小行星撞击地球之时

世界末日小行星：科学家们作出预言，宽 7 英里的空间岩石

将于 11 月 11 日撞击地球！这不是第一颗威胁地球的小行星，然而，这也许是最后一颗！

1993 年 7 月 20 日的《世界新闻周刊》这样写道。然而，11 月 11 日这一天瞬间即逝⋯⋯地球仍然在转动。由于小行星并未对人类构成严重威胁，这种预测充其量是戏剧般的言过其实。然而，它提出了一些重要的问题，例如：人类是否会遇到诸如被小行星撞击的危险？这些小行星与来自空间的其他星体是否会与地球碰撞，并产生严重后果（如果称不上灾难性后果的话）？

夜闯地球的不速之客

小行星碰撞地球无疑会产生灾难性后果，而且已经产生这种后果。人们普遍认为，是小行星与地球碰撞造成恐龙灭绝；在过去 5 亿年里，地球

上有过另外 4 次生命大灭绝时期。这类碰撞实际上支配着地球上的生物进化进程。

小行星是“较小的行星”，是太阳系内质量从未达到足以成为九大行星之一的天体。这些小行星由石头（石型）、碳（碳型）或金属（金属型） 组成；它们按其所在部位列入以下 3 类中的一类：

1. 小行星带：位于火星与木星之间的一个空间区域。在该区域中，小行星以接近圆形的轨迹围绕太阳运行。多数小行星，尤其是最大的小行星都是该小行星带的成员。

2. 特洛伊小行星：与木星在同一轨道上的 2 个星团，其中一

个星团在木星之前 60 度，另一个星团在木星之后 60 度。这些小

行星是用特洛伊战争（古希腊人与特洛伊人之间的 10 年战争—— 译注）中的英雄命名的，例如赫克托耳和内斯特。

1. 不规则的小行星或阿波罗小行星：绕太阳运行时穿过地球轨道、且自身轨道明显伸长的一群小行星。这类小行星以古希腊与古罗马神话中司阳光之神阿波罗命名，它是有待发现的这类小行星中的第一颗。（还有人们不太熟悉的其他类不规则小行星， 这些小行星穿过火星——爱神——主要在地球轨道内的星体—— 阿托恩的轨道。）

在这 3 类小行星中，对地球有危险的是阿波罗小行星。这些小行星在穿过地球运行轨道时（这些小行星通常每隔若干年穿越地球运行轨道一次），有可能与地球碰撞。它们主要是石型小行星，其平均直径略超过半英里（0.8 公里）。其中，最大的小行星直径为 24 英里（39 公里）；最新发现的最小的小行星，其直径不到 20 英尺（6 米）。迄今已发现近 200 颗阿波罗小行星，而且这个数字以每个月增加好多颗的速度增长。据天文学家估计，那儿可能有 4200 颗穿越地球运行轨道的小行星，小行星数量之多足以发生小行星撞击地球并对地球产生全面影响。

地球与小行星发生大碰撞的危险并不大，但存在这种危险，也就是说， 那些数百万年或数千年才会有一次的低概率事件竟然也会发生。那么发生

这类碰撞的具体次数是多少呢？

碰撞次数与碰撞规模

小行星碰撞在诸如水星和月球等星体的表面留下永存的地质记录。利用小型望远镜，甚至双筒望远镜观测月球，可看到来自空间的不速之客无数次碰撞月球留下的凹陷与伤痕。然而，在地球表面上并未留下这种不可磨灭的记录。其原因是地球的大气层使很多闯入地球的小行星燃烧或者使它们在尚未落到地球表面上就爆炸。即使发生了碰撞，碰撞的伤痕也会逐渐消失，而且陨石坑变得平滑。众所周知，地球与水星或月球不同：地球上有风和水；水流过地球表面或雨落到地球表面上。随着岁月的消逝，风和流水起到砂纸一样的作用，将小行星与地球碰撞在地球表面形成的凹凸不平磨光。这个过程叫侵蚀。

