绝非科幻：恐龙灭绝与美国宇航局的拯救地球计划

导  读

 

由于有恐龙灭绝的惨痛历史，美国宇航局刚刚发射了一艘价值数百万美元的飞船，是为了撞击一颗小行星。这是保护地球免受杀手小行星袭击的第一次试验。

 

01. 恐龙大灭绝的原因

 

笔者曾经三次跟家人去墨西哥的尤卡坦（Yucatán）半岛度假。著名的墨西哥度假胜地坎昆（Cancún）就在尤卡坦，而科苏梅尔（Cozumel）就是尤卡坦东面的一个小岛，与坎昆隔海相望。尤卡坦有很多吸引我的地方：细腻的沙滩、玛雅遗址和玛雅文化、野生的尤卡坦火鸡（Meleagris ocellata；是同分布于北美、感恩节家宴必备的火鸡同属中的两个种之一），还有那里的希克陨石坑（Chicxulub Crater）。

 

 

正是这个希克陨石坑，跟恐龙大灭绝有密切的关系，尽管恐龙灭绝的原因可能还包括气候变化、疾病、植物群落变化和地质事件（如火山爆发）等。

 

对希克陨石坑的最新研究结果，曾是《科学》杂志官网选出的2019年度十大科学突破之一。科学家通过分析这个193公里宽陨石坑的岩层，终于使大家了解到，6600万年前一颗小行星撞击地球后24小时内的细节——撞击导致了野火，引发了海啸，并向大气中喷射了大量硫，太阳被遮蔽，全球降温，从而最终直接导致全球76％的物种（包括大型恐龙）的灭绝。

 

必须补充一点，并非所有恐龙都绝灭了，因为现代鸟类就是恐龙的后裔！虽然还有争议，目前在生物学界的普遍共识是，鸟类是一群起源于中生代的手盗龙兽脚亚目恐龙（maniraptoran theropod dinosaurs）。鸟类和恐龙之间的密切关系，最早是在十九世纪在德国巴伐利亚州发现原始鸟类——始祖鸟（Archaeopteryx；德语Urvogel）之后提出的。熟悉德语的朋友知道，德语中“ur-”是“原始的”意思，而“Vogel”就是“鸟”。

 

记得我们中学时的生物课告诉我们，始祖鸟是鸟类的祖先，鸭嘴兽是哺乳类的祖先。这些说法其实都不正确。只能说，始祖鸟和鸭嘴兽分别具有原始鸟类和哺乳类的一些特征。这是题外话。

 

02. 小行星撞击地球

 

小行星和小行星碎片无时无刻不在撞击地球，但大多数会在大气中解体或以陨石的形式无害地坠落到地面。美国宇航局已经确定了超过27,000 颗小行星，它们的轨迹使它们接近地球。令人担忧的是，一些新的小行星可能会出现，可能会直接冲向地球——当它撞击地球时，它会大到足以造成严重后果，就像撞击希克陨石坑的那颗引起恐龙大灭绝的小行星一样。如果再有类似的小行星撞击地球，那对地球上大多数生命都可能造成的毁灭性的打击。

 

太空科学家提出了各种各样的想法来对抗来袭的小行星，他们想到了三种办法：（1）用核武器炸毁小行星；（2）通过发射航天器与小行星一起飞行以利用引力牵引它、并改变它的轨迹；（3）发射飞船撞击小行星。第三种办法是迄今实施过或正在实施的唯一办法。

 

 

03. 拯救地球计划

 

11 月 23 日，美国宇航局就从加利福尼亚发射一个名叫“达特(DART)”的飞船。它的目标是一对共同穿越太空的小行星。这对小行星像双胞胎，它们一起绕太阳公转，同时每个都绕另一个运行。这两个小行星名字分别叫“小双Dimorphos”和“大双Didymos”。小双宽约 160 米，大双比小双大近 5 倍。

 

宇航局发射的达特将要撞击的小行星是小双。这两个小行星都不会对地球构成威胁，但是科学家想看看他们用飞船撞击小行星的方法，是否可以改变小行星的轨迹。如果成功，以后遇到类似的小行星向地球飞来，就可以用飞船撞击它，以保护地球。

 

