资料来源:科学庭院
1908年6月30日,一个直径约30-50米的小天体在俄罗斯通古斯卡河上爆炸,相当于1000枚广岛原子弹,摧毁了2000多平方公里的森林。许多人在距中心区70公里的范围内被烧毁,欧洲的许多灯熄灭,造成黑暗和恐慌。这是上个世纪地球上最严重的小天体撞击事件。2014年,女王成员、天文学家布莱恩梅、B612基金会丹妮卡雷米、阿波罗9号宇航员拉斯蒂施韦卡特和电影制作人格里格理查特共同发起了小行星日。2016年,联合国正式将6月30日列为国际小行星日。
通古斯卡事件中的树木倒塌(照片来源:列昂尼德库利克探险队)事实上,流言蜚语造访地球并不罕见。根据科学家的研究,在地球的地质历史上,已经有22次不同程度的灭绝,其中至少有11次与小天体的撞击有关。自新生代以来,已有6500万、3400万、1500万、240万、110万和70万年前的小天体撞击地球的事件。例如,恐龙的突然灭绝是由小行星撞击地球引起的。
那么,我们如何对待这些不速之客呢?
谁在窃窃私语?
飞往地球的小天体包括小行星和彗星。小行星和彗星都围绕太阳运行。不同之处在于彗星含有更多的挥发性物质,当它们接近太阳时会有一条明亮的尾巴。
小行星(上)和彗星(下)(图片来源:mikesastrophotos.com维基百科)小行星是太阳系形成之初的残余。如果把太阳系的形成比作建造一座高楼,那么小行星就是高楼建成后剩下的建筑材料。小行星体积小,没有气候变化和地质活动,如大气、火山、地震等。所以它们仍然保留着太阳系形成之初的原始材料。根据科学假说,地球上的水可能是由小行星撞击造成的,支持地球早期生命起源的关键物质也可能来自小行星撞击。因此,对小行星的研究对于揭示太阳系的起源和早期演化、地球上生命的起源和水的来源具有重要意义。
截至2020年6月,已发现近100万颗小行星。其中,大多数小行星分布在火星和木星之间的小行星带,被称为主带小行星。一些科学家推断在火星和木星的轨道之间应该还有另一颗行星,但是在木星的引力干扰和撞击下,这颗行星的胚胎进化成了一个小行星带。
主带小行星(红色)和近地小行星(蓝色)(图片来源:美国航天局)小行星带中的一些小行星与木星的轨道运动产生共振,在木星的引力扰动下,将从火星和木星轨道之间进入地球轨道附近。在4500万公里(约0.3天文单位)内进入地球轨道的小行星通常被称为近地小行星。
根据轨道分布,近地小行星可分为四组:阿穆尔、阿波罗、阿登和阿提拉。
近地小行星(图片来源:美国宇航局)更多的小行星分布在地球轨道之外,与地球轨道没有交集。
阿波罗小行星的轨道近日点在地球轨道内,远日点在地球轨道外,平均轨道半径大于地球。阿波罗小行星的轨道和地球轨道相交,因此有撞击地球的可能性。
阿登小行星的轨道近日点在地球轨道内,远日点在地球轨道外,平均轨道半径小于地球。阿登小行星的轨道和地球的轨道相交,也有撞击地球的可能性。
阿提拉小行星分布在地球轨道内,与地球轨道没有交点。
应该注意的是,在复杂环境因素的作用下,如天体重力、太阳风、热辐射等。小行星的轨道将会改变,对地球没有威胁的阿莫尔小行星可能演变成可能撞击地球的阿波罗小行星。
小行星撞击会带来什么危害?
6500万年前的那一天,如果一只恐龙碰巧站在北美仰望天空,它会看到一颗星星越来越亮。事实上,它是一颗以每秒20公里的速度向地球飞去的小行星。不久,天空像白天一样明亮,直径约10公里的小行星穿过大气层,坠入墨西哥的尤卡坦半岛海湾。
这颗小行星撞上了一个直径约180公里的巨大陨石坑,释放出相当于10亿颗广岛原子弹的能量。高速撞击挖掘出大量海底物质,并将它们抛入平流层。一场巨大的海啸吞没了整个墨西哥湾,海岸变成了一片汪洋。尤卡坦半岛方圆2400公里范围内的大气变热,导致巨大的森林火灾。随着地球的旋转,地球70%的森林被点燃。
尤卡坦半岛奇克苏鲁伯陨石坑艺术重建图(资料来源:德特勒夫范拉文斯瓦伊/科学)尘埃和烟雾弥漫在平流层,地球表面被浓烟覆盖