地球发展史的彗星灾变说

[ 录入者:linq | 时间:2005-02-01 14:28:27 | 作者:赵君亮 | 来源: | 浏览:7315次 ]
国爱丁堡皇家天文台的 两位天文学家克拉勃和内皮尔曾提出一种新的 理论,他们认为地球也许每隔一段时间就会与宇宙空间的 尘埃和流星 雨相遇一次,从而引起巨大规模的 严重灾变事件,对地球的 发展史产生深远的 影响。

   阿波罗型小行星 及分子云的 影响

    17世纪初,随着望远镜的 问世,伽里略第一次发现了浩瀚的 银河系 是由无数颗星 星 组成的 。到两百年前,威廉·赫歇耳证实了银河系 是一个巨大的 扁平圆盘状恒星 集团,而太阳则是其中的 一员。本世纪初天文学家们进一步认识到包括太阳在内的 绝大部分恒星 都在绕着银河系 中心的 巨大轨道上运行,而恒星 之间发生相互碰撞甚至接近的 机会都是极为罕见的 。除了恒星 之外,在银河系 内还存在着一些暗星 云,它们是气体和尘埃的 混合体。最近的 暗星 云离我们约500光年,直径为65光年。虽然他们比恒星 大得多,但却极为稀薄。因而从赫歇耳年代以来,天文学家一直认为当太阳带着它的 家庭在银河系 里漫游时,根本不用担心与恒星 或星 云碰上,即使碰上星 云也没有关系 。尽管每天有数以千吨计的 陨星 物质从天而降,落到地球上来,但它们大都是一些微不足道的 小东西,无须担心。然而近代的 一些重要发现也许会使这种"安全感"发生动摇。

    首先,射电天文观测发现,上面提到的 暗星 云只不过是一些质量很大、温度甚低的 星 云集合体的 极小部分。它们集中在银道面内一些有相当厚度的 环状区内;因此不发光,所以光学观测便发现不了。太阳大约每经过1~2亿年的 时间就会接近或穿过其最密集部分,在那儿星 云个数多达5000个,而质量约为太阳的 50万倍。它们是银河系 内最大的 天体,但是在几年前人们却不知道它们的 存在。

    其次的 发现得归功于对太阳系 内行星 和卫星 上的 陨星 坑的 研究,以及用大视场望远镜所进行的 小行星 探索工作。现在人们已知道,地球受到阿波罗型小行星 撞击的 机会要比以前所认识到的 多得多。这类小行星 的 直径为1公里左右,它们中间最大的 一些大部分看来并不来自小行星 带,而更可能是某些甚长周期(106年)彗星 演化的 最终产物。这类彗星 的 轨道是很扁的 椭圆,当它们进入太阳系 内圈时就有可能被捕获,轨道变得很小,周期也缩短到一年左右。

    现在我们来看看如何把这两项发现联系 起来。

    分子云的 质量十分巨大,因此当太阳系 通过它时会受到云的 引力作用,使行星 有脱离太阳的 趋向,即所谓潮汐效应。不过由于行星 距离太阳要比距离分子云近得多,太阳的 引力效应起支配作用,行星 系 统是不会因此而瓦解的 。但是彗星 的 情况就不一样了,它们离太阳要比最远的 行星 到太阳的 距离还远上100倍。数以十亿计的 彗星 位于奥尔特云内,距太阳0.8光年左右。因而每当太阳与星 云接近时,云的 引力会对这些彗星 产生很大的 影响。计算表明一次接近时可能把奥尔特云的 25~90%扫到星 际空间去。通常认为奥尔特云是在大约45亿年前从原始太阳系 中分离出去的 。那么由于每1~2亿年太阳经过星 云密集区一次,当时的 原始奥尔特云必然被破坏得很厉害,目前存在的 应是原始奥尔特云历经劫数后的 残余物。然而事实是,长周期彗星 仍然不断地从这种极不稳定的 区域中跑出来,因此今天所看到的 奥尔特云是"不久前"为太阳所俘获的 。

    被俘获的 新的 奥尔特云又从何而来呢?唯一的 来源看来只能是分子云本身。可以证明,如果分子云质量(大部分为重元素)的 百分之几以彗星 形式出现,那么象奥尔特云那样大尺度的 彗星 族就可以在太阳与分子云第一次接近时就为太阳所俘获。在大体上平衡的 情况下,彗星 族的 流通是频繁而又剧烈的 ,每当太阳通过银河系 旋臂时,这种俘获事件就会有规则地发生。这时行星 际空间就存在大批彗星 ,而地球上就会出现受阿波罗型小行星 轰击的 事件。

    早在分子云发现之前,人们就认为彗星 的 发源地——奥尔特云是在大约45亿年前从太阳系 的 原始行星 系 统中分离出来的 ,而上述彗星 起源理论则同这种概念截然不同。这儿似乎有一个困难,即分子云密度相当低,近乎真空,而大彗星 的 核则可达100公里。那么彗星 又怎样从星 际云中成长起来呢?这是一个尚未完全解决的 问题,但是现在我们知道彗星 是客观存在的 ,而对太阳系 这个我们最熟悉的 行星 系 统来说,许多证据表明构成原始陨星 物质的 结构是具有耐熔颗粒的 杂乱矿脉,其周围是挥发性物质,而从炽热的 星 际介质冷却到分子云温度过程中凝聚而成的 正是这种东西。行星 际尘埃可能就是由这种物质失去外层挥发物后组成的 ,它们也许正是彗星 的 碎片,这样,就同上述理论联系 起来了。很可能在恒星 从旋臂区产生的 过程中彗星 是一种中间产物。

