小天体还会撞击地球吗

欧阳自远

遭受撞击是天体的共同特征

在太阳系的火星与木星运行轨道之间，分布着一个小行星带。众多的小行星绕太阳运行，不会和地球相撞。获得国际永久编号的小行星有21萬多颗，其中直径在100km以上的小行星大约有200颗，30km以上的约有1000颗，1km以上的超过100萬颗。还有少数轨道特殊的小行星，轨道近日点进入到火星、地球、金星甚至水星轨道以内。这些近地小行星，在运行的过程中可能撞击地球，诱发地球气候环境灾变和生物物种大灭绝事件。

长期以来，天文学家对近地小行星和彗星的轨道、运动特征、成份、类型、结构等，进行过精细的观测和研究。在已登录的3611个小行星中，为预报小天体撞击地球的危险_生，对其中807个小行星和57个彗星进行了跟踪监测。

太阳系中具有固态外壳的行星(如水星、金星和火星)、矮行星(如冥王星)、卫星(如月球、火卫1和火卫星2等)和小天体(小行星和彗星)的表面，千疮百孔、坑坑洼洼、斑驳陆离地密布着大大小小的撞击坑，这些环形撞击坑是小天体撞击及小天体相互撞击的生动记录。太阳和表面为流体状态的巨行星(木星、土星、天王星和海王星)，也经常遭受小天体的撞击，但是撞击后产生的撞击坑难以持久保存，很短时间“伤疤”愈合而消失。

小行星和彗星撞击地球，在地球的历史中屡见不鲜。估计直径大于10km的小行星撞击地球的概率，大约是每一亿年发生一次；直径1km级的小行星撞击地球的概率，大约100萬年一次；直径100m级的小行星撞击地球的概率，为一萬年一次；这些小天体撞击地球，将诱发全球性的气候与环境灾变。人类有文字记载的历史还不到一萬年，这期间没有遇到过严重的撞击事件。

地球表面保留的撞击坑很少。经研究确认，地球表面仍然残存有168个可辨认的撞击坑。由于地球表面受到各种地质内力和外力作用，如火山喷发、岩浆侵入、地震海啸、构造运动、海进海退、水与风的剥蚀、搬运与沉积作用等。历经几十亿年的沧桑变化，地球历史上形成的众多撞击坑，绝大多数都已被剥蚀而夷平，或被各种沉积物或火山熔岩所掩埋，或被构造岩浆作用所破坏。保存完好的小型撞击坑，如美国亚利桑那州的梅蒂尔撞击坑，大约是在49000年前，一个直径仅为42m的小天体撞击，产生了一个直径12km、深150m的坑。这颗小行星撞击地面的速度约为每小时72000km，在14km的高空发生爆炸，爆炸冲击波碰撞地面产生的能量相当于25兆吨TNT炸药爆炸的能量，接近于120000个轰炸广岛原子弹的爆炸威力。

小天体撞击地球祸害很大

小天体高速通过地球大气层，与地表的相对速度约为每秒15－75km。高速运行的小天体通过大气层时碰撞大气分子，产生极高的温度和压力，小天体表面的物质不断汽化、熔融与飞溅，甚至在大气层中产生剧烈爆炸。

高速运行的小天体压缩大气，形成强大的超高温超高压冲击波冲向地面，使地面的靶岩迅速破碎、汽化和熔融。冲击波在地球表面挖掘出相当于撞击体体积近100－200倍的靶岩向外溅射，形成一个环形撞击坑和撞击坑外缘的堤坝状坑唇；相继撞击坑中心隆起，撞击坑外大面积分布的撞击熔融角砾岩；撞击坑壁坍塌形成多环撞击坑。

强大的超高温超高压冲击波冲向地面，产生巨大的地震，摧残地球的生命。若撞击靶区是海洋或临近海洋，将激起几百米、甚至上千米高的巨浪和最强烈的海啸与地震，沿岸数千千米的地区将沦为汪洋一片。大量的海水蒸发、溅射，并挖掘出大量海底的沉积物与岩石粉尘，抛射到平流层中滞留，海洋中大量生物死亡。

极高温度与极高压力的冲击波，将摧毁前进方向上的一切生命物质，使得一切可燃烧的物质燃烧，引起森林大火甚至全球大火。大火燃烧形成的灰烬与二氧化碳，以及撞击靶岩溅射出的尘埃及气溶胶，弥漫于高层大气中。平流层弥漫着高浓度的粉尘和烟尘，屏蔽太阳光和热辐射，地面接受的太阳辐射将减少90％，地表急剧降温，海平面下降，冰雪覆盖面扩大，植物的光合作用受到抑制，甚至大批植物死亡，以植物为食的动物因食物链中断而死亡；“黑暗的、寒冷的冬天”突然降临，新的全球性的冰期诞生，加剧生物物种的灭绝。

超高温超高压的冲击波使大气中的氮气形成氧化氮，形成强酸雨的沉降，会加速动植物的死亡和对地面的侵蚀。超强的冲击波和巨型的地震与海啸，扰乱了地球内部物质的运动次序，甚至产生地磁极的倒转。极其恶劣的生态与环境使大量生物物种死亡与灭绝，曾主宰地球生物界的大型动物及大量海洋浮游生物都难逃劫难。

地球在经历漫长时期的生态重建后，随着温室效应的加剧，气温的升高，海平面上升，使气候逐渐恢复正常。某些生物种属的复苏和大批新的物种滋生、繁衍，地球又恢复了她的蓬勃生机。

