科学家获得早期小行星撞击地球新证据:影响地球演进
2016-05-20 10:43:00   来源:环球网
内容摘要
澳大利亚国立大学地球学院的科学家在进行地质钻探时,在钻芯里发现了一些微球粒。这些微球粒是在34.6亿年前形成的海底沉积物中找到的。后经检测证实,其中铂、镍和铬水平都与小行星的构成元素相匹配。

 

澳大利亚国立大学研究人员2016年5月17日宣布,他们在西澳大利亚州发现证据,证明曾有一颗小行星在地球生命早期撞击了地球。

澳大利亚国立大学地球学院的安德鲁·格利克松博士说,他和同事在澳西北部马布尔巴进行地质钻探时,在钻芯里发现了一些微球粒。研究人员推测,这些微球粒可能是小行星强烈撞击地球后喷射到空中的熔岩尘埃,它们冷却后变硬又落到地表,最终在地球岩层中形成很薄但分布广泛的微球粒层。

据介绍,这些微球粒是在34.6亿年前形成的海底沉积物中找到的。后经检测证实,其中铂、镍和铬水平都与小行星的构成元素相匹配。研究人员推断,当时撞击地球的这颗小行星直径可能达20至30公里,撞击的具体位置还需要进一步探索。

格利克松说,目前人们只发现了17次25亿年前的小行星撞地情况,但估计类似撞击可能有数百次。在38亿到39亿年前,月球遭受过大量小行星撞击,在月表留下众多陨石坑。

“如此规模的小行星撞击会导致重大的结构性变化和广泛的岩浆流,对地球的演进产生重大影响,”格利克松说。

这一研究成果发表在荷兰科学期刊《前寒武纪研究》上。

 

科学家首次模拟巨型小行星撞地球后果:可引发海啸】

在生命诞生的早期,地球仍然要频繁经历太空小行星撞击这种“暴力事件”。科学家日前首次模拟了一颗巨型小行星撞击对早期地球产生的影响,发现其造成的灾难是如此巨大,不但引发了大地震和海啸,还可能推动了大陆运动。

美国斯坦福大学的唐纳德·罗威和诺曼·斯利普在美国地球物理联合会下属的国际地学SCI期刊上发表了相关论文。本次建模即是基于他们在南非巴伯顿(Barberton)绿岩带发现的细小球形岩石——这也是那次灾难性事件的唯一残余。巴伯顿绿岩带位于克拉通,也就是地壳最古老和最稳定的部分;而在撞击事件发生时,这个区域是在海洋的底部,经历持续的火山活动,这些微小的岩石被抛向大气,冷却,然后又掉落回海底,最终被困在火山活动产生的裂缝里,等到了人们的发现。

 

据美国知名科技博客媒体“科技艺术”(Ars Technica)报道称,闯下此次大祸的小行星直径至少达37公里。此前科学家曾对造成恐龙灭绝事件的来袭小行星尺寸进行测算,但其与本事件的主角相形见拙——本次小行星尺寸要4倍于造成恐龙灭绝事件的小行星。撞击地表时,这颗小行星速度达到每小时72000公里,制造出的陨石坑约500公里宽。

此事件发生的时间大约是在32.6亿年前,其撞击的强度会引发10.8级的大地震,粗略估计规模是2011年日本大地震的100倍。研究人员推测这是30亿至40亿年前发生的最后几个对地球有重大影响的事件之一。但由于侵蚀和地壳运动,大多数这些事件的证据已经消失。

论文作者认为,这次事件可能推动了板块的运动,其创造了我们现在看到的地球上的大洲。在太阳系中,水星、金星、地球、火星以及所有的岩石行星都具有相似的内部结构,但只有地球的地壳显示有板块运动的迹象,其中一个可能的原因是地球的地幔对流运动。但破坏了地壳的又是什么呢?研究人员认为这种规模的小行星就能做到。

唐纳德·罗威表示,通过这项研究,人类试图去了解塑造我们这个星球的力量,正是这种力量推动了地球早期演化与生命进化的环境。

 

【又发现超新星?能毁灭地球的魔头何止这些】

谁会害死我们的地球?

