徐永煊 《大自然探索》 2008年第04期
2007年年底， 天文学家宣布， 一颗名为“ 2007WD5”的小行星有可能撞击火星。据推测，撞击的概率为175。引人注目的是，这颗小行星与1908年落在西伯利亚通古斯地区的一颗小行星的大小相近，而那次撞击所释放的能量相当于一颗1500万吨级的原子弹，撞击最终导致6000万株树木死亡。那就是著名的通古斯大爆炸事件。实际上，类似通古斯大爆炸那样的天地大碰撞，无论在地球上还是在地球外，都一直在发生着。为了避免撞击造成可怕后果，科学家想出千方百计，以期减轻或消除其危害。
上篇撞击故事
天降不明物体
2007 年9 月15 日，在秘鲁南部高原上的咯咯湖附近，空中突然落下一个不明物体，它在着陆前发光燃烧，尾部冒出滚滚浓烟，落地时在地面上砸出一个13 米宽、3 米深的大坑，砸出的泥土飞出250 多米远。
咯咯湖位于秘鲁与玻利维亚交界处，人烟稀少，平时很少有人来这里。听说降下了不明物体，几十个好奇的秘鲁人前来观看，不料他们后来都出现了头痛、恶心和呕吐等症状。怪了，看上一眼怎么就会染上疾病？一时间传闻四起，给这个神秘的飞行物蒙上了神秘的面纱。
调查发现，这个不明飞行物坠落处的地面和地下都有放射性，而且有稀有金属铱。科学家据此估计，这个飞行物是流星。流星撞击地面岩石产生高温，释放出放射性元素，人们吸入后得病。
无独有偶，2007 年1 月2 日，在美国新泽西州也发生了类似事件。一个金灿灿的物体从天而降，砸烂一户人家的屋顶，穿越天花板，落在浴室的地面上，然后从地面弹起打进墙壁里，所幸没有伤人。美国联邦调查局对这个物体进行取样检查后，认定它不是飞机碎片。实验室检测表明，样品带有磁性，但没有放射性。现在多数人认为，这起事件也是流星所为。
恐龙灭绝事件
天体撞击地球事件自古有之。
6500 万年以前，地球上到处都有恐龙活动。然而，在白垩纪与第三纪分界的地质时期内，恐龙突然灭绝了，消失得无影无踪。今天，当人们从岩土里挖掘出恐龙的化石时，才知道6500 万年前的地球上曾经生活着无数恐龙。曾经统治地球的恐龙怎么会一下子就灭绝了呢？是什么力量导演了这一历史悲剧呢？
科学家注意到：恐龙灭绝事件发生在6500 万年前，月球上的第谷环形山形成于大约1.1 亿年前，这两个事件发生的地质时期相同。科学家认为，两者都可能与火星轨道外的两颗小行星发生撞击有关。这两颗小行星发生撞击后，生成了大约14 万块直径超过1000 米的碎片，其中有300 块的直径在10 公里以上。这些碎片通常被称为“K-T 撞击体”。
小行星撞击产生的碎片大多数或者被太阳吸引过去，或者按照一定轨道运行，对地球不构成威胁。然而，飞进内太阳系的大批碎片却对地球、火星、月球等造成了威胁。科学家认为，在几百万年内，一些“K-T 撞击体”撞击了地球、月球和火星，造成一系列撞击事件，其中一块直径约170 公里的巨大碎片在地质史上的白垩纪与第三纪分界时期袭击了地球，制造了恐龙灭绝事件。另一块直径约60 公里的碎片落到月球上，撞出了第谷环形山。
上述观点在刚提出时，还仅仅只是一种猜测。为了查明恐龙灭绝与小行星撞击地球之间的关系，科学家在地球上精心寻找撞击留下的痕迹，但他们未能如愿。直到1980 年，一支石油勘探队在墨西哥尤卡坦半岛上的希克苏鲁伯村发现了一个巨大的“坑”。科学家认为，这个坑作为6500 万年前杀死恐龙的撞击事件的发生地有70％的可能。最近，美国宇航局在航天飞机上拍摄了尤卡坦半岛的高分辨率地形图像，在绘出三维地球测量图后，撞击坑遗迹清晰可见（下图）。
