书城童书宇宙未解之谜
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第23章 天体之谜(6)

1989年,曾有一位名为洛克费德的天文学家预言,与地球毗邻的月亮在三S年后,将遇到一颗大流星的撞击,估计月球将损失过半。这在一般人眼中,似乎是与己无关的事,而在科学家看来,就有点“耸人所闻”了。因为地月系统是一个整体,有时是“牵一发而动全身”。何况月球“损半”,将会引起地球上的连锁反应和长时间的混乱,比如潮汐的变化。尽管在1992年,我们并未经历t这一劫难,但月球表面的满目疮痍告诉我们,人们不仅要忧地球的“天”,还要忧毗邻星星的“天”,因为它们的被撞同样要带来地球的灾难。

这样的例子不胜枚举,但大多数人仅把天体相撞看作一种有趣的天象。20世纪80年代以来,地球上的有识之士一直在呼吁人类正视来自近地空间的威胁。因为这种威胁的存在,有充足的科学依据和观察事实。

目前威胁人类的近地小天体主要是彗星核和小行星。彗星核在其中只占几个百分点,因而,密度较大的小行星比彗星更有可能光临地球。但不能轻视的是尽管有能力穿过地球大气层并撞击地球的彗星不多,但与直径同样大小的小天体相比,彗星速度快(小行星撞击地球的速度为20公里/秒,短周期彗星为30至40公里/秒,长周期彗星为50至60公里/秒),撞击时释放的能量较大,将对地球构成更大的威胁。有学者估计,彗星撞击在撞击灾害中约占25%。另外,彗星具有松散的结构,强度低,就像子弹打向高速飞来的一团棉花上,很难说有多大的效果,这就增加了防御的难度,至少在目前是一个没有解决的难题。

小行星是火星和木星轨道之间的游荡者,到1996年6月底,全世界共发现小行星10221颗。小行星的特点是体积小、质量小,各自有各自的运行轨道,偶然也有一些“调皮捣蛋”分子进入地球轨道附近,成为近地小行星。它们最有可能成为光顾地球的“天外来客”。据有关学者统计,1898年~1977年的80年间,共发现近地小行星43颗,1978年~1982年发现了28颗,1983年~19891年发现45颗,而1990年一年中,发现的小行星竟达14颗。迄今为止,发现的近地小行星总数已超过163颗,最大的为直径8公里左右的“16271var”,其中77颗的直径在一至五公里,其他大部分直径在200米以上。除了上述的163颗近地小行星之外,天文学家估计还有95%以上的直径大于一公里左右的近地小行星和彗星核尚未被发现。更令人担优的是,对直径小于100米的近地小行星的搜索发现率不足0.1%。由此可见,人类对近地小行星和彗核的了解是如此彳之少,对太空威胁的防御无异于自动地让位于“上帝掷骰子”。人类啊,警惕!真正的威胁来自对近地空间了解的不足。

我们常在繁星闪烁的夏夜,见到划空而过的流星。它们都是一些直径小于50米的非铁质近地小天体,在闯人地球大气层时,与大气相摩擦燃烧而发光,一闪而逝。流星体穿过大气未烧尽而落到地面的部分,就成为在陈列馆展出的陨石,如我国的吉林陨石。一旦直径大于五十米的近地小行星闯人地球空间,i人类的天然屏障——大气圈也无法阻挡这些不可一世、横冲直撞的人侵者,它们就会如“通古斯卡爆炸”一样,对地球构成灾难式的危害。更大的撞击,甚至产生如白垩纪末恐龙灭绝的全球性灾难,导致人类文明的终结。英国科学家约翰通过计算表明,908年,通古斯卡的爆炸即使发生在美国的乡村,也会造成6.8万人死亡和价值45亿美元的财产损失。如果发生在人口众多密集的国家,其后果不堪设想。

目前科学界的共识是,只要地外撞击体的直径处于0.6~5公里之间,就有可能使全球陷于“撞击冬天”的困境,长达数月甚至数年的黑暗且寒冷的冬天将笼罩全球,稻谷无收,生态系统失调,而世界上几乎没有几个国家的稻谷储存量够本国人民吃上一年,终会产生全球性的饥荒,再加上撞击作用产生的其他灾难性效应的作用,如强大的撞击冲击波,将直接使数百万人丧生,臭氧层的破坏,酸雨的出现,植物的中毒等等,会引起全球经济、社会和政治结构的崩溃,人类将处于世界末日的边缘。对地球而言,还没有一种自然灾害像地外撞击作用那样,产生全球性的灾难。任何区域性的灾难,无论其受灾情况多么严重,在友邻的帮助下,一般在十年的时间里都会得以恢复、发展,唯独地外撞击,其影响力是全球性的,使人类整体处于灾难状态,无法从别处得到技术和经济的援助,一切都得从零开始。要想恢复撞击前的文明,至少得付出几代人的努力。

