小心！地外“刺客”

電影《獨(dú)行月球》中，一顆名為“π”的隕石向地球襲來，月球阻擋住這位“刺客”的月盾計劃失敗，最終地球氣候惡化，煙塵遮天蔽日，氣溫直降，地面變得不再宜居，人們被迫搬入地下生活。盡管在電影的結(jié)尾，地球氣候逐漸恢復(fù)如常，但是在現(xiàn)實(shí)中地外“刺客”是否還會再次造訪？

01這個“刺客”熟悉又陌生

早在《竹書紀(jì)年》中，就有關(guān)于四千多年前的一場隕石雨的記錄，“夏禹八年夏六月，雨金于夏邑”，這也是世界上最早關(guān)于隕石和隕石雨的記載。在文獻(xiàn)記載中，隕石降落事件屢見不鮮，可是隕石從何而來？

其實(shí)杞人憂天也不完全是庸人自擾。

在火星和木星之間有大量的小行星，它們在太空軌道穿行時，可能與其他小行星發(fā)生碰撞。

如果碰撞力度大，就瓦解為碎片，小行星及其碎片甚至有可能被撞出軌道，被迫開啟宇宙 “citywalk”。

受地球引力作用，有些小行星碎片就化身“刺客”，以一定的速度向地球飛來，墜落到地面即為隕石。除火星和木星之間分布的小行星環(huán)帶，還有少量地球隕石來自月球、火星和太陽系外。

小行星帶位置示意圖，來源：中國數(shù)字科技館

據(jù)估計，地球每天會面臨5萬噸隕石的降落。不過，地球是太陽系的幸運(yùn)之子，它有大氣層的庇佑。小行星碎片在進(jìn)入大氣層后不斷摩擦，產(chǎn)生光和熱，一般在距離地面10-40公里的高空，大部分的小行星碎片燃燒殆盡。

科研人員發(fā)現(xiàn)對隕石的研究不僅可以助力尚未探測的星體，還能找到關(guān)于宇宙演化的線索。

于是他們翻山越嶺，尋找隕石的蹤跡。地球表面的70%都覆蓋著水，尋找隕石難度極大。在剩下的陸地中，南極逐漸升級為尋找隕石的熱門地點(diǎn)。南極何以成為熱門“隕石探寶地”？首先，南極大陸覆蓋著冰層，隕石在茫茫冰雪中格外搶眼；其次，南極終年寒冷，隕石的保存環(huán)境好。

通過對隕石樣品的研究，可以判斷出其類型、來源，進(jìn)一步推演星球的物質(zhì)組成與演變。近期一項關(guān)于隕石GRV150277的研究發(fā)表。這塊隕石就發(fā)現(xiàn)于南極格羅夫山。在巖石學(xué)、礦物學(xué)和成分等分析后，確定該巖石來自于灶神星（位于小行星帶），進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)灶神星曾經(jīng)歷多種小行星撞擊，對研究灶神星表土層的組成和演化具有重要意義。

GRV 150277隕石手標(biāo)本，左側(cè)黑色立方塊邊長為1cm

來源：文章《我國在南極格羅夫山發(fā)現(xiàn)的首塊古銅鈣長無球粒隕石(GRV 150277)及其外源碎屑研究》

02“刺客”偷襲引發(fā)天地巨變

隕石的降落只是給地球帶來一塊石頭，砸出一個坑這么簡單嗎？

大體積的隕石墜落到地面的概率會產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)、地質(zhì)作用，甚至可能觸發(fā)全球巨變。

例如，巨型隕石在大氣層摩擦過程中，外殼受高溫、高壓作用發(fā)生熔化、氣化、粉碎、爆炸，強(qiáng)烈的沖擊波點(diǎn)燃地面可燃燒物質(zhì)，引發(fā)森林大火，生成大量的煙塵和黑炭等。隕石本身及其墜落高溫環(huán)境還有可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)，直接引發(fā)生物中毒死亡。巨大的隕石沖擊還會導(dǎo)致地球內(nèi)部物質(zhì)的重新分配，可能引發(fā)海底擴(kuò)張和大陸漂移等海陸變遷。