那么，撞击是如何造成恐龙灭绝的呢？科学家设想了三种可能：一是撞击把大量尘埃抛到大气中，遮住阳光，阻碍植物生长，恐龙因缺乏食物最终全被饿死；二是撞击释放出大量硫磺，引发全球硫酸云，遮蔽阳光，空中降下硫酸雨，恐龙不堪恶劣环境的折磨全部死亡；三是撞击释放出巨大的热量，在全球点燃熊熊烈火，恐龙在大火中被烧死。总之， 不管恐龙灭绝的原因是什么，都与陨星撞击地球有关。
通古斯大爆炸
1908 年6 月30 日清晨，一个巨大的火球在俄罗斯西伯利亚人口稀少的通古斯地区爆炸，夷平了面积达2000 平方公里的一个长条状森林带，释放的能量相当于1000 枚1945 年在日本广岛上空爆炸的那枚原子弹，爆炸所产生的爆震波环绕地球转了两圈。这一事件被称为“通古斯事件”。
通古斯事件是萦绕在科学家心头百年之久的科学之谜。为了揭开谜底，科学家进行了多方面的调查。目击者说，他们在爆炸前见到一个巨大的火球从印度洋上空越过喜马拉雅山群峰，向东北方向飞去。在戈壁滩上赶骆驼的人在见到这个硕大无比的火球时，被吓得一个个匍伏在地，叩头祈祷。爆炸时，冲天的火光在800 公里外都能看见，隆隆巨响在1000 公里之外也能震动耳膜，在60 公里外耕作的农民被强大的冲击波掀翻在地，在240 公里外的马被击倒。根据这些现象，多数科学家认为通古斯事件是流星体爆炸事件。可是，在爆炸区域既没有找到爆炸的碎片，也没有发现爆炸产生的坑。因此，也有科学家对流星体爆炸的观点提出了质疑。
通古斯事件引起了世界上许多国家的科学家的注意，他们纷纷组织科考队前往“爆炸点”进行考察，但一直未能做出令人信服的解释。在距离爆炸中心8 公里的地方，有一个湖泊叫“切利湖”。1999 年，意大利科学家朗格率领一个科考队来到切利湖进行考察。科考队员们利用声像仪器扫描湖底，并挖取湖底的淤泥样品进行分析，目的是寻找落在淤泥里的来自地球以外的粒子。他们最终没能捕捉到来自地球以外的粒子，但却在湖底发现了一个盆地。从取自湖底的沉积矿床样品看，这个盆地是一个撞击坑。不过，通常的撞击坑是圆形的，很深，边缘有凸起的剩余物，而切利湖湖底盆地是一个约长500 米、深50 米的长条沟渠状的浅“坑”，也没有典型的撞击坑周围那种凸起的剩余物。所有这些都暗示这个盆地的成因与撞击无关。
为了进一步弄清切利湖湖底盆地的成因，接下来，这支意大利科考队进行了计算机模拟分析，结果显示：从爆炸点飞起的碎片最后钻进泥土，在那里“耕”出了一个长条状的矿床；切利湖很可能位于天体着陆时的运行轨迹上，当天体在沼泽地上着陆时，溅起了松软的泥土，使地下冻土层融化并释放出大量二氧化碳、水蒸气和甲烷，这些气体使撞击产生的坑扩张变形，最后形成了形状和大小都与典型的陨击坑不同的湖底盆地。换句话说，切利湖湖底盆地的异常形状是被爆炸碎片“耕”出来的。
如果说通古斯事件就是天体爆炸的结果，那么为什么在地面没有留下爆炸坑呢？天文学 家的回答是，这颗近地天体的爆炸地点不在地面，而是在1 万米高空中。如果这颗近地天体是小行星，那么留下来的碎片很可能深埋在湖底下面；如果是彗星，则在更深的矿物中能找到它的化学“标签”。朗格是被公认的科学界权威人士，为了进一步确认“肇事者”，他将再次前往西伯利亚进行考察，以获取更多的证据。
“达克拉玻璃”
