地球危险的旅途

陈壮叔

现在，2012年的冬季已经悄然到来，但在人们心里，对2011年冬季的寒冷仍记忆犹新。在那个冬季里，欧洲的最低气温一度低达-46℃，甚至出现了伦敦气温可能低于南极的传言……因此有人猜测，小冰期或许已经来临。所谓小冰期，指的是1550年—1770年间，全球气温出现下降的现象。小冰期带来的影响，除了气温下降外，还使得植物生长季节变短，粮食作物产量变少，谷物价格上升，造成全球各地频繁出现饥荒与瘟疫。

不过，其实人类也可说幸运，因为至今还未碰到毁灭性的天灾打击，否则也没有机会走向文明阶段。对此，我们看一下地球的危险旅程就可知一二了。

我们太阳系所在的天域称为银河系，这是一个圈套的旋涡星系，拥有2000余亿颗恒星，星系中心（即银心）有一大质量的黑洞坐镇，其外围10万光年跨度的区域称银盘，星系内的大部分物质（恒星、气、尘等）聚焦于盘中。

我们的地球跟着太阳于银盘中以220千米/秒的速度，在离银心3万光年的轨道上绕行。这一运动是波动式的，其波动幅度上下可达200光年之巨。虽然奔跑速度如此之高，可一圈飞下来也得花上2亿年之久。在这一旅途中，我们要飘过辉煌的旋臂（这里是物质更密集的区域，有如中心区域伸出的手臂，故名之日旋臂，理论家说，这是银河系物质密度波的产物），要路过阴深暗黑的稠密星云，还可以目击壮观的巨星之死。

这些事件对我们来说，大多是可怕或致命的。有的是向地面发出致命的辐射；有的则在我们行进的路途上投以巨大的物质团块，它们可能已扫除了地球上的大片生命；有的撞击我们的大陆，使之发生灾变，或者使我们的行星进入冰期。

迄今，所有这些都是推测，我们无法回溯过去的旅程，也没有人能够计算出，我们何时、何地碰上了什么样的事件。

要搞清这些事情，为何会如此困难呢？主要原因便是银河系内众多天体间的引力大混战，而我们地球本身又无法保存这些天文事件的记录。这是因为地球的岩石通过板块运动不断地再循环，通过风化、腐蚀而再塑造，地球表面已经没有了旅途中受到袭击而留下的痕迹。

但还有一个宇宙性记忆之库，它就在我们身旁，那就是月球。它的表面自远古以来未受到这些干扰，在深深的月表之下，保存着我们行星的旅途档案。

地球忘却了的，月球却记得。

科学界一度以为，恒星们始终以同一轨迹终其一生。其实不然，例如太阳系，过去曾一度离银心仅10000千米之遥。据一些科学家的计算，我们的太阳所含的重元素丰度，要比邻近的恒星更高。这暗示出，太阳出生于近银心区域，因为那里的恒星风较强（这个“风”其实就是恒星的表面物质），超新星爆发也更频繁（要知道重元素都是在恒星内部制成的），同时太阳系也遭到更大的引力折磨。

在离我们1000光年的近旁，有一个猎户座星云，那里是巨星的形成区。太阳系有时会跟这种恒星摇篮靠得较近，这是相当危险的。大质量恒星燃烧得很快，经几百万年其核燃料耗尽，星核就将塌缩而成为一颗超新星，释放出巨大的能量。

一颗几十光年外的超新星发出的X射线，可能破坏或销毁地球的臭氧层，从而使得太阳的紫外线直射地面，这将危及生命。高能质子或宇宙射线（一种带电的高能粒子流）将会连续几十年轰击地球，这对生命的危害更胜于前者。还有可能因地面上空云层受到激发，从而改变气候。这种灾变可能已触发了大规模的生命灭绝，如此残酷地为地球上的某些生命系统画上了句号。6500万年前的恐龙灭绝可能就是这种事例（另一说是小行星碰撞导致的）。

1999年，德国科学家在南大西洋的沉积物中找到了放射性铁60。这种物质在地面上极稀少，因此科学家猜测，它们可能是近旁超新星爆发抛射出来的。若这种看法被确认，那意味着仅在几百万年前，离我们约100光年之处，就有一颗巨星爆发。

