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陨石的威胁 精选

已有 6879 次阅读 2013-4-17 13:24 |个人分类:科普写作|系统分类:科普集锦| 地球, 岩石, 地质, 矿物, 陨石

陨石的威胁

文/马志飞

莫斯科时间2013年1月15日上午,俄罗斯发生一起震惊世界的陨石侵袭事件,一块陨石划过天空,在车里雅宾斯克州切巴尔库利湖地区上空爆炸,大片区域内降下火球,导致约1200人受伤,4000多座建筑物受损,经济损失约10亿卢布。更令人惊讶的是,切巴尔库利湖竟然被陨石砸出一个直径约8米的冰窟窿!

而在地球的另一边,位于美洲的古巴,在当地时间14日晚上也发生了一起陨石坠落事件。随后,北京时间16日凌晨,一颗编号为“2012DA14”的小行星近距离掠过地球,几乎与之相撞。

在短短的几天时间里,“天外来客”频繁造访地球,不断引发了人们的关注和思考:我们的地球安全吗?陨石会对我们的地球产生哪些威胁呢?

陨石是什么

在浩瀚广阔的茫茫宇宙中,数以亿计的恒星、行星、小行星及其他太空碎片都在各自的轨道上运行着,但仍然有不少星体“不守规矩”,偏离运行轨道,甚至撞击其他星体。与其他星体不同的是,我们的地球有着厚厚的大气层作为保护伞,当外来物质高速进入大气层时,通常在145~110公里的高空便与大气发生摩擦而燃烧发光,我们常常看到的天空中那一条条转瞬而逝的亮线即是这样的陨星,名曰“流星”。一般情况下,陨星在下落至80公里的高空即已耗尽,但是也有少数较大块的陨星剩余少许残片坠落到地面,这就是我们常说的陨石。

从化学成分上讲,陨石显得很普通,只不过是矿物的集合体而已。目前,我们在陨石中已发现的矿物有80多种,绝大多数矿物在地球岩石中都有,仅有几种是陨石特有的,如铁纹石、镍纹石等。陨石矿物大多是镁铁硅酸盐,并且普遍含有少量的石墨,个别陨石中有金刚石。按照其成分和结构分类,陨石可以分为铁陨石(几乎全由铁镍合金组成)、石陨石(主要由铁镁硅酸盐)和石铁陨石(含铁镍合金50%和硅酸盐50%)。比如,现存于新疆乌鲁木齐市展览馆的一块铁陨石,是世界上发现的第三个大陨铁,体积为3.5立方米,重达30吨,其主要成分就是铁,占88.67%,其次为镍,另有少量钴、磷、硅、硫、铜等化学元素。

陨石的破坏之一:砸下陨石坑

细数历史上曾经发生的陨石撞击地球事件,我们依然能够想象得出地球曾经遭受过枪林弹雨般的袭击。陨石撞击地球,最直接的表现就是会破坏地表环境,形成巨大的陨石坑。尽管这些外来天体在地球表面留下的痕迹,可能会被各种地质活动等自然因素抹去、抚平,但我们还能看到昔日“天外来客”冲撞地球留下的一些印记。

大家都知道,陨石从遥远的外部星体经过长时间的飞行来到地球,其速度大得惊人,即使是很小的陨石也能造成巨大的破坏。如意大利科学家在埃及西南地区发现的一个保存完好的小型陨石坑,直径为45米,深度16米,经过计算,当时撞击的陨石的直径仅仅只有1.2米左右,不过,其速度却达到了12874公里/小时,该速度相当于空气中声速的十倍以上!当这样的超高速物体通过介质时,就会形成高压瞬态压缩波,即冲击波,能够造成介质的压力、温度、密度和速度都将发生激烈的变化,从而使岩石物质熔化、气化,矿物变化和强烈变形甚至变质,并在地球上形成一个巨大的圆形坑,有些陨石坑内还会积水,形成一片湖泊。

目前,科学家们已经在世界各地确认了176个陨石坑,分布在32个国家的土地上,形成时期远至数亿年前,近至几千年前,直径由几米到近百公里不等,比较著名的有美国亚利桑那州的巴林格陨石坑、哈萨克斯坦的切利陨石坑、印度的洛纳尔陨石坑等。其中,巴林格陨石坑是世界上第一个被科学家确认的陨石坑,直径为1280米,深度为175米。根据计算,它的形成是由一块重量约100万吨的陨石撞击而成,产生的能量约可相当于3000万吨级的氢弹爆炸能量!