通古斯事件虽然可怕，但毕竟发生在一个世纪以前，也没有造成人员伤亡。那么，最近有没有类似事件发生呢？至少在木星上发生过。1994 年，一颗名叫“苏梅克- 刘维”的彗星就撞到了木星上。正是这次撞击事件提醒凸起的剩余物，而切利湖湖底盆地是一个约长500 米、深50 米的长条沟渠状的浅“坑”，也没有典型的撞击坑周围那种凸起的剩余物。所有这些都暗示这个盆地的成因与撞击无关。
为了进一步弄清切利湖湖底盆地的成因，接下来，这支意大利科考队进行了计算机模拟分析，结果显示：从爆炸点飞起的碎片最后钻进泥土，在那里“耕”出了一个长条状的矿床；切利湖很可能位于天体着陆时的运行轨迹上，当天体在沼泽地上着陆时，溅起了松软的泥土，使地下冻土层融化并释放出大量二氧化碳、水蒸气和甲烷，这些气体使撞击产生的坑扩张变形，最后形成了形状和大小都与典型的陨击坑不同的湖底盆地。换句话说，切利湖湖底盆地的异常形状是被爆炸碎片“耕”出来的。
如果说通古斯事件就是天体爆炸的结果，那么为什么在地面没有留下爆炸坑呢？天文学家的回答是，这颗近地天体的爆炸地点不在地面，而是在1 万米高空中。如果这颗近地天体是小行星，那么留下来的碎片很可能深埋在湖底下面；如果是彗星，则在更深的矿物中能找到它的化学“标签”。朗格是被公认的科学界权威人士，为了进一步确认“肇事者”，他将再次前往西伯利亚进行考察，以获取更多的证据。
“达克拉玻璃”
通古斯事件虽然可怕，但毕竟发生在一个世纪以前，也没有造成人员伤亡。那么，最近有没有类似事件发生呢？至少在木星上发生过。1994 年，一颗名叫“苏梅克- 刘维”的彗星就撞到了木星上。正是这次撞击事件提醒从哪里来呢？在当时的技术条件下，唯一来源只能是陨星撞击。也就是说，达克拉玻璃很可能与陨击事件有关。这一推测很快得到了证实：加拿大地质学家奥新斯基在分析达克拉玻璃样品时发现，样品中含有陨星撞击的“标签”——一串熔石英。他肯定地说，达克拉玻璃正是陨星撞击的结果。
人们不仅在达克拉找到了玻璃矿，而且还在相隔数十公里的沙漠里找到了同样的矿。这进一步表明，“制作”玻璃的陨击事件不是很小的事件，而是一次大质量陨星撞击事件，因为只有大质量陨星的撞击才有可能在很大范围内产生高温。但是，规模如此巨大的陨击通常会产生直径超过1000 米的撞击坑，可人们在这个地区并未发现撞击的痕迹。这是为什么？科学家在分析观测资料后指出，这个事件就像通古斯事件一样，爆炸发生在地球上空的大气中，巨大的陨星在进入下层地球大气之前就土崩瓦解了。正是这种大气中的爆炸，才使爆炸范围能够连续往下延伸，从而连续向地面提供气体脉冲，使沉淀物玻璃化。
从达克拉玻璃中，我们看到了陨星撞击的副产品——玻璃。其实，在撞击时，撞击体同撞击点上的岩石融合，有时还会在撞击地区生成丰富的稀有金属元素铱、锇、铂和钯等。在萨德伯里撞击坑中还发现了另外两种金属元素：镁和镍。
相关链接
撞击实证
陨石坑在太阳系是司空见惯的，因为凡是具有固体表面的天体都可能被外来天体撞出陨击坑。陨击坑是行星和卫星表面最突出的特征，是巨大陨星（小行星或彗星）猛然轰击形成的地质结构，直径一般在几米到几千公里。地球上大大小小的陨击坑不计其数，它们大多在板块结构和火山等地质过程的侵蚀下隐形匿迹，留下来的只是一些较大撞击的遗留物。地球上最著名的陨击坑有如下一些。
1. 美国亚利桑那州的巴林杰陨击坑。它是知名度最高、第一个被证认为流星撞击地球的遗迹。
2. 南非中部自由州省的沃里德堡陨击坑。它是世界上最大、最古老的陨击坑，直径为250 ～ 300 公里。形成时间大约在20亿年前。