魔头1:我们的大boss——太阳

睁大眼睛,没错,你没看错,地球的第一杀手就是太阳!

几乎人尽皆知“万物生长靠太阳”,对于地球上的生命来说,太阳意义非凡!可以说,它就是我们的衣食父母,它给我们提供光和热,它给我们提供食物。可以说没有太阳,就不会有我们。

然而“成也萧何败萧何”。几乎可以肯定的是,四五十亿年后,太阳将发生一次巨变。那个时候的太阳,会像气球一样迅速变大,水星、金星、地球……统统会被那时发飙的太阳吞噬!科学家们把太阳的这个状态称为红巨星。

杀手2:狠辣狙击手——超新星

这是一颗名为WR104的恒星,它位于人马座,它与地球的距离是8000光年,它的质量是太阳的25倍,它是一颗红巨星,而且是一颗十分不稳定的红巨星,随时会发生爆炸。

也许你会说,一颗8000光年以外的恒星,爆了就爆了吧,和地球有什么关系呢?

对,在大部分情况下是这样的。大质量恒星的爆炸,在天文学中被称为超新星爆发,超新星爆发是宇宙中的常见事件,天文学家们现在几乎每天都能看到一次来自宇宙各地的超新星爆发。它爆它的,并不影响我们过我们的小日子。

不过注意啦:超新星爆发的时候,会释放出伽马射线暴,这可是宇宙中最暴虐的能量。

伽马射线暴不会向四面八方无规则地爆发,而是主要集中在恒星的两极区域。所以每一个超新星都像一个神枪手,它的子弹只向特定的方向发射。如果你不在这个方向上,那么你可以高枕无忧,可如果你不幸正好处在某颗超新星的“瞄准镜”里,那悲剧啦。伽马射线暴所过之处,寸草不留!8000光年的距离并不能让我们变得更安全。

地球上的第一次生物大灭绝发生在六亿多年前的奥陶纪,当时75%以上的生物从地球上消失。有证据表明,这一次生物大灭绝刚好就是伽马射线“剑”指地球。

或许在未来的某一天,你正在津津有味地吃早饭的时候,突然看到一个亮点出现在天空,越来越亮……然后,就没有然后了。几秒钟内,地球上的人类就会灭亡!也许有些人刚好处于深深的地下矿井离,那么他们能够逃过一劫。不过,很快他们就会发现,地球上的空气已经不存在了。伽马射线暴摧毁了大气层,这些幸存的人会因为缺少空气,窒息而死。

杀手3:老实巴交的哥们儿——木星

太阳之下,木星是太阳系中的“队副”,它的体积达到了地球的1316倍,也就是说,如果把木星掏空,足足能装进1300多个地球。

木星距离地球相当远,按理说应该能和地球和睦共处。可世事无绝对,假如有一天,由于一些特殊的原因,使得木星偏离了它原本的轨道,会发生什么呢?

木星在引力的作用下,开始沿着螺旋轨道运动,慢慢地靠近太阳。在这个过程中,它会穿越地球的轨道。

一旦木星逼近地球,在它的射程之内,木星就会毫不留情地露出它的獠牙,用强大的万有引力将地球撕成碎片并且据为已有,地球就此成为历史。

如果两颗星没有离那么近,木星当然无从下“嘴”。可没什么值得庆幸的,这时的木星会利用引力,逼迫地球改变轨道。地球会被抛离太阳系,从此在宇宙中孤独漂泊。

尽管在我们的太阳系里,木星还算老实。可在其他的“太阳系”里,这样“绵羊变暴龙”的“木星”非常常见。也就是说,在一个恒星系里,像木星这样“一星之下,众星之上”的行星,大都不甘平庸,上演从“良民”到“杀手”的闹剧。

最终,老大出手,镇压自己队伍里的肇事者,这样的木星杀手的结局,都将是被它们的“太阳”吞噬掉。

杀手4:宇宙流浪汉——小行星

行星撞地球,在无数好莱坞电影里出现的场景,会出现在真实的生活中吗?

