絕非科幻：恐龍滅絕與美國宇航局的拯救地球計劃

導  讀

 

由於有恐龍滅絕的慘痛曆史，美國宇航局剛剛發射了一艘價值數百萬美元的飛船，是為了撞擊一顆小行星。這是保護地球免受殺手小行星襲擊的第一次試驗。

 

01. 恐龍大滅絕的原因

 

筆者曾經三次跟家人去墨西哥的尤卡坦（Yucatán）半島度假。著名的墨西哥度假勝地坎昆（Cancún）就在尤卡坦，而科蘇梅爾（Cozumel）就是尤卡坦東麵的一個小島，與坎昆隔海相望。尤卡坦有很多吸引我的地方：細膩的沙灘、瑪雅遺址和瑪雅文化、野生的尤卡坦火雞（Meleagris ocellata；是同分布於北美、感恩節家宴必備的火雞同屬中的兩個種之一），還有那裏的希克隕石坑（Chicxulub Crater）。

 

 

正是這個希克隕石坑，跟恐龍大滅絕有密切的關係，盡管恐龍滅絕的原因可能還包括氣候變化、疾病、植物群落變化和地質事件（如火山爆發）等。

 

對希克隕石坑的最新研究結果，曾是《科學》雜誌官網選出的2019年度十大科學突破之一。科學家通過分析這個193公裏寬隕石坑的岩層，終於使大家了解到，6600萬年前一顆小行星撞擊地球後24小時內的細節——撞擊導致了野火，引發了海嘯，並向大氣中噴射了大量硫，太陽被遮蔽，全球降溫，從而最終直接導致全球76％的物種（包括大型恐龍）的滅絕。

 

必須補充一點，並非所有恐龍都絕滅了，因為現代鳥類就是恐龍的後裔！雖然還有爭議，目前在生物學界的普遍共識是，鳥類是一群起源於中生代的手盜龍獸腳亞目恐龍（maniraptoran theropod dinosaurs）。鳥類和恐龍之間的密切關係，最早是在十九世紀在德國巴伐利亞州發現原始鳥類——始祖鳥（Archaeopteryx；德語Urvogel）之後提出的。熟悉德語的朋友知道，德語中“ur-”是“原始的”意思，而“Vogel”就是“鳥”。

 

記得我們中學時的生物課告訴我們，始祖鳥是鳥類的祖先，鴨嘴獸是哺乳類的祖先。這些說法其實都不正確。隻能說，始祖鳥和鴨嘴獸分別具有原始鳥類和哺乳類的一些特征。這是題外話。

 

02. 小行星撞擊地球

 

小行星和小行星碎片無時無刻不在撞擊地球，但大多數會在大氣中解體或以隕石的形式無害地墜落到地麵。美國宇航局已經確定了超過27,000 顆小行星，它們的軌跡使它們接近地球。令人擔憂的是，一些新的小行星可能會出現，可能會直接衝向地球——當它撞擊地球時，它會大到足以造成嚴重後果，就像撞擊希克隕石坑的那顆引起恐龍大滅絕的小行星一樣。如果再有類似的小行星撞擊地球，那對地球上大多數生命都可能造成的毀滅性的打擊。

 

太空科學家提出了各種各樣的想法來對抗來襲的小行星，他們想到了三種辦法：（1）用核武器炸毀小行星；（2）通過發射航天器與小行星一起飛行以利用引力牽引它、並改變它的軌跡；（3）發射飛船撞擊小行星。第三種辦法是迄今實施過或正在實施的唯一辦法。

 

 

03. 拯救地球計劃

 

11 月 23 日，美國宇航局就從加利福尼亞發射一個名叫“達特(DART)”的飛船。它的目標是一對共同穿越太空的小行星。這對小行星像雙胞胎，它們一起繞太陽公轉，同時每個都繞另一個運行。這兩個小行星名字分別叫“小雙Dimorphos”和“大雙Didymos”。小雙寬約 160 米，大雙比小雙大近 5 倍。

 

宇航局發射的達特將要撞擊的小行星是小雙。這兩個小行星都不會對地球構成威脅，但是科學家想看看他們用飛船撞擊小行星的方法，是否可以改變小行星的軌跡。如果成功，以後遇到類似的小行星向地球飛來，就可以用飛船撞擊它，以保護地球。

 

