书单精彩选读 -《人类知道的太多了》

今日精彩分享摘自入选“科学人文子书单”的《人类知道的太多了》,敬请享用。

会有一颗小行星撞击地球并杀死我们所有人吗?

说真的,能有多糟糕呢?


如果小行星撞上地球会发生什么?那得看情况
在岩石真正撞击地球之前,它必须穿过大气层,这使我们得到一些保护。空气中的粒子会拖拽飞来的岩石并使其减速,就像一块能够吸收冲击力的垫子。想象一下,一颗子弹射向一池水,或者一个保龄球掉进一大桶果冻里。空气颗粒无法以足够快的速度躲闪开,太空岩石的能量将空气颗粒压缩成冲击波。当空气或任何东西被压缩时会变热,在这种情况下,震波前沿的温度可以达到3000华氏度(约1650摄氏度)。这就是我们的航天飞机和着陆舱从轨道返回时会发热的原因,也正因如此,我们要在它们前端放置先进陶瓷和冷却系统,用以转移和吸收空气阻力产生的热量。

来自太空的岩石通常不会配备特殊的护盾以保持冷却,所以它们会变热,非常热。根据温度的不同,它们可能在大气中碎裂,爆炸成更小的碎片,像雨点一样落在地面,或者可能聚集在一起,在与地球表面撞击时把大部分能量释放出来。
小岩石(最大直径可达1米)实际上一直在撞击地球,但它们在大气中以流星的形式燃尽。如果你在晴朗的夜晚注意到它们,会发现它们看起来很漂亮。

但随着岩石越来越大,它们开始变得更加危险,即使是我们的大气层也无法阻止它们。为了让你对规模有一个概念,下面的图表将不同大小的小行星拥有的能量与“二战”期间投放在广岛的原子弹爆炸威力进行了比较。

直径5米的岩石与投在广岛的原子弹的能量大致相同。这听起来很糟糕,但实际上,科学家们并不太担心这些问题。这些岩石经常会撞击到海洋中的某个地方,或者在高层大气中爆炸,通常远离人口稠密的地区。

当岩石尺寸上升到直径20米(大约5头大象宽)的时候,这块岩石携带的能量就相当于30颗广岛原子弹的能量,那将是一次巨大的爆炸。如果我们真的很倒霉,这块石头成功穿过大气层并撞到像曼哈顿这样的地方,一场巨大的灾难就会发生,数百万人将失去生命。但这并不一定意味着人类的终结。事实上,最近就有一颗直径20米的小行星就在我们的大气层中爆炸了。

2013年,在俄罗斯车里雅宾斯克上空,一块直径20米的小行星带岩石以每小时6万千米的速度撞击我们的大气层。当时正值上午10点,但据报道,爆炸发出的光比太阳还亮,100千米外都能看到。大约有1000人受伤,这一惊人场面足以引起恐慌,但还不足以终结地球上的人类时代。

超过这个尺寸(在千米范围内),对我们这个物种来说才是危险区的真正开始。科学家们认为,地球最近一次被数千米大小的岩石撞击发生在6500万年前,这可能导致了恐龙灭绝。


你可能会问自己:如果地球的直径宽达10000多千米(准确地说是12742千米),那么一块直径区区几千米的岩石,是怎么造成如此大的破坏的呢?让我们来看看一块5千米宽的不起眼的岩石会发生什么吧。

一块直径5千米的岩石落到地球上,会携带大约1023焦耳的能量。相比之下,美国人平均一年消耗约3×1011焦耳能量,全人类一年消耗约4×1020焦耳能量。因此,这一次碰撞将携带相当于一千年的人类能量,并全部集中在一个点上迅速释放。以核武器单位来衡量,这相当于20亿千吨的核武器,大约是广岛原子弹能量的1亿倍。

如此多的能量释放在陆地上将产生爆炸冲击波,冲击波将从撞击点迅速传播,携带足够的热量和风,摧毁方圆数千千米内的任何东西。冲击波还会引发地震,摧毁周围所有土地,并引发大量火山喷发,使整个地区浸泡在炽热的火山熔岩中。

