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当小天体撞击地球......

2018-10-24 13:21来源:

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  “小天体撞击地球” 再来我们怎么办?这个看似科幻而遥远的话题,其实离我们并不遥远,“它们的运行轨道也比较繁杂,说不定什么时候就要撞上地球了。”

  在地球附近,目前已经发现直径大于1千米的小行星大约800个、直径大于140米的小行星大约8000个。这些已经在地球上留下了180个巨大的撞击坑,分布在33个国家对地球造成巨大的威胁。上世纪九十年代,中国地质专家在西藏冈巴地区就找到小天体撞击地球的有力证据,那么小天体撞击地球是否会产生如恐龙大灭绝的灾难性后果?人类应该如何规避这种撞击?

  近日,在“人类命运共同体的‘星’征程”专题论坛上,中国科学院院士、“嫦娥工程”首任首席科学家欧阳自远(文汇讲堂第8期嘉宾)探讨了小天体撞击地球的“祸”与“福”,并表示,将小天体“炸掉”可能是一个很愚蠢的办法,因为炸完了之后仍旧会坠落,引发更多的灾难。现在的航天技术完全有能力规避小天体撞击地球——只要在小天体上着陆一个发动机,轻轻使一点力,四两拨千斤,有潜在威胁的小天体就会偏离原来轨道,使地球转危为安。 

  欧阳自远:“小天体撞击地球”再来,我们怎么办?

  我的演讲题目叫做“小天体撞击地球的‘祸’与‘福’”,因为这涉及到地球上全部的生命和人类社会发展,也是人类命运共同体如何能够得以有序健康发展中,值得关注的一个问题。

  太阳系小天体集中在火星外面的小行星带和海王星外面的柯伊伯带,但是最引人关注的是近地轨道的各种小天体。现在观测到的越来越多,根据最近的统计,已发现一万八千多个小天体在地球附近,围绕地球运行。大于一公里的大约有八百个、大于140米的有八千个,这对地球造成了巨大的威胁。它们的运行轨道比较繁杂,不确定什么时候就会撞上地球。

当小天体撞击地球......

近地轨道的各种小天体,不确定什么时候就会撞上地球

当小天体撞击地球......

  在地球的历史上,已经留下了180个巨大的撞击坑,这些撞击坑记录了过去小天体撞击地球的效应。小天体的运行速度是每秒45公里,地球公转的速度是每秒30公里,假如正面相撞,速度是非常大的,即使是从后面追上地球,也可以达到每秒15公里的速度。中国至今为止发现的小天体撞击产生的撞击坑,在吉林省岫岩,撞击坑确认是五万年前撞击形成的。

  月球表面布满了各种各样的撞击坑,因为月亮是地球的好女儿,以它微弱的身躯抵御了很多小天体的撞击,火星上也有巨大的撞击坑。假设一个中等直径一公里左右的小天体撞击地球,大概可以产生15公里直径的撞击坑。撞击产生的各种尘埃气化粉碎会充斥到整个大气层,遮住阳光,使整年平均温度下降几度。

  地球之“祸”:“气候灾变”和“物种灭绝”

  小天体撞击地球对人类社会的发展、对地球表面的生命是巨大的灾难。1980年,美国的一位科学家认为恐龙灭绝可能是一个小天体撞击地球的后果。

  为什么一个小天体的撞击会导致如此严重的后果呢?因为小天体撞击后,挖掘出一个上百公里的大坑,把里面所有的岩石气化粉碎溅射在大气层中。

当小天体撞击地球......

