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12月14日

一年一度的雙子座流星雨

在北京時間20時44分

達到最大值

根據(jù)國際流星組織(IMO)的預(yù)報

在最理想的條件下

每小時可有上百顆流星

任君觀賞

（2017年12月14日雙子座流星雨，攝于四川甘孜州康定縣甲根壩鄉(xiāng)雅哈埡口，攝影師@羅弘揚）

▼

在地球約46億年的歲月中

實際上每天都有大小不一的星體

在向地球墜落

它們微小時

可以裝點地球的夜空

（2022年5月4日，廣東河源野豬嶂，流星劃過夜空，攝影師@唐柏鴻）

▼

巨大時

則可以摧毀地球上的生命

（請橫屏觀看，四川自貢恐龍博物館展出的恐龍標本，攝影師@張艷）

▼

但令許多人更加難以置信的是

在更加久遠的過去

它們還可能為地球帶來水和氨基酸

極有可能促成了生命的誕生

甚至我們今天的地球

也是由大大小小、難以計數(shù)的星體

組合而成

真可謂

你我皆星塵

（請橫屏觀看，2020年12月雙子座流星雨，攝于瀘沽湖，攝影師@阿五在路上）

▼

要想真正了解流星雨

揭開這些太陽系浪子的終極秘密

我們需要和人類的探測器一起登陸小天體

但首先

我們需要從一片星云說起

01

浪子的誕生

寰宇起于毫末

大約46億年前

太陽系還僅僅是

一片由塵埃與氣體構(gòu)建的原始星云

（2020年12月12日，流星劃過獵戶座大星云和馬頭星云，攝于云南瀘沽湖，攝影師@楊晉）

▼

之后

在引力的作用下

星云開始坍縮

無數(shù)的塵埃與氣體凝聚在一起

逐漸在中心形成了一個巨大的天體

質(zhì)量居然占到整個星系的99.86%

它就是

太陽

而余下的部分也在聚集

其中較大的八個個體

清除了同一軌道上的競爭者

或?qū)⒏偁幷呒{入自己的身體

或?qū)⑺鼈儾东@成為衛(wèi)星

這便是

八大行星

八大行星的質(zhì)量

又包攬了余下星系質(zhì)量的

99%

（太陽和八大行星，制圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

而太陽系余下的

約0.002%的質(zhì)量

是數(shù)不盡數(shù)的塵埃

是大小不一的碎片

是在行星成長競爭中的失敗者

更是太陽系的流浪者

（冥王星質(zhì)量僅為月球的1/6，因無法清除軌道上的競爭者，而被踢出了行星行列，被稱為“矮行星”，圖片來源@NASA)

▼

它們飄散在冰冷的太空中

有的分散海王星的外圍

是地球到太陽平均距離的30倍以上

被稱為柯伊伯帶

還有的分散在

太陽系的盡頭

在地球與太陽平均距離數(shù)千至數(shù)萬倍的地帶

被稱為奧爾特云

耀眼的太陽和八大行星

以及

眾多不起眼的小天體

眾多遙遠的流浪者

這才是我們太陽系的

真實面貌

（太陽系結(jié)構(gòu)示意，柯伊伯帶和奧爾特云的命名都來自他們的研究者的名字，冥王星即位于柯伊伯帶，制圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

但是

一些特別的力量

卻讓這些看似遙遠的流浪者

依然可以時不時與我們交匯

出現(xiàn)在我們的生活中

這究竟是一種

什么力量？

02

星塵之路

漢代古籍《淮南子》曾記載

3000多年前武王伐紂時

夜空中出現(xiàn)了一顆

拖曳著長長尾巴、類似掃帚的星體

（“手捧”新智彗星，2020年7月18日攝于內(nèi)蒙古阿拉善騰格里沙漠，攝影師@古蒂）

▼

這類星體不斷出現(xiàn)

