,他们的有关想法的基础是,他们相信太阳系只是最近才形成目前的形式,而各个行星以前的轨道与现在极为不同。

在这方面,只有为数不多的学者赞成派顿和温泽尔提出的假说,但是,这并不必然意味着他们是错误的。何况,即使他们关于这种机制的见解真的错了,他们对其他问题的见解也是百分之百正确的。

例如,他们说,也许存在过那颗“阿斯特拉”星或者某种非常类似它的天体,这就有可能是正确的。当然,在原则上不会有人反对把一个爆炸开的第十颗行星作为无数岩石导弹的来源,这些岩石导弹有大有小,它们在火星与木星之间的小行星带里运行。

早在1978年,华盛顿特区美国海军天文台的天文学家汤姆·凡·弗兰登就在专业杂志《伊卡路斯》上详细探讨了这种情况。他虽然承认自己无法说明一颗行星为什么会被炸碎,却提出了令人信服的证据,证明火星和木星之间的第十颗行星的确可能被毁灭了。他认为这颗行星的毁灭发生在大约500万年前,并且不仅造成了这个小行星带,而且使彗星进入了太阳系。

派顿和温泽尔的另一个核心思想是,这场无比猛烈的碰撞有选择地集中在火星北半球。至少,这个见解并不比那个被广泛接受的看法包含更多的必然性。那个看法就是,火星北半球曾经受到“数量非常密集的多次碰撞”。不仅如此,火星南半球还确实有可能成为一次如此巨大的碰撞的目标。

抛射物杀手

太阳系里3个最大的冲击深坑——埃拉斯、伊斯迪斯和阿吉尔深坑,全都处在火星二分线以南。埃拉斯深坑是个椭圆形盆地,位于南纬40度、西经295度,深5千米,面积为1600千米×2000千米。它是如此巨大,连它边缘线上的盆壁都宽达400千米。

根据派顿和温泽尔的计算,这个庞大的深坑是一个直径为1000千米的物体撞击造成的结果——这个物体相当于阿拉斯加州、华盛顿州和半个俄勒冈州加在一起的面积,是德克萨斯州面积的两倍,比大多数西欧国家的面积都大。

伊斯迪斯深坑宽1000千米。派顿和温泽尔认为,它是由一个直径600千米的物体撞击而成的。阿吉尔深坑的直径为630千米,是一个直径为360千米的物体撞击的结果。在派顿和温泽尔对这场碰撞的重新构想当中,埃拉斯深坑是3个深坑里最先遭受到达火星的抛射物杀手攻击的地方。那些抛射物杀手以每小时4万千米的速度呼啸着穿过火星大气层,落到二分线以南半球中央的一个“靶心”上:

落在埃拉斯的那个碎块几乎垂直而降,直接打击着火星外壳。它穿入火星内部的岩浆里,造成巨大的压力波和切变波。埃拉斯碎块并没有从火星外壳的另一面穿出……但是,它的撞击角度和力度却的确使火星遭受了突然的、巨大的内部创伤,因此在北半球造成了两块巨大的高原……埃拉斯碎块继续向前钻进,一路旋转,穿入火星岩浆。在火星受到“阿斯特拉”碎块撞击大约100分钟以后,萨西斯高原突然开始隆起……与此同时,至少另外有两个碎块钻入了火星外壳,那就是伊斯迪斯碎块和阿吉尔碎块。在伊斯迪斯深坑受到撞击的另一面,则隆起了火星上的第二块大高原——极乐高原。

几个世界之死

在成千上万个较小的深坑当中,在3000多个直径大于30千米的深坑当中(包括十几个直径达250千米的深坑),埃拉斯、伊斯迪斯和阿吉尔深坑都是火星地貌里幽暗而隐伏的巨怪。

派顿和温泽尔对造成这3个深坑的3颗小行星直径的计算是不正确的,它们分别被估计为1000千米、600千米和360千米。根据对地球深坑的研究,我们知道,直径为10千米的物体的撞击能够造成直径将近200千米的深坑。对撞击火星的物体的更精确计算表明:埃拉斯深坑的撞击物的直径是100千米,伊斯迪斯深坑的撞击物的直径为50千米,而阿吉尔深坑的撞击物的直径则是36千米。

对一个和地球一样大小的行星(火星的大小至多是地球的一半)来说,最重要的是要理解到一点,即任何直径大于大约1千米的物体的撞击都是一场灾难。

的确,一些比这小得多的物体曾经给地球造成过非常严重的损害。美国亚利桑那州著名的“巴林格深坑”,深180米,直径大于1千米,是一块直径不到50米的陨铁造成的结果。

1908年6月30日发生的所谓“通古斯大爆炸”,是一个直径70米、以每小时10万千米的速度运行的彗星碎块在俄罗斯上空的大爆炸。据计算,那次大爆炸发生在西伯利亚平原上空大约6千米处。夷平了2000多平方千米的森林,把1000平方千米的中心区域完全化为焦土,连距离爆炸中心500千米之外的人身上的衣服也被它点燃。“通古斯大爆炸”引起的大地震,远在4000多千米之外还可以被检测到。它把大量的尘埃掷入大气层,遮蔽了太阳,竟使以后数年的地球表面气温显著下降。造成通古斯大爆炸的物体,其直径为70米,幸好,它先在一个没有人烟的地区上空爆炸,然后才和地球相撞。

6500万年前,另一个物体(这次是个直径为10千米的物体)撞碎在尤卡坦半岛和墨西哥湾的北端。据估计,它的爆炸力是地球上现存全部原子弹和导弹爆炸力的1000倍。这次大爆炸造成了一个直径180千米的深坑,它扬起的灰尘云团把太阳遮蔽了5年之久,引起强烈的地震,使整个地球经历了几十年的余震和火山爆发。