  小天体进入大气层速度非常快,强大的冲击将是一场地球的巨大灾难

  小天体进入大气层速度非常快,强大的冲击波挖掘地面形成坑,超高温、高压冲击波点燃了地球上的森林,甚至引发了全球大火,尘埃和灰烬弥漫在空中,遮住了70%阳光,撞击地球还产生了强大的地震和全球性海啸,地球表面的生态系统彻底崩溃。这是一场地球的巨大灾难,由于整个粉尘遮盖了阳光,地球变得寒冷和黑暗。

  在这种背景下,植物不能进行光合作用而大批的死亡,植物的死亡导致了,以植物为食的动物食物链中断。以恐龙为代表,当时已经灭绝了70%的物种,这还只是地球巨大的中等性灾难,还有比这更加严重的灭绝事件。

  我介绍的6500万前的这次撞击,地质学家根据当时生物物种巨大的灭绝事件,以此作为中生代到新生代、白垩系和第三系的界线层。那么在中国能不能找到这些证据呢?

  一是广东的南雄盆地,它是陆相的堆积,难以保存完整的地质记录,最好能找到海洋的沉积。大气层中岩石破碎的粉尘、全球大火燃烧的灰烬沉降在海底,能够完整地保存。根据海底沉降的白垩系和第三系界线层的矿物、元素、同位素的分析测试,甚至可以算出来当时年平均温度下降了多少,也可以算出来撞击的母体究竟有多大。

  还有一个地方是在西藏,那个时候还没有喜马拉雅山,西藏地区属于特地斯海。我在西藏拉萨附近的岗巴地区找到了白垩系和第三系的界线层。

当小天体撞击地球......

白垩系和第三系的界线层

  因为小天体里面白金属元素要比地球组成含量多上几百倍,所以有异常发现,确实是小天体的撞击。碳氧同位素的变化也可以分析出当时的年平均温度,还有像大量物种灭绝等这些在西藏都可以找到证据。

  因为是全球性的沉降,后来我们才知道那是一个十公里大小的天体撞击在墨西哥魔鬼角上,最后挖出来一百公里左右的巨大的撞击坑,引发了全球的海啸和历史上最大的地震。现在在这个地方,科学家们打了很多钻,证实了它的年龄是6500万年,也就是这次撞击事件发生的时间,导致了全球以恐龙为代表的70%物种的大灭绝。

  由于西藏当时是海洋,后来喜马拉雅运动把它抬升形成高原,后来修建青藏公路劈开了一些山岭,就可以找到白垩系和第三系的界线层。我把全部的证据取得后,确证是一个十公里大小左右的天体撞击到了地球。

  地球的生命演化经历了多次劫难,生命的个体是脆弱的,但是生命演化却是非常的顽强。在46亿年地球演化的历史中,地球上的生命从来没有断绝过,哪怕遇到二叠纪末——地球上最大的灭绝事件,90%的物种被灭绝了,以后又发生了四次中等灭绝。这次所研究的白垩纪到第三纪界面的事件,整个地球的物种有几个低谷都是有生物灭绝事件的记录。

当小天体撞击地球......

当撞击事件发生的时间,导致了全球以恐龙为代表的70%物种的大灭绝

  但是可以告慰大家,地球的生命是顽强地演化着,哪怕灭绝了90%以上的物种,环境好转后,新的物种会大量爆发,所以一直延续到今天有很多新物种出现。地球的生命从诞生以来越来越繁茂,虽然经过很多劫难,生物的个体是脆弱的,但是生命的演化是极其顽强的。

  人类之“福”:天外飞来的“金山银山”

  任何一件事情有正面也有负面,小天体撞击带来全球性气候环境的灾变和生物物种的灭绝事件,但是也会给人类带来福祉。

  我考察过18.5亿年前,有一个小天体撞击加拿大地区,结果挖出来了一百多公里的萨德贝里大撞击坑。后来这个坑被构造运动挤扁,成为椭圆形,撞击坑里面和周围形成了全世界最大的铜矿、镍矿和铂金族元素矿,对加拿大的经济发展发挥了重要作用。

当小天体撞击地球......