明年9月底或10月初，当飞船达特飞行大约10个月以后，两颗小行星距离地球大约1100 万公里，飞船将以每秒6.6公里的速度一头扎进小行星小双。撞击应该缩小小双的轨道，使其绕大双一周的时间至少比以前快 73 秒。天文学家将在地球上使用天文望远镜，观察小行星轨道的变化——当小双在大双的前后经过时，大双的亮度将随之变化。那么根据望远镜中观察到的大双的亮度变化的时间，就可以推算出小双绕大双运转的轨道和速度的变化。

 

根据飞船撞击小行星的角度，它可能会扬起一小团灰尘和碎石。撞击可能会在小双表面留下一个大约 10 米宽的陨石坑。与此同时，飞船残骸的碎片可能会散落在小行星表面，但飞船究竟将如何分解还有待观察。

 

04. 飞船撞击小行星的结果

 

研究人员将有机会得到答案，因为几分钟后，由意大利航天局资助的一个被称为“利西亚立方LiciaCube”的小型探测器将飞过撞击点的上方进行拍摄。利西亚立方搭乘在飞船达特上，将在撞击前10天从达特中释放出来，并飞到距离小双55 公里的范围内。当利西亚立方呼啸而过时，它携带的相机应该会发现尘埃云，如果撞击产生了，可能还有由此产生的陨石坑。

 

2026年，欧洲航天局的航天器将访问小行星小双，以拍摄撞击地点的更详细的照片。

 

飞船达特收集的数据，应该有助于科学家了解，这样的撞击如何影响小行星的轨迹，科学家可以根据收集的数据进行建模研究。但达特只是一项涉及一种太空岩石的测试。科学家们希望今后试验以更快的速度撞击小行星，或者用多个撞击器撞击小行星，以便有效改变其运行轨迹。还需要做更多这样的试验。

 

许多其他航天器在生命的尽头，都会被天文学家改变轨迹、撞入天空中的星星，但飞船达特有望成为第一个以拯救地球的名义撞击行星体的航天器。

 

如果这项计划成功，我们就不用担心类似于恐龙大灭绝那样的事件在地球上再次发生，毕竟那样的撞击很可能会导致地球上大部分物种、甚至包括人类的灭亡。

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本文后部分内容基于《Nature》文章600：17-18 (2021)。

 

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作者简介：植物学家，业余写写科普、时评、游记、散文。四川雅安市石棉县人，兰州大学学士，中科院成都生物所硕士，德国美因茨（Mainz）大学博士，美国密苏里植物园研究员。微信：gonggashan1，email：[e-mail]

[feiteng]

gongga shan:
@张旭－绵阳?@半个川娃娃?不对 温室效应不是这样的。我放一张图，你们就明白了

gongga shan:
[Photo]

gongga shan:
小行星撞击地球后的尘埃能遮天蔽日，导致气温下降，加上有毒气体，使得大部分恐龙灭绝。在温室效应中，太阳光能穿过温室气体啊

gongga shan:
虽然温室气体也减少一小部分阳光到地球上

zhang xu:
@张丽兵_石棉?是不是可以理解为如果二氧化碳浓度达到一定程度，反射的太阳光小于了射入的阳光，温度就会降低？

gongga shan:
@张旭－绵阳?不会。温室气体的总的效果是让地球升温，就像一个封闭的玻璃房

gongga shan:
完全没有科学根据

zhang xu:
至于恐龙灭绝科普一下，爬行动物孵化，孵出的幼体性别受温度影响。恐龙灭绝可能是长期低温，导致付出的都是同一性别，所以断子绝孙了。

zhang xu:
@张丽兵_石棉?依据就是大量的二氧化碳分子会将阳光反射出去，进入不了地球

gongga shan:
有些生物的性别受营养、气温等外部因素影响，但绝大多数只受性染色体影响。恐龙应该是主要被冷死了，饿死了（植物没阳光了而枯萎）

gongga shan:
只反射很少一部分

zhang xu:
为什么那些尘埃会导致温度下降，二氧化碳会让它升高？

gongga shan:
尘埃是比二氧化碳分子大得多的东西啊

gongga shan:
上万倍？

zhang xu:
当浓度达到足够大的时候呢？

gongga shan:
还是没有大家伙厉害

gongga shan:
想想大的火山爆发的地方都看不见太阳。二氧化碳再多，也不至于看不见太阳啊

gongga shan:
除非人工把二氧化碳固化，做一层很厚的固体遮挡物

gongga shan:
可能都不行。干冰（固化二氧化碳）也是透明的呀