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第7章 與地球撞擊物的種類

1992年美國航空航天局主辦的一個討論會研究了危險性與撞擊物體大小的關系,其成果為《太空監護調查:NASA國際近地球物體探測討論會報告》,由會議主席大衛·莫瑞林編輯。根據該報告,投射造成的災害可按撞擊物的大小或功能劃分成3大類。

第一類:直徑10~100米的撞擊物

該類中的撞擊物體通常在到達地面前就已破裂,直徑介于10~100米。物體爆炸產生了相當于5~10噸TNT的功能(基于20千米/秒進入大氣層的速度),這類大小的撞擊物體的功能全部消耗在大氣層中。

這一尺寸范圍中較小的物體似乎每10年要碰撞一次地球。10米大小撞擊者很少能穿過大氣層產生隕石坑,只有鐵或鐵石類的物體能堅持下來,它們類似于隕石中知名的那一種。不過,這樣的情形出現很少。事實上,石質物體也幸存不下來,它們破碎后減低速度,致使巖塊慢至自由落體速度,而動能轉換為大氣沖擊波。其中一些沖擊波能量會轉變為機械波;另一部分則變為通常被認為是火球的突發光和熱。它引發的爆炸往往出現在大氣層的相當高度。在地面或海洋中則很少或沒有這種情況。因而,當它經過觀察者時,通常看到發出破裂聲的火球和聽到沖擊波產生的震動。

當物體大小接近100米標準時,影響會變得更糟糕。這樣的碰撞在地球上每千年發生幾次,均相當于1億噸TNT。這種實際投射有較大的機會到達地面,或者由于它體積較大而能到達大氣層的較低處消散。

由于爆炸位置較低,轉換為沖擊波的能量也相應的大一些。如果沖擊波的壓力和沖擊輻射能(大多數以過量熱的形式)相合,后果將是極度破壞性的。這樣一種臨界狀態的最好例子1908年曾出現在通古斯卡大爆炸事件之中,那次釋放出了巨大的能量,破壞了西伯利亞超過2000平方千米的曠野地區。

這一種類中較大小行星的撞擊對地球意味著什么呢?其結果將會是局部影響,不過對撞擊位置周圍地區依然是破壞性的。風暴性大火將會盛行,它們由小行星及其撞擊燃燒火星點燃。雖然氧化氮和塵埃不會影響到全球,但可以經過大氣穿越到很遠的地方。與火山噴發一樣,這些氣體和塵埃可以幾個月使日落帶色。如果該物體穿過大氣撞擊地面,那么所在地區的自然變化是明顯的——地面上的洞穴和地面下擠壓埋沒的一切。假如它出現在小鎮或城市上空,半徑20千米范圍內的建筑物將被擊倒,而油氣管線將由于撞擊產生的熱量而著火。

成千上萬的人因擠壓撞擊或沖擊波或噴出物而喪身——自然轟擊將物質猛擲向撞擊位置周圍的每一個人。假如同樣的撞擊發生在海洋,熱天體碰擊水體產生的蒸汽將會滾滾向上,由于大氣中潮氣大量增加,將會引起短期氣候的改變。

第二類:直徑100~1000米的撞擊物

在外觀上,第二類撞擊物的直徑從100米到1000米,它平均約每5000年與地球碰撞一回。對地球上的我們來說,其最好的情況說明就是水、冰和揮發物的彗星。科學家們相信,這樣的天體在它實際撞擊地面前將會在地球厚密的大氣層中破裂和分解。這種彗星的影響將會造成最大的定位破壞。它主要來自分解物體穿過大氣層時的大氣沖擊爆炸。這類撞擊彗星將會造成與通古斯卡大爆炸事件相近的破壞。

不過,假如小行星將同樣大小的物體投向地球,也許會引起我們更多的顧慮:金屬小行星或許會到達地面并產生一個小撞擊隕石坑,而石質小行星則必須有大約150米以上規模才能造成同樣的隕石坑。