即便小行星与地球碰撞处受到侵蚀的作用，地质学家仍然认出了在地球上约有 130 个受到小行星碰撞而产生的陨石坑。这类陨石坑的数字每年约增加 5 个～6 个。地球上密密麻麻地布满了这类陨石坑。例如，位于南非的弗雷德福陨石坑（直径 10 公里），位于德国的里斯构造陨石坑（直径

24 公里），位于美国亚利桑那州的巴里杰构造或陨石坑（直径 1.2 公里）。最大的撞击陨石坑在加拿大的安大略，其直径为 124 英里（200 公里）。

随着侵蚀作用继续消除这种地质学记录，越来越难以估计出地球曾与小行星碰撞的次数。然而，地质学家和天文学家依据其对小行星的运行轨道研究以及严密观测其他行星和月球的表面特点，已作出大致的近似估计。表 1 列出他们所作的估计，这些数字将撞击次数与小行星的大小和破坏能力联系起来。然而，依据小行星的速度和组成，以及小行星进入地球大气层的角度，这些数值会有很大差异。小行星进入地球大气层的速度通常约为 10 英里/秒（16 公里/秒）或 36， 000 英里/小时（即 58，000 公里/小时）。多数小行星（其直径为不超过 150 英尺）在大气层高处爆炸， 基本上不造成破坏，或根本不造成破坏。这些是了解某颗小行星的破坏能力的关键。“石头”与“金属”相比，通常在大气层更高处爆炸，而且爆炸来得更快些，造成的破坏更少些。正如表 1 所示，如果一颗直径为 150 英尺的小行星撞击地球或者在地球表面附近爆炸的话，它会产生相当大的破坏力。

据认为，环绕地球运行的月球也许是地球与一颗很大的小行星之间发生间接撞击的产物；这颗小行星也许有火星那样大（直径为 4000 英里，即

6400 公里），人们通常将其称作小行星或行星。这次碰撞发生在地球形成初期，从地球（和这颗小行星）中炸出的物质后来堆积成月球。

表 1

*本表所述核弹爆炸指释放能量为 100 万吨TNT 的一次爆炸。其爆炸威力比二战结束时投放到广岛与长崎的原子弹的威力大 50 倍。

靠近地球的小行星

在将近 100 年内，地球上没有发生过一起地球大气圈外的大碰撞。最

近发生的一次是通古斯事件。1908 年 6 月 30 日，在西伯利亚中部通古斯

地区的一片森林突然消失了。那是一个 800 平方英里（超过 2000 平方公里） 的地区，树木被烧焦并被撞倒。多年来，科学家们对这起破坏性事件的原因进行争论。最合乎逻辑的说法是地球与一颗小行星发生了碰撞。然而却找不到一个撞击陨石坑，只能作出种种异想天开的推测：例如遇到一块反物质或一个很小的黑洞，或一个有敌意的不明飞行物。

最新的，也许是最好的解释是克里斯托弗·奇巴及其在加州芒特维尤的美国宇航局埃姆斯研究中心的同事们提出的。这种解释认为，造成通古斯事件的原因是一颗石型小行星（其直径为 150 英尺，即 46 米，大体有半

个足球场那么大）在地球的大气层内变热，并在地球表面上方约 5 英里（8 公里）处猛烈爆炸（因而未出现由陨星撞击而成的撞击坑）。爆炸冲击波将该地区的数十万棵树夷平。如果通古斯小行星是金属型（铁）小行星， 而不是石型小行星，则它会撞击地球表面，留下美国亚利桑那州的巴里杰陨石坑那样大小的坑，而且会造成大得多的破坏。

1908 年以来，这方面的情况较平静。1965 年 3 月 31 日，在加拿大西

南部的雷维尔斯托克市发生一起流星事件。数千人看到一颗大流星（一块星际碎片，其尺寸还不足以称得上小行星）在地面上空约 20 英里（32 公里）处爆炸。它的爆炸威力为 2 万吨 TNT，与二战期间在广岛和长崎上空爆炸的原子弹的威力大致相当。然而，幸好该流星爆炸时高度较高才没有造成生命损失（相比之下，通古斯小行星的爆炸能量为它的 1000 倍，爆炸时离地面的高度仅为它的四分之一）。