以致在2000多年前的馬王堆漢墓里

更是直接畫出了20多種圖樣

它們便是

彗星

（馬王堆漢墓中的部分彗星樣式，彗字最早意為掃，或掃的工具掃帚，攝影師@鞠驍）

▼

彗星并非地球的近鄰

而是往往來自

遙遠的柯伊伯帶和奧爾特云

在太陽系剛剛誕生的數(shù)億年間

行星的軌道尚不穩(wěn)定

木星、土星、天王星、海王星

四顆巨大的外行星

在復(fù)雜的引力作用下

變換著軌道

（早期太陽系的行星大遷移假說示意，目前該理論仍存有一定爭議，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

在這個過程中

一些小天體被行星的引力

向彈弓一樣向外甩出

它們的運行軌道

也因此變成細長的橢圓形

大部分時間位于

太陽系冰冷的邊緣

要經(jīng)歷漫長的旅途

才能再次接近太陽和地球

（哈雷彗星軌道示意，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

這也導致它們在人類眼中

每隔數(shù)年、數(shù)百年，甚至更長時間

便會短暫出現(xiàn)在夜空中

然后再次消失在人們的視線中

呈現(xiàn)強烈的周期性

1695年

洞悉了這種周期性的英國物理學家哈雷

準確地預(yù)測出一顆彗星的回歸時間約為76年

這顆彗星因此得名

哈雷彗星

（1986哈雷彗星回歸時的照片，圖片來源@視覺中國）

▼****

1950年代

美國天文學家惠普爾

第一次準確描述了彗星的結(jié)構(gòu)

一個冰與石混合的**“臟雪球”**

正因為如此

它們在靠近太陽時

因溫暖而升華

往往散發(fā)出大量的氣體與塵埃

好似拖著長長的尾巴

（彗星的一般結(jié)構(gòu)圖，通常由彗核、彗發(fā)和彗尾構(gòu)成。圖為新智彗星，攝影@林子軒，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

而當?shù)厍蚯『眠M入塵埃所在的軌道時

眾多塵埃不斷在地球大氣層中發(fā)光發(fā)熱

星墜如雨

是為流星雨

（流星雨成因示意，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

這些塵埃在進入大氣層時

往往平行且速度基本一致

但因為透視變形的影響

在人類的眼中

同一場流星雨就像是從同一個點發(fā)出的

即為輻射點

人們也因此

根據(jù)輻射點所在位置的星座

為流星雨命名

（請橫屏觀看，2018年12月16日雙子座流星雨，攝于四川阿壩州達格則。流星似乎是從同一點射出，攝影師@蔣濤）

▼

每年8月12日前后

斯威夫特-塔特爾彗星的碎片

為我們帶來

英仙座流星雨

（請橫屏觀看，2021年8月14日英仙座流星雨，攝于青海小柴旦湖。攝影師@瞿曉峰）

▼

每年11月17日前后

坦普爾-塔特爾彗星的碎片

為我們帶來

獅子座流星雨

（2022年11月18日獅子座流星雨，攝于海南三亞，攝影師@羅弘揚）

▼

而1833年11月13日晚

也正是獅子座流星雨

為人類帶來了歷史上

可能最大的一場流星雨

每小時超過上萬顆流星滑過夜空

（描繪1833年獅子座流星暴雨的藝術(shù)作品，圖片來源@wikimedia commons）

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但從遙遠的寒夜訪問地球的

不只是彗星

1766年

有天文學家經(jīng)過計算后推測

火星和木星之間應(yīng)該還有一顆行星

但后來人們的觀測證實

這里密布著大量小行星

它們由巖石和金屬組成

直徑從數(shù)米到1000千米不等

由于木星強大引力的干擾

無法凝聚成更大的天體

只能漫天散布、各行其是

是為小行星主帶

（小行星主帶位置示意，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

此外

還有約10%的小行星

分布在太陽系的其他區(qū)域

在太陽光壓的作用下

一些小行星同樣會逼近太陽和地球

釋放塵埃并形成流星雨

例如編號3200的小行星

它的軌道近日點是如此接近太陽

以至于表面溫度會升高到750℃

展現(xiàn)出與彗星相似的性質(zhì)