在該尺度較小尾端(近100米大小),撞擊將會引起局部的破壞,與第一類高數值一端小行星的影響相類似,撞擊物的能量將會在隕石坑形成期間被地面吸收。

對于較大撞擊者(接近于1000米)的碰撞,尤其是撞擊陸地,掘起物質的濺潑將覆蓋直徑約為10千米的地區。就像猛力擲一塊巖石進泥土,噴出物得在一個特定方向濺潑(取決于撞擊角度)并覆蓋了一切,溢向四處。破壞也可由撞擊造成的隕石深坑產生。該物體會有約2千米的直徑,它將會破壞掉撞擊下方以前存在的所有事物。而且,這一破壞將不限于爆炸投影點。撞擊物的大氣層爆炸將破壞到幾百千米范圍內的建筑物、森林和大部分自然環境。估計認為,這樣的撞擊將會包括整個州或整個國家。如果這一襲擊出現在人口密集地區,死亡人數將達數千萬。

如果較大的小行星撞向海洋,這個未受損的物體會造成嚴重破壞。巨大的物體將產生出水墻,把蒸汽和海水高高地拋向天空。其結果會造成天氣方面的局部變化(特別是降雨),它將影響世界上其他的系統運轉。這一撞擊波非常強大,將會掀起類似于地震活動引發地震海嘯那樣的巨大海浪。就像卵石掉進池塘,波紋會以同心圓方式向外移動,它可能淹沒附近的海岸線。波浪就這樣造成強烈的濱岸侵蝕。但更大的破壞將是消滅整個的海濱城市和城鎮,殺死人煙稠密的海岸線一帶的成千上萬人口。

科學家們相信,第二類高數值一端小行星的總體影響會相似于核式爆炸,規模近于多年來核武器試驗中百萬噸級中較小的檔次。不過,這種近1000米大小物體撞擊的實際影響純屬推測,我們沒有真實的辦法來確定它的實際影響。科學家們只能猜想,其根據是近年中已落在地球上的撞擊造成的局部化影響。

第三類:直徑1000~5000米的撞擊物

一個最可怕的情況得出自第三類撞擊。這些撞擊物直徑范圍從1000米到5000米,以數十千/秒速度行進。它們在太陽系的早期曾比較活躍,從月球、水星、金星以及我們地球上許多較大的撞擊隕石坑就可看到,但這并不意味著它們已不再存在。這樣大塊的巖石撞擊地球形成隕石坑的比率是低的,就陸地而言,它們約每30萬年出現一次。

地球怎樣同這類撞擊抗爭呢?一般來說,由第三類撞擊物產生的隕石坑約是投射體大小的10~15倍。例如,一個10~15千米的隕石坑會有1千米大的小行星造成,一個50~75千米大的隕石坑會由5千米大的小行星造成。雖然它們看起來是個小數字,但實際上并不是。一個15千米大小的隕石坑將會消滅可以比得上從洛杉磯國際機場與加州佛羅倫斯之間直徑圓圈內的一切,撞擊中規模最大的那類隕石坑會比得上以美國馬里蘭州巴爾的摩與華盛頓哥倫比亞特區之間距離為直徑的圓圈那么大。這些撞擊會造成地方影響,而實際的傷害將會遍及全世界。

雖然不知道確切的大小,但1000米或1000米以上的撞擊物體將會把地球推向全球性災難的境地。如果這種撞擊出現在陸地或海洋上,其結果將會是地球綜合平衡體系的打破。形成隕石坑的撞擊將會使塵埃遍及全球,足以使世界氣候產生短期的重大變化,加上撞擊地區的破壞性的爆炸影響。

那么,大的小行星撞向地球時會發生什么情況呢?就第三類小行星中較小的而言,破壞將會是無限巨大的。至于該類系列中較大的撞擊物一旦撞向地球,人類文明自身即便不是全部被消滅,也將會受到威脅。幸運的是,正像我們迄今所了解的,一個約5000米直徑的較大小行星同地球的碰撞的機會是天文意義上的。