最近几年，人类曾多次从几乎是灾难性的流星事件中死里逃生。1968 年 6 月 14 日，一颗名叫伊卡鲁斯（小行星 1566 号——译注）的阿波罗小行星（伊卡鲁斯是希腊神话中的人物，他带着人造翅膀飞行，因离太阳太近而死亡；该小行星用他的名字命名）飞到距地球还不到 370 万英里（600 万公里）处。1989 年 3 月，1989FC 小行星与地球相距不到 69 万英里（110 万公里），这个距离比地球与月球之间的距离的 3 倍略小些。该小行星比

伊卡鲁斯小行星略小些，但比通古斯小行星大 1000 倍。如果这颗小行星即便以 7 英里/秒（11 公里/秒）的速度撞击地球（这个速度并不高，大约是子弹射速的 2 倍），就会造成很大的破坏。它会飞快地穿过大气层坠毁， 而且在不到1 秒钟内汽化。爆炸和随后出现的冲击波会将周围155 英里（250 公里）范围内之上的一切都夷为平地。如果它撞到水面上，就会产生海啸， 将全世界的沿海地区都淹没，淹死的人会不计其数，造成数不清的财产损失。

1991 年 1 月中旬，一颗编号为 1991BA 的小行星与地球相距还不到10.6 万英里（17 万公里）。这个距离还不到地球与月球之间的距离的一半，用天文学上的说法，这颗小行星几乎撞击地球。这颗小行星并不大，它的直径只有 30 英尺（9 米），是当时发现的穿越地球运行轨道的最小的小行星。然而，如果这颗小行星以每秒 15 英里～20 英里的速度撞击地球，或靠近地球时爆炸，其爆炸威力比广岛或长崎上空核爆炸的威力还大，而且很可能摧毁某个城市的绝大部分。

与彗星相撞

小行星并不是太阳系中尺寸很大、对地球造成撞击威胁的唯一天体。彗星，尤其是那些以其椭圆形运行轨道运行穿越绕太阳公转轨道的那些彗星也可能与地球碰撞。我们在《流星雨：陨石降雨般陨落》一文中已谈到这些彗星，这些彗星导致地球每年发生流星雨。

斯威夫特-塔特尔彗星是最近出现动荡的一种特别的彗星，它造成每年8 月中旬出现的英仙座流星群。该彗星围绕太阳运行，因而每隔一百三十年左右穿过地球的运行轨道。该彗星最近一次穿过地球的运行轨道是在1992 年，据天体物理学家估计，它将在 2126 年再度出现。早先对它的轨道运动所作的一系列计算促使国际天文学联合会于1992 年10 月宣布，2126年 8 月 14 日该彗星与地球碰撞的概率为万分之一；据认为这类碰撞会造成

全球性动荡：广泛的死亡和破坏，文明社会的毁灭。截止 1992 年 12 月初， 科学家对已收集到足够的其他数据加以研究来排除这种甚至非常小的可能性。

尽管人们将彗星和小行星看作是独立的实体，但这两者之间仍然有联系。彗星基本上是中心部分为很小的岩石结构的大雪球。当彗星飞近太阳

系内部并围绕太阳运行时，冰块汽化，有些物质消失。在长达数千年，乃至数百万年的漫长岁月里，彗星会失去其所有冰块，变得不再存在。这些彗星由岩石构成的中心会继续在其围绕太阳运行的轨道上运行。据认为， 至少有一些穿过地球绕太阳运行轨道的阿波罗小行星是不再存在的彗星的石头结构的残余物。其他则可能是来自己设法脱离火星与木星之间的小行星带中的小行星。

阿波罗小行星本身并非永久存在。小行星在穿越地球和其他行星的运行轨道时，它们自身的轨道发生变化，最终它们与这些行星中的一颗发生碰撞。1994 年 7 月 16 日至 22 日期间，发生过一次或多次这类碰撞。一颗

名叫休梅克-利维 9 号的彗星的残余物（它已碎成数十个大块与数千个小块）与木星碰撞。这是人类看到的首次这类碰撞。尽管从地球上用一具一般的望远镜就可以看到这次碰撞的结果（对木星这颗大行星根本没有造成任何破坏），然而它所具有的破坏力则远远超过地球上爆炸过的所有核武器。幸亏，休梅克-利维 9 号彗星选择与木星相遇，而不是选择与地球相遇。

