地球发展史的彗星灾变说

英国爱丁堡皇家天文台的两位天文学家克拉勃和内皮尔曾提出一种新的理论，他们认为地球也许每隔一段时间就会与宇宙空间的尘埃和流星雨相遇一次，从而引起巨大规模的严重灾变事件，对地球的发展史产生深远的影响。

阿波罗型小行星及分子云的影响

17世纪初，随着望远镜的问世，伽里略第一次发现了浩瀚的银河系是由无数颗星星组成的。到两百年前，威廉·赫歇耳证实了银河系是一个巨大的扁平圆盘状恒星集团，而太阳则是其中的一员。本世纪初天文学家们进一步认识到包括太阳在内的绝大部分恒星都在绕着银河系中心的巨大轨道上运行，而恒星之间发生相互碰撞甚至接近的机会都是极为罕见的。除了恒星之外，在银河系内还存在着一些暗星云，它们是气体和尘埃的混合体。最近的暗星云离我们约500光年，直径为65光年。虽然他们比恒星大得多，但却极为稀薄。因而从赫歇耳年代以来，天文学家一直认为当太阳带着它的家庭在银河系里漫游时，根本不用担心与恒星或星云碰上，即使碰上星云也没有关系。尽管每天有数以千吨计的陨星物质从天而降，落到地球上来，但它们大都是一些微不足道的小东西，无须担心。然而近代的一些重要发现也许会使这种"安全感"发生动摇。

首先，射电天文观测发现，上面提到的暗星云只不过是一些质量很大、温度甚低的星云集合体的极小部分。它们集中在银道面内一些有相当厚度的环状区内；因此不发光，所以光学观测便发现不了。太阳大约每经过1~2亿年的时间就会接近或穿过其最密集部分，在那儿星云个数多达5000个，而质量约为太阳的50万倍。它们是银河系内最大的天体，但是在几年前人们却不知道它们的存在。

其次的发现得归功于对太阳系内行星和卫星上的陨星坑的研究，以及用大视场望远镜所进行的小行星探索工作。现在人们已知道，地球受到阿波罗型小行星撞击的机会要比以前所认识到的多得多。这类小行星的直径为1公里左右，它们中间最大的一些大部分看来并不来自小行星带，而更可能是某些甚长周期(106年)彗星演化的最终产物。这类彗星的轨道是很扁的椭圆，当它们进入太阳系内圈时就有可能被捕获，轨道变得很小，周期也缩短到一年左右。

现在我们来看看如何把这两项发现联系起来。

分子云的质量十分巨大，因此当太阳系通过它时会受到云的引力作用，使行星有脱离太阳的趋向，即所谓潮汐效应。不过由于行星距离太阳要比距离分子云近得多，太阳的引力效应起支配作用，行星系统是不会因此而瓦解的。但是彗星的情况就不一样了，它们离太阳要比最远的行星到太阳的距离还远上100倍。数以十亿计的彗星位于奥尔特云内，距太阳0.8光年左右。因而每当太阳与星云接近时，云的引力会对这些彗星产生很大的影响。计算表明一次接近时可能把奥尔特云的25~90％扫到星际空间去。通常认为奥尔特云是在大约45亿年前从原始太阳系中分离出去的。那么由于每1~2亿年太阳经过星云密集区一次，当时的原始奥尔特云必然被破坏得很厉害，目前存在的应是原始奥尔特云历经劫数后的残余物。然而事实是，长周期彗星仍然不断地从这种极不稳定的区域中跑出来，因此今天所看到的奥尔特云是"不久前"为太阳所俘获的。

被俘获的新的奥尔特云又从何而来呢？唯一的来源看来只能是分子云本身。可以证明，如果分子云质量（大部分为重元素）的百分之几以彗星形式出现，那么象奥尔特云那样大尺度的彗星族就可以在太阳与分子云第一次接近时就为太阳所俘获。在大体上平衡的情况下，彗星族的流通是频繁而又剧烈的，每当太阳通过银河系旋臂时，这种俘获事件就会有规则地发生。这时行星际空间就存在大批彗星，而地球上就会出现受阿波罗型小行星轰击的事件。

早在分子云发现之前，人们就认为彗星的发源地——奥尔特云是在大约45亿年前从太阳系的原始行星系统中分离出来的，而上述彗星起源理论则同这种概念截然不同。这儿似乎有一个困难，即分子云密度相当低，近乎真空，而大彗星的核则可达100公里。那么彗星又怎样从星际云中成长起来呢？这是一个尚未完全解决的问题，但是现在我们知道彗星是客观存在的，而对太阳系这个我们最熟悉的行星系统来说，许多证据表明构成原始陨星物质的结构是具有耐熔颗粒的杂乱矿脉，其周围是挥发性物质，而从炽热的星际介质冷却到分子云温度过程中凝聚而成的正是这种东西。行星际尘埃可能就是由这种物质失去外层挥发物后组成的，它们也许正是彗星的碎片，这样，就同上述理论联系起来了。很可能在恒星从旋臂区产生的过程中彗星是一种中间产物。