如果你在靠近撞击点的任何地方,那么命运将会很简单:你死定了。你会被烧焦、烤黑,不管涂多少黄油都没用。你需要离得多近才会变成这样呢?在这种情况下,如果纽约发生撞击,那么洛杉矶可能都离得不够远。

但即使远离撞击区域(比如在地球的另一侧),你可能也活不了多久。虽然你可以躲过直接的冲击,但仍然会遭受撞击引发的地震和火山重燃带来的影响。不过,更大的问题是过热的尘埃、火山灰和岩石碎片云,它们将被抛入大气层,这些超热尘埃的一部分会随着地球转动而飘移,烤焦地球表面,烧毁森林。它们将在天空中停留很长一段时间。这些云团将使地球笼罩在黑暗中数年、数十年或更长时间,这很可能就是恐龙死亡的原因。
你可能会想,如果小行星撞到水面而不是陆地会发生什么。不幸的是,情况并不会变好。首先,尽管大量的初始能量会被海水吸收,然而还是会造成几千米高的巨型海啸。想象一下,你抬头看着一个比帝国大厦高四五倍的巨浪,如此高大的海浪意味着丹佛将突然成为海滨地带,澳大利亚和日本将完全从地图上消失。

这仅仅是直接后果。一团巨大的尘埃云可能会破坏大部分生态系统,使我们所知的生命变得不可持续。如果小行星撞到水面,还会使大量水蒸气进入大气,加速温室效应。这种温室效应会将地球上的能量困在大气之内,使地球升温到不适宜居住的温度。

以上就是一块直径5千米的岩石产生的效应,现在想象一下,一颗更大的小行星产生的破坏力会有多强!

我们能做些什么呢?


假设一颗彗星突然冒出来,即将撞向我们;或者我们发现了一颗以前从未见过的新的大型小行星,并且了解到未来它的轨道会与地球轨道相交;或者太阳系发生了什么事件,于是一块大石头被直接抛向我们。我们对此能做些什么呢?在电影中,只需要一段包含一群穿着实验室外套的科学家、一壶咖啡、一块满是涂鸦的白板的有背景音乐的剪辑,就能找到解决方案(另外,能得到布鲁斯·威利斯的帮助也可以)。但这现实吗?

令人惊讶的是,这也是CNEOS这样的组织在积极考虑的事情,根据他们的说法,对付朝地球撞来的大石头有两类策略。


选项一:偏转
第一种选择是设法使小行星或彗星偏转。也就是说,改变它们的轨道,从而避免与地球相撞。科学家对此有几个好主意:
火箭:这个计划需要向即将到来的岩石发射火箭,要么撞上它,要么炸毁足够多的岩石从而改变它的运动轨迹。也有可能(尽管可能性较小)让火箭降落在岩石上,并使用助推引擎将岩石推入新的轨道。
挖掘机:还有一个想法是发射一台巨型起重机或机器人降落到岩石上并开始挖掘,把挖到的所有碎片抛到太空中。这些碎片的动量基本会使岩 石改变运动轨迹。
激光:另一个有趣的想法是,在地球上建造一台巨型激光器,然后将激光射向小行星或彗星,目标是加热岩石的一侧,这样融化的冰或蒸发的 岩石就会把岩石推离可能与地球相撞的轨道。

