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第20章 天文猜想(4)

某些外因虽然也可能诱发地球解体,但这与地球爆炸绝不相同,而且这样的外因也并不存在。如果有一个质量极大的天体运动到地球附近时其巨大的引潮力有可能造成地球破裂。目前并没有发现有任何巨大的天体闯到太阳系中来,更不用说接近地球了。由于宇宙空间中巨大天体之间的空间距离相当大,要使它们相遇并接近的概率微乎其微,这一可能目前是完全可以排除的。足够大的天体对地球的碰撞也有可能造成灾难性的后果,但也不会发生地球的爆炸。可能正是受到彗木相撞事件的启示,人们对可能与地球相撞的小行星正给予密切的注意。以现有的科学技术水平来看,人们完全有把握像预报彗木相撞事件那样,对行星际空间内天体与地球相撞作出准确的预报。研究发现,只有个别小行星的轨道与地球公转轨道有一定程度的接近,这与轨道相交是有区别的。即使是轨道相交,地球和小行星通过该交点的时间不同也不会发生碰撞。如此苛刻的碰撞条件也不是轻易就会出现的。即使会出现,天文学家们也会准确作出预报,人类也会设法采取相应的应急措施,我们完全不必杞人忧天。

可见,地球并不存在爆炸或解体的内外部条件,我们仍然可以在这片乐土上舒适的生活。

科学研究证实地球并不存在爆炸或解体的内外部条件。了解这一事实,人类就不必忧心忡忡了。科学研究是用来为人类服务的,现代的科技可以应付即将到来的挑战的。

未来的天地大冲撞

美国大片《天地大冲撞》描述了一幕令人震惊的场面:一颗巨大的小行星带着耀眼的火光撞向地球,激起惊天巨浪,瞬间吞没海岸城市,地球满目疮痍,饥饿、寒冷、瘟疫开始在地球上流行,人类的生存遇到了空前的挑战……这不仅仅是电影里才能出现的场面,这种不幸的遭遇或许真会发生在人世间。

2004年,美国康奈尔大学天文学家突然宣布,一颗代号为2000QW7的小行星于一周前“擦”过地球,科学家是在它飞临地球5天前才有所察觉的。一场虚惊之后,科学家又得出一个足以令人庆幸不已的结论:如果这颗小行星撞上地球,则可能毁灭15亿人!

2个月后,夏威夷一个天文小组在天体联合会宣布一颗代号为2000SG344的小行星可能在2030年撞击地球,它的撞击能量相当于100颗广岛原子弹,但一天之后,天文学家认为它与地球“碰面”的可能性约为千分之一,而且是在更为遥远的2071年。

尽管如此,关于小行星撞地球的讨论并未结束,越来越多的人开始关注发生“天地大冲撞”的可能性,英国科学家甚至正式向政府提交了一份报告,建议政府必须积极努力采取预防措施。而中国紫金山天文台也决定投资2000万元建设国内最大的小行星望远镜站。

从中科院北京天文台得到消息:有天文学家宣布发现迄今为止最危险的近地小行星,它在2071年的部分运行轨道将与地球重合。两星相撞的几率为千分之一。这颗小行星的行轨道与地球极为近似,绕太阳公转一周的时间为354天(地球周期为365天)。中科院唯一的小行星观测研究员朱进告诉我们,这颗危险小行星不会与地球“迎头相撞”,因为它的转向是与地球一致的。最新观测表明,2071年它运行的轨道将与地球轨道局部“重合”,但两星是否会相遇还很难说。随着对其更进一步的探测,也许这种可怕的结论也会被排除。

据朱进研究员介绍,国际天文学界对这颗小行星还不甚了解。天文学家只是从它的亮度判断其直径大约为30~70米,这种判断的前提条件是它必需是一个普通的小行星。但如果它是金属物体,那么它的体积就要小得多。目前观测者还“看不清”它的物质结构,它也许是块石头,也可能是20世纪70年代人类宇宙飞行器的推进器残片。

我们知道,小行星是指那些像地球一样围绕太阳运转、但体积太小而不能称之为行星的天体。目前发现的最大的小行星直径也只有1000公里左右,微型小行星则只有鹅卵石大小。据中科院北京天文台小行星观测研究员介绍,截至2000年9月18日,人类发现的近地小行星有1106颗,其中直径超过240公里的有16颗,它们都位于地球轨道内侧到土星轨道外侧的太空中。

人们对小行星的恐惧不是没有理由的,因为较小的小行星撞击地球也会带来灾难。在6500万年前,一颗直径约1公里的小行星的撞击,曾毁灭了包括恐龙在内的地球上的多种生物。专家指出,在地球诞生的四十多亿年中,危险的“天外来客”给地球留下累累伤痕。目前人类找到的天体撞击坑就有一百多个,最大最老的是南非伏利德佛坑,直径达140公里,已有19亿7千万年历史。科学家分析,一颗直径100米的陨石或小行星砸在地球上,其撞击力相当于100万吨级的原子弹。