在其軌道上散落

并在每年12月14日前后

為我們帶來雙子座流星雨

（小行星3200的藝術(shù)想象圖，因為接近太陽，而又名為法厄同，希臘神話中的太陽神之子，圖片來源@NASA）

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而每年1月3日左右

編號196256的小行星還為我們帶來

象限儀座流星雨

（請橫屏觀看，2019年1月象限儀座流星雨，攝于陜西延安。該小行星性質(zhì)尚不清楚，可能為彗星殘留形成，圖片來源@視覺中國）

▼

象限儀座、英仙座、雙子座流星雨

并稱三大周期性流星雨

而目前已有命名的流星雨

更是高達1000多個

（北半球全年主要流星雨，攝影師@龍柏山人，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

但是

那些從遙遠世界闖入我們夜空的星體

不僅僅只是制造星空盛宴

它們驚人的能量

足以影響我們的生活

甚至生死

03

天地碰撞

1908年6月30日晨

俄羅斯西伯利亞的通古斯河畔

一個巨大的火球劃過天空

并發(fā)生空爆

威力相當于2000萬噸TNT炸藥

造成400km范圍內(nèi)的樹木倒伏或焚毀

其罪魁禍首到底是小行星還是彗星

亦或是極其罕見的隕冰

現(xiàn)在已難下定論

（如今看似平靜的通古斯地區(qū)，在百余年前發(fā)生了規(guī)?？涨暗拇蟊?，圖片來源@視覺中國）

▼

而1994年7月

蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星

則給人類提供了千載難逢的機遇

首次全程觀測太陽系天體撞擊事件

這次撞擊在木星表面

留下了一連串的痕跡

其中最大的與地球表面積相仿

釋放的能量

更是達萬億噸級TNT當量

（1994年7月18日，哈勃太空望遠鏡在撞擊發(fā)生后拍攝的撞擊痕跡，圖片來源@NASA）

▼

近年來持續(xù)進行的科學研究

更是給我們提供了詳細的

各類小天體撞擊地球的毀滅記錄

在太陽系形成初期

行星們不斷變換軌道的同時

無數(shù)小星體在引力的作用下

飛向太陽系內(nèi)部

猶如一場劈頭蓋臉的 “洗禮 ”

幾乎重塑了地球的地貌

并在與地球相伴的月球上

留下了無數(shù)的撞擊坑

（請橫屏觀看，滿是撞擊坑的月球，該事件被稱為“后期重轟炸”，攝影師@黃一駿）

▼

幸運的是

那時的地球還不像今天一樣生機勃勃

但這并不是最后一次

6600萬年

一顆直徑約10km的小行星

在今天的墨西哥灣留下了

直徑約180km的撞擊坑

這很可能是導致當時的霸主恐龍

（嚴格來說是非鳥恐龍）

被一波帶走的重要原因之一

（同一時期是否發(fā)生了其他小行星撞擊事件目前尚存爭議，而當時的恐龍群體已經(jīng)較為脆弱，而鳥類的祖先得以幸存。圖為墨西哥尤卡坦半島的隕石坑示意，目前關(guān)于恐龍滅絕的原因仍有爭議，制圖@鄭藝/星球研究所）

▼

1.29萬年前

一場長達1000多年的大規(guī)模降溫席卷全球

并促使一眾大型動物種群減少或滅絕

包括我們所熟知的猛犸象、劍齒虎等

有科學家認為

這可能是由小行星撞擊所致

（該事件被稱為新仙女木事件，這種生長在寒帶的植物，在當時大肆南侵，也有觀點認為該事件與洋流有關(guān)，下圖為不同種類的猛犸象復(fù)原示意，制圖@陳志浩&漢青&王申雯/星球研究所）