镜子:如果你想用更加花哨的做法,可以发射一套透镜和镜子来收集太阳光,并将其聚焦到岩石上。这会蒸发掉岩石的一些物质,将它推离会与地球碰撞的轨道。

选择2 :摧毁
当然,第二种选择是试图在这块大石头到达地球之前把它摧毁。换句话说,用核武器攻击它
一种想法是发射一枚核导弹,拦截岩石并将其炸毁,希望把岩石炸成更小的碎片,然后在大气层中燃尽。其中一些碎片可能还会撞到地面,但这比整个岩石撞到地球要好得多。
另外,即将到来的小行星可能多半只是一堆碎石,因为引力而松散地聚集在一起。在这种情况下,一次核爆炸不会非常有效地将岩石分散,我们最好发射一系列较小的核武器。也许我们应该优化核爆炸的距离,使其最大限度地分散;也许应该在小行星表面不远处引爆核弹,这样就会使小行星的路径偏转,而不是摧毁它们。
当然,决定这些策略是否奏效的最关键因素是我们有多少时间。根据CNEOS的说法,“为了在小行星或彗星撞击中幸存下来,最重要的三件事情是:(1)早发现;(2)其他两件并不重要”。

如果我们接到警告的时间足够长(希望是几年),那么我们可能有时间构 建和部署其中一种战略。不仅如此,更多的时间也会给我们更多影响结果的机会。

例如,如果我们了解到一颗特定的小行星将在100年后撞击地球,我们今天给它任何微小的推动,都将会对它未来的轨道产生巨大的影响。这就像使用 狙击步枪向1千米外的目标发射子弹,枪口最轻微的偏移也会使子弹在长达千米的整个飞行过程中产生极大的侧向位移。同样的道理也适用于小行星:如果你提前看到一颗距离很远的小行星,那么只需要稍微推它一下,就可以让它偏离轨道。

这就是跟踪所有围绕我们飞行的小行星和彗星是如此重要,以及一颗小行星或彗星突然出现的想法如此可怕的原因。

你应该担心吗?


在你开始建造地下掩体或疯狂购买罐头食品之前,我们应该告诉你,小行星杀死我们所有人的可能性实际上并没有那么高。

在短期内,NASA的团队和世界各地从事这项工作的其他几十人,正在尽其所能地及早发现这些岩石,他们默默做着这些可靠的工作,因此你不必一直焦虑地抬头看。他们相信,几乎所有可能杀死地球生命的岩石都已经被发现并 被研究得很清楚了,它们对地球的风险可以忽略不计。当然,甚至我们还有更 强大的望远镜的计划,比如近地天体监视任务太空望远镜(Near-Earth Object Surveillance Mission space telescope)和薇拉·鲁宾地面望远镜(Vera Rubin ground telescope),这将极大地提高人类更早发现太空岩石的能力。考虑到你的个人风险,你更有可能死于地球上的某些东西(车祸、淋浴时摔倒、被你的宠物沙鼠勒死),而不是来自太空的岩石。

但宇宙不可预测,我们的科学也有局限,记住这两点总归是好的。也许在我们的太阳系里潜伏着一颗上面有我们名字的大型小行星,或者一颗彗星可能正从远处直冲我们飞来。在我们的太阳系这样复杂的星系中,准确预测任何事情都是一项非常艰巨的任务。还记得在俄罗斯车里雅宾斯克上空爆炸的那颗小行星吗?我们不知道它是从哪里冒出来的,当它撞到大气层的时候,我们才得到唯一的警告。
事实上,我们生活在一个由岩石和行星组成的混乱环境当中,所有岩石和行星都在错综复杂的引力作用中相互推拉着运动。每一次碰撞或靠近都应该让我们停下来思考,应该激励我们进一步支持科学,这样才能更了解我们的宇宙邻居。我们也应该思考人类的合作能力,以及我们是否可以为了人类的生存而搁置分歧。
因为我们不这样做的话,那么……只要记住恐龙的遭遇就行了。

(以上内容摘自《人类知道的太多了》)


[巴拿马]豪尔赫·陈,[美]丹尼尔·怀特森 著,
邓舒夏,尔欣中,苟利军 译
2022年10月
未读 | 海峡书局


科学照进未来

END


展开阅读全文

页面更新:2024-04-30

标签:广岛   书单   小行星   大气层   选读   千米   彗星   岩石   直径   轨道   能量   地球   人类   精彩

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2020-2024 All Rights Reserved. Powered By 71396.com 闽ICP备11008920号-4
闽公网安备35020302034903号

Top