这就是那场臭名昭著的“K/T交界期事件”——“白垩纪与第三纪交界期事件”。它灭绝了恐龙,灭绝了当时生活在地球上的75%的物种。那次大爆炸常被描述为:

地球遭受的最大灾变之一……它相当于一块珠穆朗玛峰大小的岩石以比子弹还快10倍的速度造成的冲击。那冲击如此严重,使得地球都偏移了自己的轨道数十米。

“一块珠穆朗玛峰大小的岩石”,其直径恰好是10千米,能够造成波及整个星球的大灾变,几乎灭绝了地球上的生命。想到这一点,必定使人浑身战栗。

在太阳系里,直径10千米或更大的小行星或彗星是比较普通的。而且,其中许多都可以被列入有可能“穿越地球轨道的天体”,都很可能会给地球带来灾难。天文学家把它们称为“阿波罗物体”,并且认为其中一些的直径可以达到100千米。科学家认为,这样的巨人并不多。不过,他们普遍认为,地球与其中一个巨大天体的碰撞将是一次“毁灭整个地球的”灾变。到那时,地球上的任何生命形式都极有可能无法存活下来。

值得再次强调的是:造成火星埃拉斯深坑的物体,其直径为100千米;造成火星伊斯迪斯深坑的物体,其直径为50千米;造成火星阿吉尔深坑的物体,其直径为36千米。

这些巨型的星际达姆弹,每一颗都大到足以杀死整个火星,因此不难想象地球遭到3次这样的撞击将会是什么结果。的确,这种想象是多余的,因为我们已经看到了美国宇航局拍摄的那些照片,照片上是火星被摧毁的尸体,它们已经足以向我们讲述整个故事了。

我们可以冒着过分扩大这个比喻的风险说,这些照片暗示出:这个“遇害者”先在其南部遭到了一个天体的直射,它相当于一支12毫米口径手枪的射击,因而造成了火星二分线以南的数千个密集弹坑;然后,这个“杀手”又用3支大口径步枪分别发射了3发子弹,完成了谋杀。

能量波

6500万年前,灭绝了恐龙的那颗直径10千米的彗星或小行星撞击了地球,就在那一瞬间,从撞击点墨西哥湾传出的巨大地震波震撼了整个地球。与地球被撞击点几乎正相对应的另一面,恰恰就在地球被撞击的同一时问,印度的火山突然猛烈爆发了。

地质学家认为这绝不是偶然的。大量熔岩从地球的裂缝中涌出,很快形成了一层由玄武岩熔岩构成的巨大“地盾”——其高度将近1000米,面积达到数千平方千米——这些熔岩冷却以后,形成了印度南部德干高原的黑色火成岩。约翰·格里宾和玛丽·格里宾说:“地震波从震中扩散,有可能仍在地球的那个部分再次汇集起来。”

派顿和温泽尔所论证的,正是火星上发生的几乎相同的情况,只是比地球的情况更严重100倍——萨西斯高原隆起,是对埃拉斯撞击的反应;而极乐高原则是对伊斯迪斯撞击的反应。据计算,那次地震波的强度非常惊人,不仅传遍了整个火星,而且可能在那些钻入火星地壳的小行星之前就直接冲进地壳,像钻头一样地钻入了火星。

的确,据计算,撞击埃拉斯、伊斯迪斯和阿吉尔的3个小行星,可能从它们位于二分线以南的几个钻入点继续下钻5000米左右,然后在火星另一面的地底停了下来,那个地方就是二分线以北“平静的”北半球。它们在那里可能释放出了巨大的压力波,这些压力波以大约每小时5000千米的速度冲击地表。

那次撞击引发的火山活动,足以在火星表面造成萨西斯高原和极乐高原——甚至可能造成奥林匹斯火山。这是个完全合情合理的推断,有地球上印度德干高原的先例为证。

此外,派顿和温泽尔还提出,火星遭到突然撞击后,需要吸纳和“消化”那3颗小行星带来的巨大动能,这些能量几乎能把火星全部摧毁。在极乐地区和萨西斯地区喷出岩浆,并不足以吸纳这些能量。那些压力和扩张力还需要进一步得到释放,因此,火星从萨西斯地区东端裂出条条深谷,其长度达到火星周长的四分之一,形成了我们所说的“水手谷”那个可怕的大裂缝。这个使人晕眩的大峡谷系统深达7千米——彼得·卡特摩尔等地质学家认为,无法把这个深度解释为火星内部地质活动的结果。

遭到3次巨大的撞击以后,火星会不会出现另外一种情况,一种比其他一切都更有破坏力的情况呢?火星从内部受到多次重击,其能量发自南部,而传到北部的能量足以震掉那里的地壳,有没有这种可能呢?

这差不多就是威廉·哈特曼在《科学的美国人》杂志上设想的情况。他指出:从理论上说,一个极为巨大的天体,只摹造成一次大碰撞,就能使火星产生“反碰撞”的表现。

我们已经知道,通常认为这样的大碰撞(或者是多次的大碰撞)有可能发生在火星的北半球。但是,最近的研究却支持另外一种观点,即在埃拉斯、伊斯迪斯和阿吉尔受到撞击期间,无比巨大的能量冲击波如果从火星南半球传到北半球,也可以有效地完成同样的工作。这项研究已经表明,即使较小的撞击产生的震动波,也足以让火星的表面“震颤起来,把大块的圆形岩石抛到15米的空中”。