3. 墨西哥尤卡坦半岛上的希克苏鲁伯陨石坑。单从地表地貌是几乎看不出这个陨击坑的，因为它深埋在1100 米厚的石灰岩底下。这个陨击坑之所以著名，就在于造成这个坑的天体很可能就是6500 万年前恐龙灭绝的元凶。这些灰岩坑是希克苏鲁伯陨击坑的一部分。
4. 加拿大新魁北克省的陨石坑。它被认为是地球上最漂亮的陨击坑。
5. 阿根廷的辽夸多陨击坑。它是陨星以小角度与地球相撞而形成的陨击坑，很有特色。
6. 澳大利亚的狼河陨石坑。这是一个小且年轻的陨击坑， 年龄在30 万年左右，直径875 米，四周的边缘高高突起，高出地面25 米，形状独特。
7. 加拿大的马尼夸根陨击坑。它可能由分裂成两块的小行星撞击而成，也是地球上形状保护得最好的陨击坑。
不光在地球上，在金星、火星以及一些有着固体表面的卫星上都可能有陨击坑。
金星金星表面笼罩在浓密的二氧化碳烟雾里，无法看清它的真面目，但可以想象金星上一定存在陨击坑。根据计算机模拟，金星高鲁伯克纳陨击坑非常明显。
火星火星上的陨击事件是由一块在地球南极发现的火星陨石揭示的。根据这块陨石推测，在火星历史的很早时期，火星上很可能温暖潮湿，不断有流体渗进岩石裂缝。年深月久，这些渗进流体的岩石发生变化，大约在36 亿年前形成了碳酸盐矿——岩石。1600 万年前，一颗小行星重重地撞击了火星，产生的力量把一块岩石碎片抛出火星。这块火星碎片在太空漫游了大约1.3 万年后，最终落到了地球的南极。这个事例告诉我们，火星上不仅存在陨击坑，而且存在复杂的陨击过程。
卫星月球表面满目疮痍，布满了陨击坑，其中著名的有贝利陨击坑、克拉维陨击坑和哥白尼陨击坑等。木星卫星“木卫三”和“木卫四”的表面上也有陨击坑，而且有陨击坑系列。在“木卫三”上有一个“恩克陨击坑”系列， 由13 个陨击坑组成。估计这是一颗彗星在木星引力作用下碎裂成13 块碎片，依次撞击“木卫三”形成的。据观测，在“木卫四”西经46 度、北纬35 度的地方有一个覆盖着13 公里长条状地区的陨击坑系列，其中最小的陨击坑直径约为130 米。
下篇保卫地球
未雨绸缪
小行星是太阳系的小字辈，它们中的大多数是在太阳系形成期间由石块形成的，只有大约3％的小行星由铁等金属构成。小行星的轨道大多位于火星和木星之间的广大区域，只有少数不守规矩的“特殊小行星”在火星或木星的引力作用下，才会闯进内太阳系，撞击地球、月球和火星。
据研究，假如未来地球遭遇小行星撞击，其后果将十分可怕，可能导致数以万计的生命死亡。意大利比萨大学的安德烈·米勒尼指出，“在未来100 万年内，直径1000 米左右的小行星撞击地球已不是可能，而是差不多一定会发生！”南非金山大学地质学家沃尔夫·雷姆德指出，1000 米直径的小行星能产生20 公里直径的撞击坑，能使一个英国大小的地区在撞击声中消失！科学家认为，小行星撞击地球的速率同它的大小有关，像导致恐龙灭绝那样大的撞击大约1 亿年发生1 次，足以引起海啸的撞击大约6.3 万年发生1 次，而规模较小的撞击出现的频率更高。
假如发生巨大的撞击，人类将付出代价，而具体付出多大代价取决于撞击发生的地点。若撞击发生在经济发达、人口稠密的地区，损失会很大；如果发生在人烟稀少的地区，损失可能较小。当然，人类不会因此灭绝，但造成全球性经济危机却是可能的。
在地质时间尺度上，小行星和彗星对地球的撞击是频繁的。撞击中它们塑造了地球的外形，制造了地球生命的繁荣和灾难。正因为近地天体撞击地球会带来很大的危险性，因此科学家千方百计地企图减轻和消除其危害。为此，美国宇航局制定了“太空预警”计划，1998 年又开始编制90％的直径在1000 米以上的近地天体表格，并评估它们中的任何一颗撞击地球的可能性。其他一些大国或组织也加入到这项工作中来，例如欧洲空间局制定了近地天体探测计划，南非建立了“国家工作组”，评估近地天体撞击地球的危险性，并考虑如何减轻撞击带来的影响。