▼

但事物的影響

總是一體兩面

氣溫降低與大型獸類減少

也引發(fā)人類食物匱乏

一些人“被迫”放棄單一的狩獵與采集生活

開始嘗試種植作物

農(nóng)業(yè)

從此開啟了人類文明的新篇章

（廣西龍勝梯田秋景，攝影師@王志榮）

▼

造訪地球的天體

也的確帶來了許多積極的影響

有理論認為

在地球早期

無數(shù)小天體盡情蹂躪地球表層時

也為地球帶來了生命之源

水

（地球上水的來源尚有爭議。賽里木湖秋季風光，攝影師@蔣晨明）

▼

還有各類氨基酸

甚至還有磷

對生命起源也都是至關(guān)重要的元素

（1969年人們目睹了澳大利亞默奇遜地區(qū)的隕石降落，在該隕石中發(fā)現(xiàn)了地外起源的非生物合成氨基酸，可證明是非生物因素產(chǎn)生，圖片來源@視覺中國）

▼

此外

人類最早制作的鐵器

也來源于隕石中的隕鐵

因其形態(tài)獨特

比一般鐵礦更易于發(fā)現(xiàn)和利用

從而成為人類鐵器的起點

（藁城臺西商代遺址出土的我國最早的鐵器——鐵刃銅鉞，銅鉞刃部的鐵為隕鐵。圖片來源@視覺中國）

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1953年

科學家還利用鐵隕石

第一次準確知道了地球的年齡

45.5億年（±0.7億年）

鐵隕石的形成過程與地核一致

它們的年齡基本可以等同于地球的年齡

而其中的鈾同位素會衰變?yōu)殂U

而不同鈾的半衰期不同

衰變成為的鉛同位素也有所不同

這好似歲月的時鐘

只需測得鐵隕石中不同鉛同位素的比例

便可知大地的滄桑幾何

（測出該數(shù)據(jù)的加州理工學院教授帕特森后來還成為鉛污染防治的先驅(qū)，圖為巴林杰隕石坑，圖片來源@視覺中國)

▼

而在南非弗里德堡撞擊坑

周圍還出產(chǎn)黃金等諸多礦產(chǎn)

這也與天體撞擊有關(guān)

（其具體機理還存在一定爭議，南非弗里德堡撞擊坑地形，制圖@鄭藝/星球研究所）

▼

可見

這些太陽系的浪子

對地球的生命和人類的影響

是何等重要

在它們闖入地球的同時

我們也需要走出去

奔向星塵

去揭開它們更多的秘密

04

奔向星塵

1986年

借著哈雷彗星回歸的契機

一支包含美蘇日歐六艘探測器在內(nèi)的

“哈雷艦隊”相繼升空

人類第一次以596km的超近距離

觀測彗星的真面目

（歐洲宇航局喬托號拍攝的哈雷彗星彗核，圖片來源@ESA）

▼

2004年

美國星塵號探測器

成功飛掠維爾特二號彗星

并于2006年將彗星氣體和塵埃樣品帶回地球

（星塵號，圖片來源@NASA）

▼

2019年

日本隼鳥2號探測器

成功登陸一顆名為龍宮的小行星

并于2020年由回收艙將樣品帶回地球

在其中發(fā)現(xiàn)了多種氨基酸

這是目前最確鑿的地外氨基酸證據(jù)

（隼鳥2號探測器落地后取出樣品，圖片來源@JAXA）

▼

2022年9月27號

NASA的一艘重達600kg的探測器

主動撞向小行星迪莫菲斯（Dimorphos）

（請橫屏觀看，小行星防御任務(wù)圖示，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

并改變了小行星的軌道

完成人類首次小行星改道任務(wù)