每一颗行星都有自己的轨道,有些小行星,它的轨道会穿越地球轨道,或者离地球轨道很近,我们把这些小行星称为近地小行星。  

人类发现的第一个近地小行星是爱神星,它是由德国科学家维特在1898年观测到的。它与地球的最近距离为2500万公里,比火星与地球的距离要近多了。

 

不过这个距离还算安全,真正危险的是那些距地球几十万公里的小行星,因为小行星的轨道很容易受地球引力的影响。几十万公里,在宇宙中根本算不得远,那些冒失的小行星,也许一头就扎进来了。

2004年,天文学家们发现一颗新的近地小行星,它的直径有394米,大约有2个足球场大,已经属于天体中的“微胖”界了。根据计算,2029年4月13日,这颗小行星将在地球上空2.9万公里的高空与地球擦肩而过;而到了2036年4月13日,它很可能与地球相撞。一旦它撞上地球,将毁灭地球上90%以上的生命,当然,要是真来这么一出,我们人类也无法幸免。

 

【假如小行星来袭 我们该如何保卫地球?】

2015年冬季的一场行星防御会议上,一众航空航天领域的专家展开了激烈讨论,他们正在处理这样一个虚构的情景:小行星“2015PDC”正在向地球袭来。这颗行星直径150-400米,最早将于2022年9月与地球相撞。地球人该如何应对?

虽然这一设想是完全虚构的,但会议的组织者还是试图做到尽可能逼真,该场景包含了科学家们可能会面对的所有未知情况,比如小行星的大小、构成元素,以及发生撞击的具体地点。在这场会议上,与会者着重探讨了一种使用航天器撞击小行星以改变其运行方向的策略,还有人则提出了另外一些避免灾难的新方法。

虽然从《世界末日》的导演迈克尔·贝到美国航空航天局都建议我们炸毁向地球接近的小行星,但这一观点却极富争议。《外层空间条约》从技术上禁止在太空中使用核武器。一些科学家也认为爆炸碎片造成的潜在危害可能不亚于一颗完整的小行星。马德里理工大学的空间力学研究员Claudio Bombardelli说:“我的观点是,只有在所有其他选项都注定失败的情况下,才能使用核武器让小行星偏离轨道。”

作为替代方案,Bombardelli团队赞成使用一只“离子束牧羊犬”将来袭的小行星推离轨道,他们和其他研究者已经就该方案研究了数年。Bombardelli和他的同事们评估了一个计划:向该假想小行星发射一束离子(带电粒子)。这些离子会以30.5千米/秒的速度传播,撞击时将动量传递给小行星,将其轻轻推离预定轨道。Bombardelli说:“这种力非常小,只有长时间作用于小行星的情况下才能起作用。”

Bombardelli团队在论文中设想该假想小行星重约2000万吨,持续两年对其施加质量相当于一颗草莓的力,就可以使其方向偏离数百千米。这种离子束可以由使用离子发动机的航天器发出,这种航天器类似于2015年抵达谷神星(太阳系中最小且惟一位于小行星带的矮行星)的“黎明”号探测器。

首先,离子发动机会驱动航天器前往目标小行星。当接近小行星时,航天器将改变方向,使离子发动机喷管朝向小行星,以推动小行星。Bombardelli说:“这些发动机被赋予了双重用途,航天器的重量也因此得以减轻。”

和“黎明”号一样,这艘假想的航天器使用太阳能帆板产生的电力将氙气电解成离子,产生离子束,航天器会继续电离向后喷射的离子束,直至将这些离子束抛离飞船尾部电离范围。该团队经计算得出,推离小行星的航天器将需要大约11千瓦的电力,这基本与“黎明”号飞船上已经实现的技术大致相同。

一束离子施加到一颗小行星上的力的大小仍是一个模糊变量,针对这一问题,Bombardelli团队正在德国航空航天中心的等离子真空箱舱中测试。截至目前,他们的成果达到了预期。按照研究者们设想的计划,航天器将于2017年5月28日发射,并于2019年9月30日抵达“2015PDC”附近。

 

只有3年时间让假想小行星偏离轨道。假如它的直径为250米,密度与一般小行星相当(2克/立方厘米),那么这点时间不足以将它推离足够远的距离,使它完全避开地球。但我们有可能将其移向损害相对较小的路径。所以下一个大问题是:要把它移去哪里?