目前，科学家已在地球附近发现了587 颗直径在1000 米以上、对地球有潜在危险的小行星。大多数研究者认为，这个数字还只是能造成全球灾难的小行星数目的下限，估计还有500 颗左右的小行星可能伤害地球。因此，在今后10 ～ 20 年内，科学家准备在1000 颗近地天体中，探测90％的直径300 米和97％的直径大于1000 米的小行星。
“未雨绸缪”往往能收到事半功倍的效果，防止小行星撞击地球的工作做得越早越好，做起来也越容易。大多数小行星如果曾经接近过地球，那么以后还会“回归”（以前来过太阳系的小天体再次来到太阳系被称为“回归”），并且可能与地球相撞。如果在它们再次接近地球以前就采取预防措施，所需的人力和物力将大大减少。2004 年6 月19 日，科学家发现一颗近地小行星，给它取名为“阿波菲特99942”。这是一颗直径约为320 米的较小的近地天体，科学家预测它将在2029 年4 月14 日4 时49 分最接近地球，届时它到地球的距离只有3 万公里，大约只有月球到地球距离的18。它在接近地球时，将在地球引力作用下改变轨道。到2036 年，它将再次回归，那时它到地球的距离就只有1000 ～ 5000 公里，因此很可能与地球发生碰撞！不过，如果我们能在2013 年以后在它走向地球的路上发现它，并在2029 年之前对它的轨道进行微小的修正，就能使它改弦易辙，偏离撞击地球的方向。由于这种轨道修正技术已经被人类初步掌握，所以我们无需担心“阿波菲特99942”引发灾难。
防范彗星
对地球造成威胁的不光是小行星，还有彗星。在一般人眼里，彗星是“假、大、空”天体，物质轻如鸿毛，其实那是指彗尾。一个完整的彗星由彗头和彗尾两大部分组成，彗头又分成彗核和彗发。彗核是彗星明亮的核心部分，彗发是彗核周围较为模糊的部分。
据1986 年在空间对哈雷彗星的探测，哈雷彗星的彗核是由尘埃和冰块组成的“脏雪球”。彗核与小行星的区别在于，小行星是带有小块冰的大块岩石，彗核则是带有小块岩石的大块冰。两者的相同之处是，它们都是天空流浪者，当它们游弋到地球附近时，都有可能撞到地球上，给地球生命造成巨大伤害。
小行星进入地球引力范围后成为耀眼的明星，常常抢夺媒体的头条新闻，防止小行星撞击地球的方案更是不计其数。但是，对于彗星撞击天体，除了1994 年苏梅克- 刘维彗星撞击木星时媒体有些报道外，很少在媒体上见到相关报道。这是为什么？答案是：彗星撞击地球的频率没有小行星高。大多数彗星是沿着较扁的椭圆形轨道绕太阳旋转的长周期天体，200 多年才环绕太阳运行一周。长周期彗星撞击地球的速率大约是每3200 万年1 次，因此我们难得见到它们与地球相撞，而大小与彗星相同的小行星每50 万年就可能撞击地球1 次。
彗星与小行星的相同点在于，两者撞击地球都可能造成广泛的破坏和人员伤亡。主要区别在于，长周期天体（如彗星）撞击地球的速度大于短周期天体（如小行星），一颗稠密的长周期天体撞击地球与一颗直径为1000 米的近地小行星撞击地球所产生的能量不同，而一颗直径为1000 米、密度为每立方米3000 千克的小行星以每秒20 公里的速度运行时，撞击地球的力量大约比全世界的核武库大15 倍。这样的能量与直径为500 米、质量为13 彗星质量的小行星以每秒60 公里的速度撞击地球时产生的能量相当。