明年9月底或10月初，當飛船達特飛行大約10個月以後，兩顆小行星距離地球大約1100 萬公裏，飛船將以每秒6.6公裏的速度一頭紮進小行星小雙。撞擊應該縮小小雙的軌道，使其繞大雙一周的時間至少比以前快 73 秒。天文學家將在地球上使用天文望遠鏡，觀察小行星軌道的變化——當小雙在大雙的前後經過時，大雙的亮度將隨之變化。那麽根據望遠鏡中觀察到的大雙的亮度變化的時間，就可以推算出小雙繞大雙運轉的軌道和速度的變化。

 

根據飛船撞擊小行星的角度，它可能會揚起一小團灰塵和碎石。撞擊可能會在小雙表麵留下一個大約 10 米寬的隕石坑。與此同時，飛船殘骸的碎片可能會散落在小行星表麵，但飛船究竟將如何分解還有待觀察。

 

04. 飛船撞擊小行星的結果

 

研究人員將有機會得到答案，因為幾分鍾後，由意大利航天局資助的一個被稱為“利西亞立方LiciaCube”的小型探測器將飛過撞擊點的上方進行拍攝。利西亞立方搭乘在飛船達特上，將在撞擊前10天從達特中釋放出來，並飛到距離小雙55 公裏的範圍內。當利西亞立方呼嘯而過時，它攜帶的相機應該會發現塵埃雲，如果撞擊產生了，可能還有由此產生的隕石坑。

 

2026年，歐洲航天局的航天器將訪問小行星小雙，以拍攝撞擊地點的更詳細的照片。

 

飛船達特收集的數據，應該有助於科學家了解，這樣的撞擊如何影響小行星的軌跡，科學家可以根據收集的數據進行建模研究。但達特隻是一項涉及一種太空岩石的測試。科學家們希望今後試驗以更快的速度撞擊小行星，或者用多個撞擊器撞擊小行星，以便有效改變其運行軌跡。還需要做更多這樣的試驗。

 

許多其他航天器在生命的盡頭，都會被天文學家改變軌跡、撞入天空中的星星，但飛船達特有望成為第一個以拯救地球的名義撞擊行星體的航天器。

 

如果這項計劃成功，我們就不用擔心類似於恐龍大滅絕那樣的事件在地球上再次發生，畢竟那樣的撞擊很可能會導致地球上大部分物種、甚至包括人類的滅亡。

------

本文後部分內容基於《Nature》文章600：17-18 (2021)。

 

-----

作者簡介：植物學家，業餘寫寫科普、時評、遊記、散文。四川雅安市石棉縣人，蘭州大學學士，中科院成都生物所碩士，德國美因茨（Mainz）大學博士，美國密蘇裏植物園研究員。微信：gonggashan1，email：[e-mail]

[feiteng]

gongga shan:
@張旭－綿陽?@半個川娃娃?不對 溫室效應不是這樣的。我放一張圖，你們就明白了

gongga shan:
[Photo]

gongga shan:
小行星撞擊地球後的塵埃能遮天蔽日，導致氣溫下降，加上有毒氣體，使得大部分恐龍滅絕。在溫室效應中，太陽光能穿過溫室氣體啊

gongga shan:
雖然溫室氣體也減少一小部分陽光到地球上

zhang xu:
@張麗兵_石棉?是不是可以理解為如果二氧化碳濃度達到一定程度，反射的太陽光小於了射入的陽光，溫度就會降低？

gongga shan:
@張旭－綿陽?不會。溫室氣體的總的效果是讓地球升溫，就像一個封閉的玻璃房

gongga shan:
完全沒有科學根據

zhang xu:
至於恐龍滅絕科普一下，爬行動物孵化，孵出的幼體性別受溫度影響。恐龍滅絕可能是長期低溫，導致付出的都是同一性別，所以斷子絕孫了。

zhang xu:
@張麗兵_石棉?依據就是大量的二氧化碳分子會將陽光反射出去，進入不了地球

gongga shan:
有些生物的性別受營養、氣溫等外部因素影響，但絕大多數隻受性染色體影響。恐龍應該是主要被冷死了，餓死了（植物沒陽光了而枯萎）

gongga shan:
隻反射很少一部分

zhang xu:
為什麽那些塵埃會導致溫度下降，二氧化碳會讓它升高？

gongga shan:
塵埃是比二氧化碳分子大得多的東西啊

gongga shan:
上萬倍？

zhang xu:
當濃度達到足夠大的時候呢？

gongga shan:
還是沒有大家夥厲害

gongga shan:
想想大的火山爆發的地方都看不見太陽。二氧化碳再多，也不至於看不見太陽啊

gongga shan:
除非人工把二氧化碳固化，做一層很厚的固體遮擋物

gongga shan:
可能都不行。幹冰（固化二氧化碳）也是透明的呀