彗星或小行星的袭击对地球的影响

当地球受到彗星或小行星袭击时将会出现什么样的情景呢？让我们先来看看以往的事实，最有名的当推1908年6月30日早晨发生在苏联西伯利亚叶尼塞河上游通古斯地区的一次大爆炸，即所谓通古斯事件。最近有人认为这次爆炸是由一次彗星撞击地球引起，而这颗彗星又可能是业已瓦解的恩克彗星的一部分。计算表明，如果彗星碎片总质量为350万吨，平均密度为每立方厘米0.003克，以每秒40公里的速度和30°的入射角进入地球大气层，那就可以引起通古斯事件那样规模的爆炸。

但太阳穿过或接近分子云时又可能出现什么样的结构呢？如果前述理论成立，那么每经过一亿年左右，即有大批彗星天体进入太阳系的范围，其中最大的彗核直径超过10公里，撞击速度可达每秒30公里。要是有这么一颗彗星到达地球，其后果是不堪设想的。首先，彗星进入地球大气层内就会引起巨大的冲击波，可以一下子杀死半个地球上的全部生物。这时，空气温度上升到500℃左右。因落地撞击引起的阵风，在离撞击点2000公里处的风速仍可达每小时2500公里。结果，整个地球上空将会覆盖一层厚厚的尘埃幕布，太阳光线无法穿过它到达地面。这层尘埃云将会延续好几个月。另一方面，这颗巨大火流星中的一氧化氮会破坏大气中的臭氧层，因而在尘埃云最终沉息下来之后，地球表面就会直接受到太阳的紫外光照射，其强度是致命的。此外，撞击时会引起全球性大地震，由此导致的陆地起伏一般可达10米。

地球表面大部分地区是海洋，所以彗星击中海洋的可能性也许更大一些，其后果同样是极其严重的。首先，溅落中心区部分可能产生高度达几公里的巨浪，即使在离中心区1000公里处，大浪的高度还可以到达500米。涛涛巨浪最终将进入大陆架并冲上陆地。这时，地核中的内部流动情况受到强烈的干扰，并影响到地球磁场，而这种磁场扰动时，就可能同各类生命的大批死亡联系在一起。另一方面，原来支配大陆漂移的是一种缓慢的、带粘滞性的推进式运动。在彗星的猛烈撞击下，这种运动便会受到极大的干扰，结果引起板块运动。地壳上会出现10~100公里宽的大裂缝，造山运动十分剧烈，同时引起普遍性的火山爆发，地球最后变得面目全非；一旦重新平息下来之时，其生物学和地球物理学环境已与撞击发生之前大不相同了。

根据上述理论可以作出一项预言，那就是从银河系的时间尺度来看，许多地球物理现象应该是间歇性的。不仅如此，地球上生命的大规模消亡应该与剧烈的造山运动和大规模火山爆发同时发生，而且应当发生在磁场受干扰的时期之内。实际上不少史实也正说明了这一点。比如：恐龙的灭亡在时间上与地质史上最大规模火山爆发开始时期相一致，而且在这之前约500万年出现了延续时间长达2000万年的地磁扰乱。在二迭纪~三迭纪间的生物大规模绝灭期内，有96％的海洋生物突然死亡，它同样也发生在一场地磁场扰乱期内。这些是不能用偶尔一次彗星对地球的撞击所能解释的，而正好同上面有关彗星对地球大规模轰击的概念相一致。

美国加州大学最近的研究又从另一侧面证实了上述理论的预见：进行这项研究的小组人员在意大利约6500万年前的沉积层中发现了稀有元素铱的含量高得出奇，后来又在地球上其它几十个地方发现了同样的现象。要知道，铱在地球上含量极少，可是在小行星中含量却很高，因而一种合理的解释是在那个时期发生过一次阿波罗型小行星轰击地球的大灾变，而恐龙的突然、迅速的消灭也正好发生在那段时间。

从另一个方面把时间拉近一点来看，目前在阿波罗型小行星轨道上的行星际尘埃、火流星活动以及流星群都是十分丰富的。这些说明了在过去的几千年内地球的上空是极其活跃的。大约在4~5千年前有一颗大彗星在穿过地球轨道时瓦解了，而我们今天所观测到的陨星之类的天体只不过是过去年代那些更大彗星碎片的遗迹而已。

科学发展将是无止境的。无须在今天为几千年后可能遭到的来自天外的袭击、或者几千万年后可能发生超大规模彗星陨落事件而去杞人忧天。毫无疑问，从自然界中诞生发展起来的人类，终将会在世代交替的无穷过程中找到征服自然的途径。而在这一过程中地球发展史的彗星灾变说也会最终得到检验。