这类引起人类文明的灾变或灭绝的小行星(或彗星),与地球相撞的机会到底有多大?通过对近地小天体的观察,月球、水星和火星的一些情的研究美国地质调查局的天文学家休梅克估计,在目前的近地空间,直径为十米左右的近地小行星和近地彗星核约有20万颗,这些小天体平均每1000年与地球碰撞一次直径大于一公里的近地小行星和近地彗星核数目高达2000颗,平均每十万年和地球碰撞一次。讲得更为具体一点,以直径1公里的小行星为例,按目前保险业常用的人均致死风险率进行计算,在任何年份,其撞击地球的风险概率为十万分之一,因撞击致死的作用是全球性的,相应地平均每人每年的致死风险也为十万分之一。美国每年大约有130人死于飞机失事,则每个美国人飞机失事的致死风险为二百万分之一。因此,小天体撞击地球的致死风险20倍于飞机失事的概率!

如此巨大的危胁存在于现在,同理可推,在史前时期一样存在着这种风险。而且,很有可能这种危胁变成了现实,从而使得那些令今人叹为观止的史前文明遭受灭顶之灾,化为灰烬。

星风之谜

星风这一概念直接起源于太阳风,它实际上是一种从恒星不断向外运动的物质流。这是一个恒星不断损失质量的过程。星风是不是恒星的新陈代谢过程呢?新陈代谢是有失去也有补充的,星风却只是失去,恒星只失去不补充,长此以往又会发生什么呢?

所谓星风是一种从恒星不断向外运动的物质流。星风现象是恒星在演化中逐渐损失质量的过程。星风的概念是从太阳风的启示得来的。

目前,太阳风已有直接的观测证据,关于星风的存在也从恒星光谱中发现了间接证据。例如,在所有的M型巨星和超巨星中,强的吸收线都分成两条谱线,一条宽而浅另一条锐而深。按照恒星谱线形成的理论,宽而浅的吸收线形成于光球之中,锐而深的吸收线则形成于光球之外的所谓星周物质即包层中,锐而深的星周吸收线相对于光球宽线有一个紫移,相应的速度为10公里/秒说明包层正以此速度向外扩张。若包层中存在类似于对太阳风加速的机制或者锐吸收线形成的包层位于远离恒星光球的地方,就可把它解释为星风。事实上,在双星武仙座a的目视伴星的光谱中,也可看到锐的星周吸收线从谱线位移求得星周包层的运动速度达到10公里/秒。这就表明,在距离武仙座a主星至少700个天文单位的地方仍存在着吸收物质且物质的外流速度大于该处的逃逸速度(1~2公里/秒)。在其他的分光双星中,也观测到类似这样的现象。

此外,在0、B型超巨星(见恒星光谱分类)的光谱中,普遍存在所谓的天鹅座P型星的谱线轮廓,即发射线旁边出现紫移的吸收线。在10002000埃之间的紫外光谱中,从吸收分线的位移可知视向速度为1,400公里/秒,甚至达3,000公里/秒。上述观测资料表明,这些星正在抛出热的气壳,以每秒上丁公里的速度向外膨胀。这种现象可认为是存在星风的间接观测证据。

对星风的起源和物理过程目前尚未完全了解。一般认为,在0、B型星中,快速自转和辐射压对星风的形成起着重要作用。至于冷巨星星风的起源,目前存在两种理论。一种理论认为,星风类似于太阳风,是由于某种波(例如声波等)的能量不断输送给色球一星冕而形成的另一种理论认为,星风是由于接近恒星光球处的尘埃受恒星本身辐射压驱动而形成的。可能存在尘埃的地方是:

①恒星光球,色球与星冕之间温度极低的区域②星周包层中距恒星某个距离处,由于下面物质的膨胀以及辐射的损失而使物质足够冷却,达到在适当压力下气态——固态相变的温度范围。星风起源理论还存在很多问题。事实上,甚至太阳风的起源问题也仍然是太阳物理中最困难的问题之一。

有的恒星因星风而损失的质量是很小的,例如太阳的质量损失率是每年2x1014太阳质量,不足以影响恒星内部结构和演化进程。然而,星风会不断地带走恒星的自转角动量,从而对自转起着制动的作用。

星风对恒星演化有什么影响呢?目前仍在研究中。