目前，一些科学家正在研究如何保护地球不受彗星或其他近地天体的撞击，他们希望在近地天体撞击地球之前几十年就把它们探测出来；另外一些科学家则忙于计算，以便在将来设法使这些可怕的天体偏离原来的轨道，消除它们逼近地球的危险。
拦截方案
在对小行星和彗星进行探测的同时，科学家还千方百计地修筑“围栏”，以把这些天空来犯者堵在地球的“国门”之外。最初，科学家提出了两个方案。
1. 改变小行星航线。即发射一艘飞船登陆小行星，再点燃飞船发动机，利用飞船的反推力把小行星推出撞击地球的轨道。这是由一位美国宇航员提出的。他指出，美国宇航局有能力发射一艘飞船，在1 年内把直径200 米大小的小行星安全地推出原来的轨道。但仔细分析会发现这一方案行不通，理由是：小行星的表面是粗糙的，对它们的形状和物理性质我们知之甚少；小行星既在空间飞行，也在空间旋转，飞船要想在小行星表面登陆，必须事先做好两件事——弄清小行星的表面形状和性质（以便选择最佳的登陆位置）和补偿小行星的
自转运动（以便飞船安全登陆在小行星表面上）。然而，小行星的表面性状和自转速度都是未知的，在目前的科学水平下，我们很难得到这些知识。
2. 摧毁小行星。即用核武器把接近地球的小行星击毁。但是，这一方案对于较大的小行星是不合适的，因为摧毁较大的小行星需要用爆炸力巨大的核武器，而核武器势必给地球周围的太空带来可怕的核污染。换句话说，这是一个“前门驱虎，后门迎狼”的方案，它消除了小行星的撞击危险，却引来了核污染危害，而这是国际上明令禁止的。不过，如果撞击地球的天体不大，使用很小的核武器就能将它摧毁，也不妨试一试。
随后，科学家又提出了更多的方案。举例如下。
3．“缆绳”方案。即发射一艘飞船在小行星上空盘旋，利用大于小行星和飞船间引力的无形力逐渐推动小行星离开原来的飞行路线。
4. 导弹打击。意大利都灵天体动力中心的马可尼提出的方案很巧妙：用5 枚导弹发射体构成一组防卫体系，每一枚导弹都位于所谓的“拉格朗日点”上。在拉格朗日点上，地球和月球的引力大致平衡，因此每一枚导弹都维持在大致平衡的位置上。来到每一个拉格朗日点上的小行星都可以受到90 度方向的打击。
5. 强功率激光。俄罗斯科学家认为，大多数来到地球上空的小行星都可以用强功率激光加以破坏。为此，需要在地球轨道上布置10 ～ 12 个平台组成的集合体，并需要装备可以摧毁前来撞击地球的近地天体的大功率化学激光器。
6. 多弹头飞船。美国宇航局马歇尔空间飞行中心提出一个方案——小行星偏转器。小行星偏转器携带6 枚导弹，在接近小行星时一枚一枚地引爆导弹，将小行星推到足够远的地方，从而保护地球。小行星偏转器将由“阿里斯-5 号”火箭从低地球轨道上发射。它将在2020 年开始服务。
7. 太阳能收集器。在所有反击小行星的方案中，目前最被看好的是太阳能收集器。收集器很像一个轨道探测器，它在小行星附近建立一个站，用一块直径为100 米的膨胀膜把太阳光聚焦成一支“箭”，直接把能量射到小行星表面，加热小行星表面物质并使之蒸发。不过，这一方案比较费时，至少需要10 年时间才能把小行星推开。
综上所述，小行星和彗星等近地天体撞击地球的危险虽然存在，但已有许多防范和消除措施。在未来的岁月里，我们有足够的理由相信，只要人类共同努力，我们就一定能化险为夷，为地球营造一个长久和谐平安的生存环境。
（本文图片由美国宇航局和欧洲空间局提供） |