最為人熟知的偷襲事件大概是導(dǎo)致地球由白堊紀(jì)走向新近紀(jì)的那次，據(jù)推測6600萬年前一顆直徑10千米的小行星墜落在今天的加勒比海地區(qū)，造成了全球氣候巨變，導(dǎo)致恐龍滅絕的災(zāi)難以及后續(xù)哺乳動物登上了歷史的舞臺，完成了歷史性角色轉(zhuǎn)換。

近期，一篇發(fā)表在《Nature Geoscience》雜志上的文章指出，6600萬年前小行星撞擊地球所產(chǎn)生的塵?？赡苁菍?dǎo)致恐龍大滅絕的原因。通過墨西哥希克蘇魯伯隕石坑（Chicxulub Crater）采集的巖石樣本和古氣候模擬，對隕石撞擊地面產(chǎn)生的硅酸鹽粉塵、硫和野火產(chǎn)生的煙塵對氣候的影響進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)硅酸鹽粉塵在這次氣候變冷事件中扮演了一個“狠角色”。

隕石撞擊產(chǎn)生的微小顆?？赡荛L期彌漫在空中，遮天蔽日，兩年內(nèi)植物的光合作用中止，植被最終凋零，食草動物因此失去食物來源，食物鏈斷裂，從食草恐龍到食肉恐龍，這場大饑餓擊潰了稱霸地球的這群龐大生物。這些塵埃在大氣中停留了15年，氣候變冷，全球氣溫下降十幾攝氏度，讓地球冬季持續(xù)了15-20年。漫長的嚴(yán)寒中，恐龍、翼龍目、菊石亞綱及多種動植物束手無策，滅頂之災(zāi)就此降臨……

白堊紀(jì)末期山陽盆地生活的三種主要恐龍類型：竊蛋龍類、鴨嘴龍類和暴龍類

來源： 中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所

03現(xiàn)代“刺客”防御術(shù)

盡管近地小行星撞擊地球是小概率事件，但從統(tǒng)計學(xué)角度，在未來發(fā)生的可能性是相當(dāng)大的。此類事件一旦發(fā)生便會給人類社會帶來災(zāi)難性的后果，因而防范近地小行星的撞擊是保障人類文明發(fā)展的必要工作。

如果再面臨一次6600萬年前級別的隕石，人類是否有招架之力？

科學(xué)家對此設(shè)計了兩種主要方法：用核武器提前將隕石擊碎；派飛行器把隕石“送走”。目前研究較多的解決方案是第二種動能撞擊，即用飛行器撞擊，改變隕石的運(yùn)動速度，使其運(yùn)動軌道發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

“以石擊石”模擬圖

來源：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心

得益于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在面對“刺客”時，人類在生存和滅亡之間有了選擇權(quán)。人類在仰望星空的同時，也應(yīng)當(dāng)?shù)皖^看看自己。

2023年11月30日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第二十八次締約方大會（COP28）在阿聯(lián)酋迪拜開幕。世界氣象組織在COP28開幕當(dāng)天發(fā)布了暫定版《2023全球氣候狀況報告》，并宣布2023年是人類有氣象記錄以來最熱的一年。全球進(jìn)入沸騰時代已經(jīng)是個不爭的事實(shí)，人類活動作為地球全球諸多氣候問題中最大的“刺客”，也作為更可控的因素，能不能通過更為努力的氣候行動，為氣候及其氣候問題降低“熱度”？一個肯定的回答與積極的行動將成為人類文明賡續(xù)的一大步。

作者：李蓓蓓 科技史與氣象文明研究院 副教授

龔昕宇 科技史與氣象文明研究院 碩士研究生

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