未來面對小天體撞擊的威脅

人類將不再是手無縛雞之力

而中國也將加入這場角逐

2012年12月13日

嫦娥二號以3.2km的最近距離

飛掠小行星圖塔蒂斯

2022年4月24日中國航天日

國家航天局宣布

將啟動小行星防御計劃

2025年

天問二號將奔向

小行星2016HO3和彗星311P

（研究表明2016HO3是地球的準衛(wèi)星，圖為該小行星的藝術(shù)想象圖，圖片來源@NASA）

▼

我們已經(jīng)越來越接近

這些太陽系浪子的終極秘密

2016年4月

在全國中學生天文奧林匹克競賽

國家隊選拔賽的賽場上

一道題目令所有選手猝不及防

（第四題：馬門溪龍看見的恒星-低年級與高年級組）

▼

一顆絕對星等為-3.5等的恒星，在良好觀測條件下，勉強能夠被生活在今天的地球上的視力正常的人用肉眼看到。如果這顆恒星也剛好能被恐龍時期的馬門溪龍勉強看到，請你用適當?shù)墓胶蛿?shù)值推演說明，這顆恒星應(yīng)經(jīng)歷了怎樣的變化，并詳細說明原因

馬門溪龍最早于1954年在四川發(fā)現(xiàn)

體長可超過20米

其中的中加馬門溪龍

更是世界上脖子最長的恐龍

這是一道沒有標準答案的開放題

但卻提醒我們

曾經(jīng)的地球霸主恐龍也曾抬頭望天

看流星劃過天際

直到目睹小行星撞擊后

交出霸主寶座

（重慶自然博物館展出的合川馬門溪龍，攝影師@王嘯）

▼

恐龍滅絕的6600萬年后

銀河系獵戶懸臂之上

一顆小小的主序星太陽旁

環(huán)繞它的小小小小暗淡藍點之中

一種名叫人類的智慧生命

依舊抬頭望向這片恐龍仰望過的星空

（2022年7月27日，深圳天文臺上空一顆火流星劃過銀河，攝影師@陸不喝）

▼

不同的是

人類要從這小小的暗淡藍點發(fā)出

向著宇宙的四方飛去

征途雖遠

甚至沒有返程

但你我本就皆為星塵

（旅行者一號拍下的著名照片“暗淡藍點”，圈內(nèi)的光點為地球，圖片來源@NASA）

▼

————后記————

盡管我們中的絕大多數(shù)人

還無法奔向星空

那個我們來自的地方

但我們的思想與想象卻可以超脫時空的限制

奔向宇宙的邊疆

2022年11月24日

國家航天局啟動面向全社會的

深空探測重要科學問題全球征集活動

不管是專業(yè)人士或是喜歡仰望星空的你

如果你有好的點子和對宇宙洪荒的好奇心

不妨一試

本次征集至2023年1月31日止

大家可點擊文末的閱讀原文查看詳情

（奔向宇宙，我們已經(jīng)迫不及待，2015年12月20日雙子座流星雨，攝于國家天文臺河北興隆觀測站，攝影師@Steed）

▼

（向著長流星，許愿吧！請橫屏觀看，超長掠地流星，2021年6月12日攝于烏蘭布統(tǒng)，攝影師@申然）

▼

本文創(chuàng)作團隊

撰文：林萱文

編輯：所長

圖片：周昫光

設(shè)計：王申雯

審校：云舞空城/竇婧

封面攝影師：瞿曉峰/葉人豪

專家審校：haibaraemily

P.S.一般的流星雨觀測無需望遠鏡，在少光污染，開闊無云的地方觀測即可。不必緊盯輻射點或某一片天。

P.P.S:馬門溪龍最早發(fā)現(xiàn)于四川宜賓的馬鳴溪渡口，由于發(fā)現(xiàn)人，著名的古生物學家楊鐘健院士（也是筆者的陜西老鄉(xiāng)）口音較重，工作人員誤記錄為馬門溪，由此得名。楊先生還曾經(jīng)作詩一首：“頭小頸長身軀大，尾巴長的更可怕。身長約有十三米，體重更是不成話。”

【參考文獻】可上下滑動查看

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