始终保持警觉

据位于美国亚利桑那州塔克森的行星科学研究所的克拉克·查普曼和位于加州的美国航宇局艾姆斯研究中心的戴维·莫里森说，具有全面影响的小行星/彗星猛烈撞击地球的概率大体上为每 30 万年出现一次。对寿命为 75 岁的人来说，遇到这类大碰撞的概率为 1/4000。查普曼和莫里森还将人遇到小行星/彗星撞击地球的死亡率与美国其他意外死亡原因作比较

（详见表 2）。

表 2 美国的意外死亡概率

出处：《自然》，1994 年 1 月 6 日

地球与小行星/彗星的碰撞次数当然是统计数字。下一次大碰撞有可能在 50 万年内或 5 年内。然而，这使人们确信：在不太遥远的将来（按地质学时标计算），地球与一颗小行星或彗星之间将会发生一次灾难性碰撞。地球上的气候将会发生明显变化，世界的生态平衡将会被永久打乱。地球

上大部分植物与动物的生命将逐渐减少，乃至灭绝。在这类事件发生后一个时期，文明社会本身也许无法生存。要让人们都了解会出现这些严重后果，那么我们准备采取什么措施来防止这类后果呢？

可惜拿不出太多的防范措施。此时此刻，有相当多的人一直在“密切关注”。这些人中有尤金·休梅克和他的妻子卡罗琳；她与戴维·列维是休梅克-列维 9 号彗星的共同发现者，还有一些志愿者。在这些志愿者中， 是一个名叫亨利·霍尔特的志愿者首先发现 1989FC 小行星的，而且以亚利桑那大学为基地的小型空间观测计划课题组一直在连续监视天空。1990 年，空间观测课题组在亚利桑那国家观测站的 36 英寸的望远镜上安装了一个灵敏度很高的叫电荷耦合器件的电子探测器。它可以探测到在照相胶片上出现的很暗淡的物体。利用电荷耦合器件增强的仪器可观测直径为 16 英尺（5 米）的小行星（这些这样大小的小行星接近流星体的尺寸。这样大小的界线很模糊）。

到 1993 年 6 月为止，空间观测课题组已识别直径比半个足球场还小

的、穿越地球运行轨道的 12 颗小行星；这些小行星仍然能造成重大破坏。他们的观测结果还表明，每年都有很多物体撞击地球；这些物体的爆炸能量都与在广岛/长崎爆炸的原子弹相当。秘密军用卫星收集的数据表明，爆炸次数每年达到 80 次左右（它们一般不引人注意，因为它们在大气层高空爆炸。如果它们的爆炸位置低一点，人类就会遇到很大的麻烦）。

很多天文学家都认为，仅仅用一台灵敏度很高的大型电子望远镜扫描天空以发现穿过地球大气层的小行星还不够。据尤金·休梅克说，在地球周围部署千台这样的装置可发现 10 年内可能给地球带来危险的小行星或

彗星中的 90％（美国宇航局的一群科学家们于 1992 年 1 月提出要建立一

个名叫空间卫兵观察的预警系统；该预警系统由 6 台大型望远镜组成，可监视闯入星际空间的小行星或彗星，但是他们的提议一直没有得到批准）。一旦发现这些小行星或彗星中的某一颗将向地球飞来，就可以用高能炸药将其引爆，从而使其改变飞行方向或将其炸成碎片。我们已拥有可将它拉离地球的技术。

卓有成效地实现空间观测 10 年计划所需的总费用约为 2000 万美元，

就是说每年费用为 200 万美元。这笔费用可以由全世界有关国家分担，因为这个问题是一个全球性的问题。这是一笔很小的费用，在美国宇航局的预算中只是很小的一部分；这笔钱可确保文明社会以及人类社会中的物种的生存。

只要想象一下，如果在 6500 万年以前已实施小行星/彗星撞击地球早期探测与拦截计划（当然，这需要有人始终将其管好），那么在地球上也许还会有活着的恐龙。

（黄海元 译）