但天文学家也指出,由于每颗小行星都有自己的轨道,交叉相撞这类宇宙“交通事故”并不常见。专家分析,直径两公里以上的小行星与地球相撞的几率,大约是50万年左右才发生一次;直径超过100米的小行星的撞击,每一万年才有一次。

人类对危险小行星的大量监测还是在近几年开始的。1994年,苏梅尔—利维9号彗星与木星发生“世纪碰撞”,这被称为本世纪最大的太空“交通事故”。从1995年开始,天文学界逐渐掀起一股小行星探索热。

国际上重大的小行星监测计划有6家,其中包括中国的施密特计划,但最有成效的还数美国的太空监测计划。它使用位于亚里桑那州基特峰上的牛顿式反射望远镜,专门搜寻、发现近地天体,这是目前世界上最大的小行星观测计划,平均每两个月可以发现两三个近地小行星。中科院北京天文台的“施密特CCD小行星计划”则使用位于河北兴隆观测基地的施密特望远镜,先后发现2000多颗小行星,其中有5颗近地小行星。

但由于各监测计划都各自为政,望远镜布局不均,尚留有许多“死角”,因此出现2000QW7小行星“擦”地而过才被发现的惊人局面。

专家认为,一旦发现小行星有撞击地球可能,人类需要有充足的时间用于防卫准备,而准备的时间一般要在十年以上,预警时间越长也就越有利。

一般来说,小行星的飞行速度可能会超过目前人类现有的飞行器速度。当它不是迎面撞来而是同向靠近时,人类发射的飞行器短期内是追不上它的。所以人类只能早早地发现它们,并将飞行器发射到外空“等候”,然后再想办法将它推偏轨道。这一“战场”离地球越远,人类就越安全,所以监测是第一位的。

朱进认为,目前人类能改变小行星轨迹的手段极为有限。由于人类还没有掌握向外空直接发射武器的能力,人类所能想到的方法只是用装载核弹的航天飞机在外空拦截小行星,用核导弹将它炸碎或推偏它的轨道。但这种方法也不一定有效。因为对于一些松散结构的星体,爆炸所起到的作用很有限。而且当小行星很遥远时,人们无法观测到它的物质属性。

好在全球的小行星学家都已认识到全空域监测的重要性,一个更加周密的监测体系正在规划中。据悉,美国的一项监测计划正准备在南半球布置一批大望远镜,以弥补人类这一尚存缺陷的外空防御网。

但愿一切都是有惊无险,不论怎样,我们都要防患于未然,使我们人类在地球上快乐的生活下去。

科学家研究证实,人类对危险小行星的大量监测表明未来极可能发生天地大碰撞。这一研究将人类对小行星的关注提上了日程。人类有充足的时间用于防卫准备。

宇宙的“崩溃”

《新科学家》杂志网站刊载文章称,宇宙可能会在一种具有破坏性的“强大压力”下崩溃。科学家们认为,虽然宇宙空间仍旧在不断膨胀,而且这种膨胀的速度在不断加快,但是它仍然会在达到目前年龄两倍的时候爆炸。

斯坦福大学的安德列·琳迪说:“几年前,没有人会认为,世界末日将在今后100亿年到200亿年之间到来,特别是自从我们知道宇宙的膨胀正在加速以后,但是现在我们明白了,宇宙爆炸是绝对可能的。”

20世纪末,研究远距超新星的天文学家们发现了宇宙膨胀正在加速的证据。这暗示着有某种“隐秘能量”正在推动宇宙空间的分裂。有关研究“隐秘能量”的大多数理论都认为,宇宙的加速膨胀是因为存在一个与宇宙有着相同“量级”的“量场”正好通过宇宙空间,而这个“量场”又与宇宙的力场起着斥力作用。正是这种相似的能量场才使得宇宙在宇宙大爆炸结束后迅速地膨胀。

科学家们曾假设,当宇宙膨胀的同时,这种场的相互排斥力会降低,最终降到零。尽管这会使宇宙膨胀的速度放慢,但宇宙实际上永远都不会停止膨胀。天文学家们认为,这种假设是错误的,是不能成立的。根据一些超引力理论,这种来自“量场”的“隐秘能量”将不会最终仅仅是降低到零那么简单,它将会变成负数,甚至可能会变成负的无穷大。这种负的无穷大降低了宇宙膨胀的速度,然后会将宇宙转成相反的运行状态,引起宇宙空间和时间的崩溃,最终它们会在一种“强大压力”下变成一个点。天文学家们计算出了宇宙开始这种崩溃的大概时间,可能会是今后的100亿年到200亿年之间。宇宙目前的年龄是140亿年。

在崩溃论和不确定的膨胀论指导下,我们看起来是很难预知宇宙的命运了。天文学家认为对超新星的观测以及对宇宙大爆炸后产生的剩余光波的研究应该有助于解决目前所面临的疑惑。

