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40万亿吨核爆!如果“苏梅克-列维9号”撞的是地球,会发生什么?

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八两科学 2021-01-01 23:33

6500万年前一颗直径12公里左右的陨石令雄霸地球的恐龙退出了历史舞台,1908年西伯利亚的通古斯大爆炸极可能也是陨石所致。而去年年底我国青海玉树也坠落了一颗巨大的火流星,计算出的总冲击能量相当于三分之二的广岛原子弹当量,也是自1988年来能量释放中国排第一、全球前十五的火流星事件。

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居安思危是人类的本能,这不得不让人类深思:不谈整个宇宙,仅太阳系就有数十亿甚至数万亿个天体(小行星、陨石、彗星)在运行,大多在各自轨道乖乖画圈,但难免会出现不按套路的天体,那人类会不会遇到像恐龙一样的命运呢?

可能性还是有的!因为在1994年7月,人类首次直接观测到太阳系内的天体撞击事件。幸好撞击的星球是木星,不然后果将不堪设想。

苏梅克-列维9号彗星!

这颗彗星是由美国天文学家卡洛琳(Carolyn)和尤金·苏梅克(Eugene Shoemaker)夫妇及天文爱好者大卫列维(David H. Levy)三人于1993年3月24日在美国加州帕洛玛天文台共同发现。按照惯例,这颗彗星被命名为“苏梅克-列维9号(Shoemaker-Levy 9,简称SL9)”。

不过当他们发现时,SL9已经被木星的引力撕裂成许多碎块。经过哈勃太空望远镜的确认,SL9 共有21块碎片,直径从几百米到2公里不等。进一步的观察分析,SL9已于1992年7月接近木星,后被木星引力撕裂,同时推测它在被撕裂前已绕木星运行10年。在计算SL9 的轨道后,发现它们朝木星飞奔而去,所以这将是人类史上首次有机会目睹太阳系内的天体撞击事件,因此科学家们莫不期待这千载难逢的天文奇景。

根据记录:第一次撞击发生于1994年7月17日凌晨4时5分(北京时间)开始,到1994年7月22日结束。在6天内,21块彗星以时速21.8万公里的速度陆续坠入木星。碎片撞击产生了巨大羽状物直达2000至3000公里的高空,并将大气温度加热到高达30000至40000摄氏度。

这21块碎片的撞击威力相当于在木星扔下20亿颗广岛原子弹,释放出40万亿吨TNT当量的能量。其中最大的碎块撞击木星所释放的能量相当于6万亿吨TNT当量,在木星表面造成的暗色斑块长达12000公里,相当于地球大小,久久不散。

其实SL9撞击的威力看似很大,但对木星来说不算什么。因为木星是一颗气态巨行星,同时也是太阳系中最大的行星,比其他7颗行星加起来总质量的70%还要重!其赤道半径为71400千米,是地球的11.2倍,体积更是地球的1300倍左右。同时木星有着绵延数千公里既厚实又在不停地猛烈扰动的大气,然后是4万公里深的“海”。当然这个“海”不是真的海,而是液态氢组成。

尽管SL9撞击产生了举世瞩目的天象,但对木星而言只是“小儿科”。实际上,木星是太阳系中最频繁遭到彗星撞击的行星,被誉为“太空吸尘器”。它那强大的引力‘抓取’了不少彗星与小行星,以至于其发生彗星撞击的几率是地球的2000-8000倍。

如果SL9撞击的是地球,会发生什么?

根据科学家的计算,SL9最初完整时的直径为5公里左右。虽然比6500万年灭绝恐龙那颗陨石要小得多,但也足以造成地球上的大部分生物灭绝。

来自美国罗德斯学院的天体物理学家Gerrit L. Verschuur表示,首先在撞击时,它会形成一个巨大的火球冲击波,摧毁任何能看见它的生物。接着撞击产生的大量尘埃和碎片被抛到空中,然后落下时燃烧再形成大大小小的火流星,造成二次伤害并点燃森林。

其次撞击的尘埃和森林大火产生的烟尘笼罩全球,使地球陷入所谓的“撞击冬天”。1公里的天体撞击地球,阳光会完全消失一个月左右;一个5公里的物体可能会挡住太阳一年或更长时间,全球范围内温度下降。植物在没有光合作用下陆续死亡,地下根系更发达的植物可以坚持更久。

同时在撞击过程中,释放出数十亿吨的硫磺粉尘,其中一部分来自彗星本身,一部分来自可能位于撞击点以下的富硫岩石层。含硫物质和氮氧化物产生腐蚀性的酸雨,剥夺了所有幸存的植被,酸雨进入海洋并杀死海洋生物,尤其是在大陆架附近。

最初的爆炸将氮氧化物和碎屑抛入平流层,臭氧层估计在几天内被破坏。没有臭氧层的保护,地球生物将面临高强度的太阳紫外线辐。而撞击和随后的大火也将大量二氧化碳释放到大气中,造成长期的温室效应。

人类有没有办法阻止彗星或陨石撞地球呢?

实话说,彗星和陨石撞击地球也不是什么罕见的事。不过很多都是直径较小的天体,通常在30米以下,它们大部分在进入地球后与大气摩擦、爆炸,最后渣都不剩。如果撞地天体远大于30米,那它们会在离地面15到公里的高空爆炸,其爆炸能量比一颗氢弹还要大得多。

那人类到底有没有能力防止小行星撞地球呢?其实防御措施还挺多的,比如有核爆、动能撞击、引力拖曳、质量驱动等。如果集合地球上所有核弹,可以炸毁一个直径9公里的小行星。当然,这个要能准确地击中小行星中心才行。

比如目前对地球最有威胁、直径约325米的小行星“Apophis(阿波菲斯)”,NASA曾计划在它2029年飞临地球时,利用重力拖曳效应原理,发射一颗约1吨重的“引力拖车”飞船以改变(偏移)小行星的轨道。不过根据科学家最新估算,‘阿波菲斯’的运行轨道发生微弱变化,与地球相撞的可能性非常小。

另外我国中科院科学家根据“动能撞击”原理提出“以石击石”的行星防御任务方案,即发射无人飞行器捕获小尺寸小行星组合一起去撞击对地球有潜在威胁的小行星。模拟显示,此举可以让‘阿波菲斯’偏转距离约1866公里。

写在最后:

比较大的小行星或彗星要想撞地球,其实没有那么容易。它要先闯过木星、月球,才能直面地球。而研究表明,地球附近直径大于1km的800颗和直径大于140米的8000多颗小行星中,没有一个会在本世纪内直接撞击地球。

尽管木星强大的引力成为了地球等小行星的屏障,不过也有科学家认为正因木星的“吸星大法”,让一些本来不会撞上地球的小天体直接改变轨道飞向地球。但考虑到木星的“招星体质”,它被撞的次数远比地球多得多,木星称得上是“保护星”。

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