图中显示的所有的地方都是开采铜、镍矿的矿山

  因为小天体撞击以后,地下产生了很深的裂缝,引发深部基性岩浆的上升,形成了超大型的铜镍矿和铂金族元素矿,所以有很多采矿的矿山,现在它们也为加拿大经济发挥了巨大的作用,这是矿体的情况。

  大家知道南非盛产黄金和钻石。我还考察过19亿年前小天体撞击南非维特握特斯兰德盆地形成的弗里德佛撞击坑。小天体撞击后产生的撞击断裂带热液活动强烈,形成许多大型的金矿床。小天体撞击后产生的撞击断裂带,诱发岩浆喷发,形成大量的金伯利型的金刚石矿。南非几乎所有的黄金和钻石都分布在撞击坑周围。

  最近,俄罗斯发现西伯利亚的雅库梯地区的撞击坑,是一个70万年前由于巨大撞击而形成的撞击坑。由于受撞击的地层中含有很多碳,撞击产生的高温和高压使碳转变成了钻石,现在已经开采钻石矿了。据俄罗斯科学家估计,这些钻石可以供应全世界使用300年,我相信钻石大概也要降价了。

当小天体撞击地球......

正在开采金刚石的俄罗斯西伯利亚的雅库梯地区的撞击坑,

  还有科学家设想能不能抓一个小行星来,让它就在月球的外围运行便于我们开发开采。一个直径1千米、重量20亿吨的小行星,就可开采3000万吨镍,150万吨钴和7500吨铂金。科学家发现灵神星(16 Psyche)距离地球3.7亿公里,这颗200千米直径的金属小行星主要成分是铁、镍、黄金、铂和铜。如果未来人类对灵神星进行采矿作业,并运送至地球,其资源价值约1000亿亿美元。

当小天体撞击地球......

有些撞击坑形成了湖泊,供旅游休闲

  有些地球表面的撞击坑逐渐形成了湖泊,经历漫长的地质历史演变,有些成为可供开采的煤矿、磷灰石矿和油气盆地等等。有些撞击坑成为秀丽的风景区,加拿大有一个撞击坑成为很大的蓄水库。还有一些国家在撞击坑附近建设科普馆,将撞击坑开发成旅游和科普教育的基地。

  正如老子所说,“祸兮福所倚,福兮祸所伏”,事物有两面性,要辩证分析和看待。

  未雨绸缪:人类科技的“神级助攻”

  假如说通古斯大爆炸一百年有一次概率,恐龙灭绝的事件每一亿年有一次,所以大家很担心,以后还会不会撞击地球?会!因为这是自然的过程,但人类对如何规避这种撞击,提了很多方案。

  我们开过一次全世界科学家的人类紧急状态会议,其中有一项就是小天体撞击地球。现在全世界的科学家联合起来监测小行星,提了很多建议,最多的建议是用现在手中有原子弹、氢弹把它炸了。这是很愚蠢的办法,炸完了仍旧会坠落引发更多的灾难。

  最好的办法,是现在航天技术完全有能力规避小天体撞击地球,发射一艘飞船着陆在小天体上,飞船携带有一个发动机,发动机朝某一个方向轻轻使一点力,最后使小行星的运行轨道与地球擦肩而过,地球是安全的。这非常类似于武侠小说中的“四两拨千斤”,只要我们有了准备,一定可以规避小天体的撞击。

当小天体撞击地球......

2012年12月1日3嫦娥2号在距离地球702万km处与4179小行星交会。探测小行星的形状、大小、结构等。相对速度 10.73km/s , 交会距离870m,最高分辨率 10m,小行星的大小为 4.46 X 2.4km

  嫦娥二号探测4179号小行星,飞离地球702万公里最后把这个小天体看的非常的清晰,4.6公里长、2.4公里宽,真的撞击地球,类似一个大概恐龙灭绝巨大的灾难,全地球的生态系统要彻底的崩溃。所以在防御小天体撞击上,人类成为地球的保护神,而如何规避小天体的撞击,科学技术应该是地球全部生命的保护神。

[责编:蔡琳]

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