从天外来客到太阳辐射,它们到底对地球产生哪些影响 - 观点 - 智能派

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2018-12-16

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巴林杰陨石坑被认为是小行星撞地球留下的痕迹近日,美国国家航空航天局(NASA)的OSIRIS-Rex探测器伸出机械臂,为即将进行的采样工作进行了测试。 这个2016年踏上旅程的探测器的目的地是小行星贝努,计划于2023年携小行星样本返回地球。

这只是人类探索小行星的一个节点。 而人们对小行星的好奇,一部分由于它可能给地球带来的威胁小行星撞地球不仅出现在科幻电影里,也曾发生在真实世界里。

地球上一些巨大的陨石坑,就是它们当年造访地球时留下的印记。

作为茫茫宇宙的一员,无法独善其身的地球一直接受着来自空间环境的各种馈赠。

从天外来客到太阳辐射,它们到底对地球产生哪些影响见证历史的陨石巨坑美国亚利桑那州,一片平坦高原上,有一个外表很壮观的大坑。

大坑的直径约1240米,深度约170米。

这个坑就是著名的巴林杰陨石坑。 早在1891年,美国地质学家偶然发现了这个环形巨坑。 起初,科学家认为它可能是一个死火山口。

10多年后,采矿工程师巴林杰对这一巨坑产生了强烈兴趣。 巴林杰坚信,巨坑是陨石撞击而成的。

为寻找肇事的陨石主体,巴林杰投入大量人力物力,最终却未能如愿。 他是首个指出巨坑为陨石撞击坑的人,巨坑后来以他的名字命名。 据科学家推算,大约5万年前,一颗直径约50米、重达30万吨的小行星,以每秒25公里的速度冲进地球大气层,撞击了如今的美国亚利桑那州,形成了今天人们所看到的巨坑。 尽管早在1906年,巴林杰发表了论文,论证巨坑成因为陨石撞击。

但事实上,直到1960年左右,尤金·苏梅克等人才在巨坑中找到了最关键的撞击证据柯石英和斯石英。

这两种矿物只会在含石英的岩石受到瞬间巨大压力时才会产生,就目前所知,只有在撞击事件和核试验的环境下才可能形成。 中国科学院院士、南京大学教授陈颙说道。 据测算,形成巴林杰陨石坑的这次撞击所产生的能量,相当于广岛原子弹爆炸的150倍。 苏梅克对巴林杰陨石坑的研究方法和发现的关键证据,为此后陨石撞击坑的鉴定提供了范例。

受后来的地质过程影响,大多数地球早期的撞击坑被磨灭消失了。 据不完全统计,在地球上约有150个依然可以辨认出来的大撞击坑,其中直径大于100公里的仅有5个。

陈颙举例道,位于加拿大魁北克省的曼尼古根陨石坑,直径约100公里,是目前地表上已知第五大的陨石坑。

它是在约亿年前,由一颗直径约5公里的天体撞击形成。 恐怖的第五次生物大灭绝小行星撞地球,留下的不仅仅是陨石坑,可能还带来了一些稀有元素。 比如在元素周期表上排第77位的铱。

物理学家阿尔瓦雷茨发现,全世界生成于距今6500万年时期的黏土中,铱的含量大幅增加。 他认为,这些铱元素来自地球以外,是小星体碰撞地球时带来的,碰撞的时间在中生代的白垩纪(K)和新生代的第三纪(T)之间,据此提出了地质学上著名的K-T线。

所谓K-T线,是指介于白垩纪和第三纪之间的界线。

界线,意味着代纪的更迭、物种的消亡与新生。

白垩纪末期,发生了第五次生物大灭绝事件,一度主宰陆地的恐龙也未能逃脱。 这一场大灾难因何而起在阿尔瓦雷茨看来,这场灾难是由小行星撞击导致的。

据推测,约6500万年前,一颗直径在1030公里间的小行星以每秒2040公里的速度一头扎进了地球大气层。 这次异常猛烈的撞击,导致地球上长时间灰尘蔽日,生物史上的一个时代就此结束。 阿尔瓦雷茨提出的是一个假说。

为了验证这一假说,需要找到小行星撞击地球时留下的陨石坑。 上世纪80年代,人们终于在墨西哥湾找到了6500万年前形成的一个大坑。 因为它被1200米的沉积岩所覆盖,所以比较难以发现。 在K-T界限的时候,一个石头砸过来,形成了迄今为止所知道的在地球上发生的最大的能量事件。 陈颙说道,目前绝大多数科学家相信,中生代和新生代分界的生物灭绝,是因为撞击事件造成的。 白垩纪的故事可能听上去有些遥远。 而事实上,即使在今天,小行星撞击地球的风险依然存在。

NASA观测数据显示,在已知的近地小行星中,约有1000颗直径超过1英里(约公里),约有万颗直径超过100米。 对于如何防止来自近邻的侵扰,科学家也一直在想办法。 比如,欧盟提出了防御小行星项目近地轨道防护盾计划,拟在2020年以前正式实施。

该计划旨在通过导弹炸毁、引力牵引和主动碰撞等多种手段,防范近地小行星撞击地球。

不期而至的北美大停电和显而易见的撞击相比,空间环境还以另一种相对隐蔽的方式影响着地球。 刮风下雨,地面上的这些天气变化,大家并不陌生。 其实,日地空间里也有天气变化。 突发性太阳活动,比如太阳黑子、耀斑等,引起的日地空间环境高度动态的短时间尺度的变化,被称作空间天气。

太阳离地球那么远,突发性的太阳活动会对地球上人们的生产生活产生什么影响呢灾害性的空间天气会对航天系统、无线电系统、电力和能源系统、军事系统产生严重影响,还会对地面天气和气候系统产生较明显的影响。 为了说明太阳活动对地球的影响,陈颙举了1989年3月发生的北美大停电的事例。

3月对北美地区来说还是很冷的时节。 在那个深夜,北美地区的人们先是看到了极光,随后加拿大魁北克地区突然发生了大规模的停电。 有600万人在很低纬度的位置,度过了一个寒冷而恐惧的夜晚。 当时,停电情况持续了约9个小时。 不久,NASA出面证实了这是因为太阳发生了一次日冕大爆发事件,而且爆发是有方向性的。

喷发的物质正对着地球上的北美地区,因此对该地区的电力系统和通讯系统形成了巨大的影响,造成了大停电。 事实上,这次太阳风暴的强度尚不及1859年太阳耀斑事件强度的三分之一。

有科学家预估,如果1859年耀斑事件发生在今天,它很可能会彻底摧毁人类现代化的科技基础设施。 突发的、灾害性的空间天气变化,无疑给卫星运行、通信、导航和电力系统安全带来了挑战。

而揭示灾害性空间天气的整体变化规律,提供高精度、高时变的空间天气数值预报,是目前极富挑战性的国际前沿课题之一。