人類遭遇天災的可能性有多大?這些危險會抹掉地球!

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出品:科普中國

製作:地球觀察團

監製:中國科學院計算機網絡信息中心

我們曾認為外太空遙不可及,但實際上宇宙中發生的天文事件都會對地球上的生命進化產生影響,有的可以幫助進化,有的則會造成生命滅絕。那麼廣闊的宇宙在生命誕生過程中發揮過怎樣的作用?人類遭遇天災的可能性到底有多大?

隕石撞擊

天文事件影響地球生命的最著名案例就是恐龍滅絕假設,即6600萬年前巨大隕石撞擊地球導致恐龍滅絕。隕石撞擊地球釋放的能量可觸發全球性大火,它的直徑可能超過10公里,釋放的能量是氫彈的100萬倍。此外,撞擊引發的灰塵和碎片可以遮蔽陽光,導致其後數年溫度急劇下降。1991年,科學家們在墨西哥尤卡坦半島發現直徑160多公里的撞擊坑,其地質時代恰好與恐龍滅絕相符,從而為這種說法提供了佐證。

撞分子雲

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如果太陽系撞上大分子雲(星系塵埃)會如何?科學家認為,當太陽系穿過大分子雲時,也可能導致地球生命滅絕、全球變冷。這些分子雲可能影響地球大氣層,導致地球暴露在高危宇宙射線中,從而導致生命滅絕和氣候變化,比如反射太陽光導致地球溫度下降。分子雲將會把地球帶入寒冷期,氣溫會迅速下降,最終地球會變成“雪球”。 恐龍滅絕隻是已知大滅絕事件之一,最大滅絕事件發生在2.52億年前的二疊紀,它可能就是太陽系撞入分子雲的結果。當時地球上96%的生命滅絕,如今地球上的所有生命都是當時僅剩的4%的生命的後裔。

撞伴星

隕石撞地球可能並非純粹意外的結果,而是宇宙環境系統引導的結果。最著名的理論就是太陽擁有暗淡的伴星,它距離地球非常遙遠,以至於無法被直接觀察到。這樣的伴星被稱為“複仇者”或“死星”,它們會定期從太陽系邊緣拉來冰凍岩石天體,然後從地球附近掠過。這個理論是科學家們研究過去5億年間大滅絕事件發生的間隔時間發現的:大約相隔2600萬年,就會發生大滅絕事件。這是因為在地球1.5光年外旋轉的伴星會擾亂奧爾特雲,導致冥王星軌道之外大量冰凍天體定期撞擊地球。

撞隱藏行星

但是伴星體型可能很小,因此很難被發現。然而,也正是因為它體型較小,不可避免地會受到附近其他恒星干擾,導致沒有規律可尋的彗星撞擊事件。或許,大滅絕事件的罪魁禍首並非伴星,而是另外一顆行星。早在1985年,科學家們就表示,在海王星之外的太陽系遙遠軌道上,還有比地球大約4倍的岩石行星存在,它會推動柯伊伯帶的彗星撞擊地球。柯伊伯帶位於太陽系邊緣,那里也有大量冰凍岩石。冥王星及其衛星已經被重新認定為太陽系成員,因此太陽系邊緣完全有可能還存在未發現的行星,它可能比地球更大。

宇宙射線

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更遙遠的天文事件也可能對地球生命產生重大影響,比如太陽系穿過銀河系的螺旋臂時,這種位置變化可能導致宇宙射線發生改變,穿透太陽系,擊中地球。宇宙射線由高能亞原子粒子組成,可通過不同方式對地球環境產生影響,進而影響生命進化。宇宙射線本身可能是有害的,當它們與空氣中的分子相撞時,產生的粒子可能誘導DNA發生突變。對生命來說這不是個好消息,但低水平的突變實際上促進了自然選擇的多樣性,讓生命更多姿多彩。宇宙射線還可改變大氣中的化學成分,比如減少帶電粒子,影響雲的形成和氣候,甚至毀掉保護地球的臭氧層。

超新星爆炸

我們總是暴露在低水平的宇宙射線中,但超新星爆炸可能產生更致命影響。如果超新星在我們附近爆炸,地球將遭遇到大麻煩。不只是高能粒子的影響,還有X射線、伽馬射線等。但是超新星需要在距離地球30光年內爆炸,才會對地球造成致命影響。幸好地球周圍沒有太多此類天體。

但天文學家估計,在過去1100萬年間,在地球420光年範圍內多達20顆超新星,最近的距離地球為130光年。可指示超新星爆炸的成分包括鐵-60,在地球上無法自然形成。但科學家在深海富鈷結殼中發現過大量鐵-60,月球土壤中也發現過,它們可能是320光年外的超新星爆炸留下的。這些距離遙遠的X射線和伽馬射線本身不會對地球生命產生太大影響,它們無法穿透大氣層,不會引發絕育或大規模滅絕。但它們可以破壞臭氧層,造成間接危險,對生物造成嚴重影響,比如260萬年前的小規模滅絕事件。

伽馬射線暴發

伽瑪射線暴發是宇宙中已知能量最強的爆炸,最長可持續釋放伽馬射線數個小時。幸運的是,到目前為止,伽馬射線暴都在遙遠的星系發生,而且每隔1.7億年左右才會出現一次。盡管其十分罕見,但地球已經經曆了許多次,4.4億年前奧陶世發生的大滅絕事件可能與此有關。與超新星爆炸相似,X射線和伽馬射線會嚴重破壞臭氧層,通過誘導大氣層中氮化物凝結成霧遮蔽陽光,促使全球溫度下降。奧陶世時,淺水海洋生物暴露在紫外線照射下,受到更嚴重影響。地球大約還有20億年生命,可能發生20次超新星爆炸和1次伽馬射線爆發足以對地球產生傷害。

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暗物質

名為暗物質的神秘宇宙物質可能是恐龍的終極殺手。暗物質無法與光直接作用,為此我們很難直接看到它。它可通過重力影響普通物質,沒人知道暗物質到底是什麼,目前還未發現任何暗物質粒子。但多數科學家都確信,暗物質真實存在。暗物質粒子可能會被地核捕捉和湮滅,這個過程加劇了地球內部的環境變化,其釋放的能量使得地質活動變得更加活躍,從而產生“地球脈搏”。這似乎暗示了暗物質等天體行為和現象支配著地球生命的進化。那麼下一次太陽系通過暗物質聚集區是什麼時候呢,科學家認為在數百萬年之內,因此一場彗星雨可能正在醞釀之中。

這些天文事件是否與地球生命滅絕有關還還未獲得證明,其中很多甚至不太靠譜。但即使如此,我們也可以發現地球生命與某些宇宙力量的聯系,隻是很難找到哪種宇宙現象在發揮的重要作用。這些事件影響的時間尺度跨越非常大,我們無須擔心有緊迫的生存威脅出現。但這並非意味著,人類文明可對太空威脅視而不見。最有可能危及地球的天文事件包括太陽耀斑,其電子脈衝可以削弱通訊,從而造成毀滅性的後果。然而,天文事件更有可能催生地球生命,而非抹殺地球生命的殺手。同時這也提醒我們,與浩渺的宇宙相比,人類是多麼的渺小!

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