但是,幾千米直徑小行星碰撞的可能性卻增加了。簡單來說,這種撞擊物會伴隨有大規模的爆炸,足以擊碎并部分化解地面上撞擊者下方的投射物和場所。大約半個小時后,來自撞擊物體的高速投射物將會產生足夠的熱量燒毀它周圍所有有生命的東西,并形成吞沒周圍一切的風暴性大火(引發自灼熱和降落的燃燒碎塊),接著會迅速地蔓延至整個大陸。由于撞擊物火球中的硝酸進入大氣并覆蓋部分地表,許多湖泊、河流、工地和一些海洋表面將變得發酸。

主要問題將起源于進入大氣上層(平流層)的塵埃和巖屑。這種塵埃會被盛行風帶到全世界,它散布開來,遮蔽了很大一部分陽光。日落和日升將出現令人驚異的灼熱,而塵埃的移動白天像一個屏幕。缺少陽光會引起氣溫下降攝氏數十度(根據許多氣候學家對全球變暖的研究,全世界溫度下降幾度能夠引起戲劇性的氣候和自然變化,會導致組成極地冰蓋的冰的增加)。這會縮短生長季節,甚至會缺失一個或一個以上的生長季節,造成世界性的大規模作物減少。

這一切災難不會很快就結束。幾個月以后,影響會轉換,水氣和二氧化碳將增加,將溫室效應推到人人知道的全球變暖的關口。這時氣溫升高,也許增高10℃。當地面加溫使對流層(大氣層最低一層,是我們住居地所在)的溫度增高時,溫室效應明顯了。這又進入了可怕的循環,當海洋被提溫時,它會釋放二氧化碳,從而增大了全球的溫室加溫作用。這樣的地球循環使生物圈使用過度變得壓抑,減少了所有生物體幸存下來的機會。

在慘劇的中間,人類將會被推到嘗試活下去的限度。撞擊后寒冷的天氣將凍死農作物,相應結果是缺乏食物,包括因缺少飼料而失去牲畜和野生動物(它們在許多情況下成了食物的競爭者)。這樣一來,很少的糧食就將引起全世界的饑荒。同時發生的將是疾病的傳播,它不僅來自饑荒,還來自死于撞擊的有機體的腐爛。燃料將受到重視并處于高度的需求之中,當消費了更多的燃料時,這些資源將會在極限程度被征稅,不僅有實際的稅收,而且可能還有留下來的政治結構的征稅,它要求我們為難以找到和運輸燃料資源付稅。白天時間不間斷的昏暗也會促使這一狀況的加劇,溫暖陽光的缺少磨滅了重建的希望。

幾個月以后,溫室氣體增加了,它形成的較溫暖的氣候只是用來加劇已經破壞的情景。變暖將持續數十年,剛好造成了相反的影響,冰蓋將會融化,淹沒海濱城鎮和城市,人口將搬到內陸。這些熱量增加了大氣的負擔,在許多地區造成干旱或雨水成災。全世界水汽將會增加,許多剩余的土地轉變為熱帶似的叢林。另外的大氣水也增加了世界周圍暴風雨的強度,風和猛沖的降雨引發廣泛的洪水泛濫和破壞。人類和野生動物又將被迫逃生,為最好的土地爭斗,尋找那些有足夠食物、隱蔽處和水的地方。伴隨對縮小著的供給物質的爭奪,生物體總數將猛烈下降。

即使是較小的撞擊者,造成的影響也不會幾個世紀都不消除,或者說,它甚至能改變地球未來的地質活動進程,就像白堊紀——第三紀邊界情況那樣。在上述情況中,撞擊改變了行星演化的進程,而讓哺乳動物作為生物體的主宰控制地球。如果今天出現這樣大的撞擊,根除的大多數也許是哺乳動物,有誰知道什么物種將會逃脫這樣的大災變重新主宰地球呢?

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