因为不知道隐秘能量到底是什么,所以我们不能排除类似的假设,但是对极其遥远的未来进行的预测结果都是一种猜测性成分较多的结果。

充分认识宇宙,深入探究宇宙的来龙去脉,这是科学研究的任务之一。只有充分的了解了人类生存的环境,人类才能有的放矢。天文学家们关于宇宙命运的研究,通过对超新星的观测等有助于解决目前所面临的疑惑。

太阳的结局

太阳亘古不变还是有始有终?它的来龙去脉究竟如何?这是很多人的一个疑问。实际上,任何天体都和人一样,要经历出生、成长、死亡的过程,这就是天体的演化过程。人类生长在地球上,生命本身依赖于太阳系的存在,因此我们人类更加关心赖以生存的这个空间系统是怎样形成的,又将在什么时候、如何最终消逝。

根据天体物理学的恒星演化理论,产生了关于太阳形成的现代星云学说。星云假说的主要观点是:宇宙空间存在着许多巨大的星际云,大约在46亿年前,在银河系的盘状的体系中,离开中心大约25亿千米的地方,存在着一个大小约等于现在太阳直径500万倍的云团。这个云团的成分主要是氢分子,同时含有少量的氦分子和由其他元素构成的尘埃。这个云团因为来自内部物质的引力作用,开始迅速收缩,就如一幢高楼大厦在顷刻之间坍塌。在大约40多万年之后,在云团中心形成了一个高温、高压、高密度的气体球,并在其核心触发了由4个氢原子核聚变成1个氦原子核的反应,释放出大量的热和光,它就是太阳。

在太阳形成以后不久,残存在太阳周围的一些气体和尘埃,形成了围绕太阳旋转的行星和诸多小行星和彗星等其他太阳系天体,其中包括了我们的地球和月亮。

那么,太阳会不会死亡呢?太阳是大自然的创造,既有生,也有灭,但那是再过50多亿年以后的事。太阳的寿命约有100亿年,现在正是它的“壮年”时期。

太阳通过热核聚变,靠燃烧集中于它核心处的大量氢气而发光,平均每秒钟要消耗掉600万吨氢气。就这样再燃烧50亿年以后,太阳将耗尽它的氢气储备,然后核区收缩,核反应将扩展发生到外部,那时它的温度可高达1亿多摄氏度,导致氦聚变的发生。以后太阳会极度膨胀,进入所谓“红巨星”阶段,它的光亮度将增至如今的100倍,并把靠它最近的行星如水星、金星吞噬掉,地球也会被“烤焦”,生命将无法继续生存。随着时间的推移,太阳会越来越快地耗尽它的全部核能燃料,步入风烛残年,随之塌缩成一颗黯淡的白矮星。在这种白矮星上,一块火柴盒大小的物质就可达1吨左右。白矮星没有核反应,它是恒星核反应结束以后留下的残骸,依靠收缩自己的体积来继续辐射出微弱的能量,最后,太阳将成为一个无光无热的“褐矮星”,消逝在茫茫的宇宙深处,结束它辉煌而平凡的一生。

太阳和人类一样,要经历出生、成长、死亡的过程,这就是天体的演化过程。关注太阳的演化过程其实就是人类在关注自己。

想象中的白洞

我们已经知道,黑洞就像宇宙中的一个无底深渊,物质一旦掉进去,就再也逃不出来。根据我们熟悉的“矛盾”的观点,科学家们大胆地猜想到:宇宙中会不会也同时存在一种物质只出不进的“泉”呢?并给它取了个同黑洞相反的名字,叫“白洞”。

科学家们猜想:白洞也有一个与黑洞类似的封闭的边界,但与黑洞不同的是,白洞内部的物质和各种辐射只能经边界向边界外部运动,而白洞外部的物质和辐射却不能进入其内部。形象地说,白洞好像一个不断向外喷射物质和能量的源泉,它向外界提供物质和能量,却不吸收外部的物质和能量。

白洞到目前为止,还仅仅是科学家的猜想,还没有观察到任何能表明白洞可能存在的证据。在理论研究上也还没有重大突破。不过,最新的研究可能会得出一个令人兴奋的结论,即“白洞”很可能就是“黑洞”本身!也就是说黑洞在这一端吸收物质,而在另一端则喷射物质,就像一个巨大的时空隧道。

科学家们已经证明了黑洞其实有可能向外发射能量。而根据现代物理理论,能量和质量是可以互相转化的。这就从理论上预言了“黑洞、白洞一体化”的可能。神秘的宇宙到底有多少人类未知的东西呢?或许永远是一个谜。

要彻底弄清楚黑洞和白洞的奥秘,现在还为时过早。但是,科学家们每前进一点,所取得的成绩都让人激动不已。我们相信,打开宇宙之谜大门的钥匙就藏在黑洞和白洞神秘的身后。

地球大灾难与彗星

天文学家们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。

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