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10—30公里间的小行星以每秒20—40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1.6公里),约有1.95万颗直径超过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。