行星学家克劳福说，我们可在月球上找到这种灾变的清晰证据。他说，当我们一起绕行银河时，它吸收一切投掷到它身上的东西。来自超新星的宇宙射线会把月球“猛犁”一遍，在月球浅矿层中留下其危险的足印。这在显微镜下将一览无余。

月球的土壤虽很耐久，但经过宇宙射线几十亿年的敲打，其记录也会变得含糊。克劳福等人认为，最好的方法是找到有熔岩流的地方，它将保存早先熔岩流出时的原始记录。计算出熔岩流中的放射性元素，便可精确地推算出它流出的日期。

事实上，飞船早已给出了大量有关熔岩流的数据。迄今，科学界已把时间回溯到10亿年之前。那时月球还很热，有许多火山活动。

克劳福说：“埋在月球之下的很可能是超新星爆发的记录，我们可以把它跟地球上的化石做比较，看看其时间是否跟大灭绝相匹配。很多远古岩石可能告诉我们，当时在近旁是否有频繁的超新星爆发；或者可找到某种标记，表明我们一度飞过较稠密、多事的银河系内层。”

星际气体弥漫在银河系，但其分布并不均匀。而太阳系现在正处于一个非常空的区域，称为局域泡，其物质密度仅为1个氢原子，5立方厘米。而过去我们必定穿过较厚密的气云，跨度在100光年左右，那里飘浮着又冷又暗的氢分子。在这种星云中时，地球必然会遭遇到冰期。前面说人类文明的幸运，就在于我们处于空泡之中。而在星系中，一种具有特征性的区域动辄就是几百光年。那么，这个空泡的跨度是多少呢？没有人能说清楚。若按100光年计，即可供太阳系飞行15万年，足够人类6000代的繁衍。

在太阳系内部，通常由于太阳风（吹入深空带电粒子）而抵制了可怕的星际辐射，形成了一个巨大的电磁屏障一日球。当星际气体趋向稠密时，太阳风无法吹得较远，日球收缩；当气体密度达到1000个分子/立方厘米以上时，它将缩小到地球的轨道上，这样的情况每隔几亿年出现一次。这时地球大气高层中的氢累积较多，将出现化学变化，产生一种反射云层，同时尘埃（火山喷发物）也将起到一种屏蔽作用，反射太阳的热能。天文学家说，仅是尘埃就有可能触发全球性的冰期，这个冰天雪地的地球，古地质学家称为“雪球地球”。

我们知道，地球遭受到的这种磨难，包括6.5亿年和7亿年前的严寒。不过，其中的确切情节现在还很难说清楚，这包括由于山脉的风化，从空中吸收二氧化碳；或者火山大爆发，空气中将饱含尘埃；又或者，地球改变了绕日运行的轨道，空间出现大云块等等。

月球还可能告诉我们关于地球的往事。在月面上，外来尘埃沉积下来，并与月球土壤相混合，在它们身上可找到明显的化学记号：它们高含铀235和其同位素，这些元素都来自超新星爆发。不过要取得它们也不容易，天文学家说：“我们需要在已知有较多熔岩流的地方进行钻探。”当然，就现有技术条件，我们还无法在月球上如愿以偿。但月面有些碰撞坑的坑壁上有出露的熔岩层，是最易于探测的地方。

月球的土壤还可能保存着矿藏的碎片，它将给地球的历史打开另一篇章。要知道，月球多坑的表面记录了长期的天体轰击。“阿波罗”的宇航员找到了许多远古时期的熔岩样品，揭示出约在40亿年前（太阳系形成于46亿年前），太阳系内层曾遭大天体的撞击。

这一重撞击想必是由于外层的天王星和海王星的运动，干扰了柯伊伯小行星带（冥王星附近处）所引起的。在我们的银河系内，偶尔也会出现彗星和小行星构成的风景，那是路过我们近旁的其他恒星或尘云触发的一次性轰击。

现在，我们只能盯住月球崎岖多坑的脸，看它能告诉我们什么。若美国航空航天局能按2011年勾画出的“全球开拓路线图”做下去，克劳福说，“那就有可能在近几十年内，开始接近远古时的沉积物”。这将使我们有可能较确切地写出地球的壮丽史诗。

（裘枫 插图）