2009年,我国也发现并证实了境内第一个陨石撞击坑,即岫岩坑,位于辽宁省鞍山市岫岩满族自治县苏子沟镇古龙村,该坑呈圆形,就像是一个口朝上的大碗,直径1800米,坑深约150米,研究表明这是一颗直径约80米的地外天体撞击地球的结果。

陨石的破坏之二:毁屋伤人

倘若陨石正好坠落在人群聚集区,它就可能会毁坏建筑物,伤及人类,这也是最直接的威胁。陨石的坠落,通常不只是一块整体下落,而是在它进入地球大气圈时与大气发生撞击、摩擦、燃烧、发光,并在高空发生爆炸形成碎块,向四面八方迸射的碎片会像下雨般地散落到一个面积非常广大的区域,这种现象称为“陨石雨”。1976年我国就曾经出现过这样一场震惊世界的陨石雨。那年的3月8日15时1分,吉林的天空上出现了一个大火球,伴随着巨大的声响,陨石不断爆炸分散,最后散落于东西长约72公里,南北宽约8.5公里的狭长地带。事后,相关部门共收集到完整陨石200多块,总重达2700 公斤,其中最大的一块为1770公斤,是迄今为止所见最大的石陨石。

可实际上,被陨石碎片直接击中的可能性很小。此次俄罗斯陨石坠落事件之后,俄当局也只找到了50多块体积很小的碎片,针对俄罗斯一些网民在网上出售的陨石碎片,学者指出都是假货,毕竟坠落陨石的残骸的确十分稀少。有关学者指出,此次俄罗斯陨石造成的房屋损坏和人员受伤,其元凶是冲击波,直径约15米,重7000吨的陨石,在距离地面大约20至25公里的高空发生爆炸,爆炸释放的强大冲击波导致建筑物倒塌及玻璃破碎将人割伤。

陨石的破坏之三:灭绝生物

陨石坠落可能会造成生物灭绝事件,这是我们能想象到的最严重的现象,当然,这在漫长的地质历史时期里也是属于十分罕见的偶然现象。有学者认为,恐龙的灭绝就与陨石撞击地球有关,当时的陨石或小行星撞击地球,在全球产生了一股毁灭性的冲击波,不仅在地球上扬起灰尘遮挡阳光,引发一系列的连锁反应,改变气候条件,还可能穿透了地壳,引起火山大爆发,在扬尘和火山双重作用的打击之下,恐龙最终灭绝了。

根据这个理论,我国学者就太湖的成因还进行过争论,位于江苏省南部的美丽太湖,湖的西岸和南岸呈现出规则的圆弧形,特殊的地貌形态使得学者对它的成因莫衷一是。有人认为是古河道出口淤塞、泄水不畅形成的,有人认为是构造运动使得地面下陷形成的。南京大学地球科学系的几位教授于1990年在太湖的三山岛发现了冲击变质作用的特有产物——击变岩,其中含有柯石英存在的痕迹,后来的进一步研究发现,太湖沉积淤泥中的多种岩石都保留有冲击震碎和熔融的痕迹,于是,他们提出了这样的观点:太湖是陨石砸出来的,而且推断太湖冲击坑的形成应该小于1万年。反对者认为,要砸出太湖这么大的“坑”,至少需要直径约2千米的小行星撞击,它所产生的威力超过1000万颗1945年在日本广岛爆炸的原子弹,这样的结果必然会造成我国江浙地区甚至全球性的生物灭绝灾难,可实际上这里没有发生这样的生物灭绝事件。所以,至今争议仍在持续。

如何抵御陨石侵袭?

研究发现,每年到达地球附近的质量大于100公斤的陨星体有1500颗,但到达地面上时大部分质量残留不过10公斤左右,发现率不过4~5块/年。这表明,大块陨石撞击地球的其实几率很小,并且长期以来是保持稳定的。此外,我们的地球70%以上的面积被海洋覆盖,全世界的人口集中在不足30%的陆地之上,这说明,即使陨石真的撞击地球,击中陆地的概率还不到三分之一,相对来说,居住在陆地上的人类比海洋生物更安全一些。

话虽这么说,但是哪怕有一丝的威胁存在着,都会引起很多人的不安。大气层对我们的保护不是万能的,如何才能消除那些潜在的威胁成为当前空间科技的一个研究方向。如今,很多国家对小行星都有监测系统,美、英、法、德、日、俄等国家联手建立了近地天体国际监测网,先后发现了近千颗具有潜在威胁的近地小行星,美国宇航局的“太空卫士”的项目,现在已经定位地球周边93%左右、直径不小于1公里的小行星运行轨道,并计算出了它们是否对地球构成潜在危险。

但是,对于陨石这样的流星体,目前我们人类还无法做到全面观测,即使发现了,也无法做到及时拦截。未来的研究思路是:第一是继续监测,对近地小天体建立空间警戒网,进行严密的空间搜索和有效监视,第二是主动出击,发现危险星体采用导弹拦截、航天器引力牵引等方式改变它们的运行轨道,或者导弹轰击直接摧毁它们,以便化险为夷。这需要世界各个国家一致努力,携手抵御外侵,才能保护我们共同的家园。(图片来源于互联网)


陨石撞击地球


陨石撞击地球模拟图


哈萨克斯坦的切利陨石坑


美国亚利桑纳州的巴林格陨石坑


美国亚利桑纳州的巴林格陨石坑


切巴尔库利湖竟然被陨石砸出一个直径约8米的冰窟窿


太湖


卫星图拍摄的太湖外貌


岫岩陨石坑


印度洛纳尔陨石坑


印度洛纳尔陨石坑



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