古生物学家经过近百年系统地精细研究，确认自古生代以来，地球的生物界经历过多次灭绝事件。根据生物化石记录，地球历史中大约有22次生物灭绝，古生物学家将这些灭绝事件划分为：大型灭绝——生物科类和种类的灭绝数分别为>50％和96％；中型灭绝——生物科类和种类的灭绝数分别为>20％和50％；小型灭绝——生物科类和种类的灭绝数分别为>10％和30％。

生物灭绝事件不仅导致大量生物物种的消亡，而且造成生物的进化分异与复苏，生态重建和生物地理区系的重组。生物进化过程是生物界在地球系统内长期渐变与短期剧变相互交替的历史。

自上世纪80年代以来，小天体撞击地球诱发气候环境灾变与生物灭绝事件引起了科学界的重大关注。当前比较公认的地球历史中，最大规模的生物灭绝事件(距今25亿年前的二叠系／三叠系界面)和6500萬年前以恐龙为代表的生物灭绝事件，以及地球新生代以来多次小型生物灭绝事件，主要是由小行星或彗星撞击地球而诱发的。新生代以来，至少有6次(距今6500萬年、3400萬年、1500萬年、240萬年、110萬年和70萬年前)小天体撞击地球，诱发全球环境气候灾变与生物灭绝。

恐龙灭绝之谜已破解

6500萬年是地球历史上的中生代与新生代的交界面。

6500萬年前，一颗10公里大小的小行星，撞击在墨西哥湾尤卡坦半岛，形成直径达220公里的“魔鬼之尾”撞击坑。上世纪的80年代至90年代初，在全世界100多个地区的地层剖面中，找到了5500萬年前大型撞击事件诱发环境气候灾变、以恐龙为代表的70％的生物物种灭绝的充分证据。

1981年，我们在西藏岗巴地区的海相地层中，找到了白垩系和第三系的连续海相沉积地层。当时的西藏并不是高原，更没有喜马拉雅山脉，而是特提斯海，通过三个海相地层剖面的系统采样和深入的研究证实：

1在白垩系－第三系地层剖面的界面层中，发现含有大量由撞击过程产生的熔融状的玻璃球粒。这些球粒是小行星高速通过大气层时，在空中爆炸、压缩空气所形成的超高温高压冲击波冲击地面，导致了地面岩石及撞击体本身熔融、蒸发并溅射到200公里以上的高空，大量的撞击熔融球粒弥散于平流层中，从而形成了全球性的沉降。

2在几厘米厚的界面层粘土中，发现铱、钌、钯、铑、铂、镍、铬、钴等铂族与亲铁元素含量异常高，比上下层位及地壳的平均值高1至3个量级，表明界面层中有地外物质的重要贡献。通过元素异常的计算，反演出了撞击体的大小与类型。

3界面层中某些元素的相对比值，显示出典型的小天体物质的特征。

4界面层中发现，有极少量的、由植物燃烧形成的炭灰。

5界面层中发现，有由超强冲击波使地面某些矿物结构更为致密、形成同质异构的超密矿物，如石英转变为柯石英。

6系统测定地层剖面的碳、氧同位素组成，发现界面层的碳、氧同位素组成有明显的突变。对氧同位素的系统研究表明撞击后地球表面的气温明显下降了12±4℃，之后经历近萬年，才逐渐恢复正常。碳同位素的系统研究，表明了大量生物物种的死亡与灭绝。

经过全世界科学家对墨西哥湾尤卡坦半岛“魔鬼之尾”撞击坑的不懈探索，通过磁力与重力测量、钻孔取样，对靶岩熔融形成的玻璃陨石、熔融球粒、铱等铂族元素的异常特征、冲击变质矿物等系统而深入的研究，不仅确证撞击坑的存在，也论证了撞击体的大小和能量分布，还提出了气候环境演变与生物灭绝过程的各种模式。

人类才是地球的保护神

人类为防止小天体撞击地球，科学家提出并开展了全球联网监测，早期发现预警等措施。科学家们商定建设全景观测望远镜和快速反应系统，由多台天文望远镜组成的小行星观测网络，搜寻环绕太阳运行并有可能撞击地球的危险小天体。

根据对近地小行星运行轨道的观测，科学家预报：直径约320m的阿波菲斯小行星将于2029年4月13日撞击地球，撞击能量相当于85亿吨TNT炸药爆炸的能量；2182年9月24日，直径约560m的1999RQ361小行星将撞击地球……。

当前提出防御撞击的思路是改变小天体轨道，使之与地球擦肩而过或炸毁小天体，以减小其撞击地球的危害性。具体方案主要有：

1利用导弹或核装置对小天体进行攻击，使小天体改变轨道。

2在小天体表面安装一台大型火箭发动机或一个“太阳帆”，把小行星从撞击地球的轨道上推开。

3改变小天体颜色以改变它的反照率和吸热率，使小天体自行改变轨道。

4用核装饰直接炸毁小天体，以减小其撞击地球的危害。

5从可靠性与安全性分析，最佳的选择是发射人造航天器，把它调整到和小天体伴飞，再附着在小天体上，然后用很小的机械力推动小天体，“四两拔千斤”，使之改变轨道与地球擦肩而过。

随着当代科学技术的发展，人类完全有智慧和能力，防御引起极大灾害的小天体撞击地球事件，保护地球的萬物生灵——人类，才是地球的保护神。