研究者们假设的最坏结果之一是,小行星将会撞击拥有1600万人口的新德里。他们的备案是:通过使用离子束连续22个月对小行星施加影响,其轨道可以被移到阿富汗帕克蒂卡省的乡村地区,使伤亡人数降低两个数量级,并减少基础设施的损失。即使航天器只能在小行星上工作15个月的时间,也可以将小行星退往巴基斯坦的旁遮普省。这片区域要比阿富汗的乡村发达,但和新德里比,同样能将伤亡人数降低一个数量级。

虽然离子推进器可以将小行星的撞击点从印度人口密集的大型城市移至巴基斯坦或阿富汗,但这样的解决方案需要国际磋商和协作——两个备选方案的政治挑战比科技带来的挑战更难以克服。

如果小行星撞击的是孟加拉国首都达卡而不是新德里,研究者们计算的结果是,离子束工作13个月可以使之改道撞击缅甸,将人口和基础设施的损失降低两个数量级。若小行星撞击德黑兰,实际上最容易改变路线,因为伊朗首都周围都是沙漠。离子束只需要施加一两个月的力,小行星就可以被改变航向,将人口和基础设施损失降至最低,而且还无需太多政治角力。

根据科学家们的评估,想要万无一失地改变假想小行星“2015PDC”的航向,使之避开地球,至少需要5艘离子发动机航天器,并在太空持续工作33个月。而完全阻止一颗直径400米的小行星则需要20艘航天器。建造和发射这么多航天器,成本十分高昂。

“小行星的大小非常关键,我们事先却无法准确了解。”在有些假想情景中,离子束推离根本起不了作用。离子需要数月乃至数年时间才能移动一颗小行星,所以只有当人类提前得到早期预警才能使用这种方法。

假如留给人类的响应时间很短,那么行星防御会议上提出的动能撞击体方案将是首选。这种方案会让航天器与小行星相撞,以改变其运行方向。这种航天器的结构相对比较简单,建造它们要比建造离子发动机航天器更加快捷。

然而动能撞击体方案的最大缺点是,它只能在某一个方向上改变小行星的运行轨迹。这一方案的重点在于降低小行星的速度。科学家们将航天器置于小行星的必经之路上,小行星与之相撞后速度会降低。轨道力学决定,小行星速度降低后轨道半径会变小,这使得小行星免于与地球相撞。在行星防御会议上给出的虚构情景中,动能撞击体只能使小行星向西移动,而离子束可以使小行星移向任何方向。如果我们能将小行星移往人口更少的地方,这种方案就有潜在的价值。

美国航空航天局的小行星转向任务将探索另外一种移走小行星的方案:航天器将飞向小行星,提取一颗巨大的岩石,将增加的负重作为一种重力牵引杠杆将小行星略微推离其运行方向。这是另一种“缓慢推移”方案,但并不像使用离子束改变小行星运行方向那样简单。

使用核武器攻击小行星可能有用,但很多科学家认为这是“最后的选择”。“应对威胁地球的数目庞大而又迫在眉睫的小行星,还有很多其他选项。”Chodas说,“使用核武器在我看来是孤注一掷的选项,这种方案的结果更加无法预测,但毫无疑问我们可以考虑将其作为备选方案。而且我们在会议上也认真讨论了这种方案。”

最后,行星防御会议的所有与会者一致认同:改变小行星航向最好的方案将取决于具体情况。Chodas解释说:“每种情况都不相同,这取决于预警时间、小行星的轨道、大小、成分等诸多因素。” (如需转载,请注明来源自科技世界网)

 

新闻扩展:

美发布太空“通缉令”!“抓捕”小行星改成超级空间站

日本推出新的太空探测器探索小行星

天文学家发现地球小行星水起源的新痕迹