    彗星 或小行星 的 袭击对地球的 影响

    当地球受到彗星 或小行星 袭击时将会出现什么样的 情景呢?让我们先来看看以往的 事实,最有名的 当推1908年6月30日早晨发生在苏联西伯利亚叶尼塞河上游通古斯地区的 一次大爆炸,即所谓通古斯事件。最近有人认为这次爆炸是由一次彗星 撞击地球引起,而这颗彗星 又可能是业已瓦解的 恩克彗星 的 一部分。计算表明,如果彗星 碎片总质量为350万吨,平均密度为每立方厘米0.003克,以每秒40公里的 速度和30°的 入射角进入地球大气层,那就可以引起通古斯事件那样规模的 爆炸。

    但太阳穿过或接近分子云时又可能出现什么样的 结构呢?如果前述理论成立,那么每经过一亿年左右,即有大批彗星 天体进入太阳系 的 范围,其中最大的 彗核直径超过10公里,撞击速度可达每秒30公里。要是有这么一颗彗星 到达地球,其后果是不堪设想的 。首先,彗星 进入地球大气层内就会引起巨大的 冲击波,可以一下子杀死半个地球上的 全部生物。这时,空气温度上升到500℃左右。因落地撞击引起的 阵风,在离撞击点2000公里处的 风速仍可达每小时2500公里。结果,整个地球上空将会覆盖一层厚厚的 尘埃幕布,太阳光线无法穿过它到达地面。这层尘埃云将会延续好几个月。另一方面,这颗巨大火流星 中的 一氧化氮会破坏大气中的 臭氧层,因而在尘埃云最终沉息下来之后,地球表面就会直接受到太阳的 紫外光照射,其强度是致命的 。此外,撞击时会引起全球性大地震,由此导致的 陆地起伏一般可达10米。

    地球表面大部分地区是海洋,所以彗星 击中海洋的 可能性也许更大一些,其后果同样是极其严重的 。首先,溅落中心区部分可能产生高度达几公里的 巨浪,即使在离中心区1000公里处,大浪的 高度还可以到达500米。涛涛巨浪最终将进入大陆架并冲上陆地。这时,地核中的 内部流动情况受到强烈的 干扰,并影响到地球磁场,而这种磁场扰动时,就可能同各类生命的 大批死亡联系 在一起。另一方面,原来支配大陆漂移的 是一种缓慢的 、带粘滞性的 推进式运动。在彗星 的 猛烈撞击下,这种运动便会受到极大的 干扰,结果引起板块运动。地壳上会出现10~100公里宽的 大裂缝,造山运动十分剧烈,同时引起普遍性的 火山爆发,地球最后变得面目全非;一旦重新平息下来之时,其生物学和地球物理学环境已与撞击发生之前大不相同了。

    根据上述理论可以作出一项预言,那就是从银河系 的 时间尺度来看,许多地球物理现象应该是间歇性的 。不仅如此,地球上生命的 大规模消亡应该与剧烈的 造山运动和大规模火山爆发同时发生,而且应当发生在磁场受干扰的 时期之内。实际上不少史实也正说明了这一点。比如:恐龙的 灭亡在时间上与地质史上最大规模火山爆发开始时期相一致,而且在这之前约500万年出现了延续时间长达2000万年的 地磁扰乱。在二迭纪~三迭纪间的 生物大规模绝灭期内,有96%的 海洋生物突然死亡,它同样也发生在一场地磁场扰乱期内。这些是不能用偶尔一次彗星 对地球的 撞击所能解释的 ,而正好同上面有关彗星 对地球大规模轰击的 概念相一致。

    美国加州大学最近的 研究又从另一侧面证实了上述理论的 预见:进行这项研究的 小组人员在意大利约6500万年前的 沉积层中发现了稀有元素铱的 含量高得出奇,后来又在地球上其它几十个地方发现了同样的 现象。要知道,铱在地球上含量极少,可是在小行星 中含量却很高,因而一种合理的 解释是在那个时期发生过一次阿波罗型小行星 轰击地球的 大灾变,而恐龙的 突然、迅速的 消灭也正好发生在那段时间。

    从另一个方面把时间拉近一点来看,目前在阿波罗型小行星 轨道上的 行星 际尘埃、火流星 活动以及流星 群都是十分丰富的 。这些说明了在过去的 几千年内地球的 上空是极其活跃的 。大约在4~5千年前有一颗大彗星 在穿过地球轨道时瓦解了,而我们今天所观测到的 陨星 之类的 天体只不过是过去年代那些更大彗星 碎片的 遗迹而已。

    科学发展将是无止境的 。无须在今天为几千年后可能遭到的 来自天外的 袭击、或者几千万年后可能发生超大规模彗星 陨落事件而去杞人忧天。毫无疑问,从自然界中诞生发展起来的 人类,终将会在世代交替的 无穷过程中找到征服自然的 途径。而在这一过程中地球发展史的 彗星 灾变说也会最终得到检验。

Tags:地球 发展史 彗星 灾变

责任编辑:linq

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