一颗彗星正在太空疾驰着,将以5,000万枚原子弹的威力在本月内撞击木星。
在加利福尼亚州帕洛马天文台工作的那些彗星搜索者们把视线转向木星时都一下惊呆了。他们发现,一个彗星不但陷在木星周围的轨道上,而且还被木星的巨大引力撕裂成21个碎块。这是去年的事,现在,这个已正式命名为“苏梅克-利维九号”的彗星还会有更戏剧性的命运:本月晚些时候,它会陷入木星大气层里,带来的爆炸会使木星,改变其容颜。
彗星撞到木星,在人类有史以来第一次看到。21个碎块将从7月16日起的6天内像雨点般地撒到太阳系中最大的星球上。根据推算,第一个碎块将在格林威治时间19:28分撞到木星上去。速度为60公里/秒,会搅动木星的特征云带,产生出像德克萨斯那样大的火球,形成的云会围绕木星经数月才散,甚至造成木星的北极光,红黄色彩。
美国国家航空航天管理局协调观察计划的行星科学家露西安 · 默克法登说,“彗星对木星的轰击一开始,全世界的天文台就各就各位盯着木星。天文学家几月来一直准备着并花了好多时间预定望远镜。为了便于观测,卫星和行星探测器都重新编制程序,这其中就有执行伽利略宇宙飞行任务的空间飞行器,尽管它目前正为着下一年到达木星而急驰着,人们还是指望它能很好地观察到这一现象。实际上也只有它能在这一现象发生的时候作靠近观察。这是因为发生的地点是木星出现晚上的那一侧,别的天文台要看到这一侧只能是在现象发生后一个多小时这一侧已转动到白天的时候。
在等待着观察这一天体烟火的科学家中,尤金 · 苏梅克和卡罗琳 · 苏梅克夫妇及其同事大卫 · 利维这一老搭档3人小组一直在找此彗星,而令他们不能忘记的就是在1993年3月23日晚上拍下的图像上才标明了已变扁了的它的位置。
计算表明,此彗星绕木星转或许已有一个世纪,只是由于离地球太远,太不显眼,因而在地球上无法看到。它是一个周期彗星,即是说它通过太阳系不止一次。如果在1992年7月在它掠过木星时不被分裂成若干个能反光的碎块的话,它就不会及时地引起天文学家们的注意,让他们来观察它日后的碰撞现象了。尤金 · 苏梅克谈到要在本月发生的事时说,我们真个太幸运了。木星有可能短时间逮住一个彗星,一个世纪不过两三次,但是出现这回碰击,可能几千年才遇到。
尽管彗星撞击木星已成为预料中事并广为人们议论着,但撞击后果如何,在未明确碎块大小之前殊难预料。
一年前哈勃望远镜取得的图像表明碎块有21个,最大的直径约为4 km。以后有3个不明去向,21个就变成18个,再后又分裂出3个,碎块总数仍回到原来的21个。
哈勃望远镜经修复后于今年1月和3月下旬再次观察后表明,碎块直径不会大于1 km,可能还要小些。现在科学家就假定直径为1 km作出推算,它深入到木星云层下100 km遇到厚大气层中主要构成部分的氢和氦而引起爆炸,其威力比地球上所有核武器同时作用的威力还要大,即形成的冲力为100万个兆吨,比落到广岛的原子弹还大5000万倍。
如果像“苏梅克-利维9号”这样的彗星碰到地球地表面时,又该是怎样一回事啊。全球气候就会改变,人类文化摧毁殆尽。
但天文学家对哈勃的观测——碎块直径不会大于1 km——仍认为有许多不可信之处。碎块要喷出尘埃,尽管尘埃有高度反光性,能大大地提高哈勃的视觉,但裹在尘埃里的核心物质即碎块的真面目它却无法看到。
研究人员们正在预测碰撞时会发生些甚么。如在新墨西哥阿布奎基的Sandia国家实验室,研究人员们使用的工具是,世界上最快的超级计算机,配以原设计来模拟核武器爆炸的软件。他们预测出:碎块作为一刚性物体垂直坠落,穿越木星大气的最高层区时,会像超音速喷气战斗机那样造成激波。越往下落,所遇到的大气的密度就越大,碎块就得变形,几秒钟后就会爆炸。在它后面拖着的尾巴(热空气和岩屑)就会膨胀,形成巨大火球,在木星云层顶上喷发出来。这火球能否在地球上看到,Sandia的科学家们也弄不清楚。
另一个是加利福尼亚州帕沙登纳国家航空航天管理局喷气推动实验室彗星专家日德内克 · 沙卡林纳(Zdenek Sekanina)研究出的计算机模拟法,预测出彗星撞击木星发生的后果比上面说的那一种要强大多了。虽然有很多天文学家对“彗星发亮大部分是尘埃反射来的光造成的”这种说法表示怀疑,但沙卡林纳却认为,这种光就说明,作为彗星的核心的碎块就大些,直径可能有4 km,其它碎块直径可能为2 km。他说,这些碎块的爆炸会搅动众所周知的木星氨云带,可能引发地球上就看得到的风暴涡流。根据他的计算,爆炸时彗星就散发出粒子和尘埃在整个大气中荡漾,大气中的阳光就照射着它们,它们又把阳光反射到木星上使木星发亮。这种情况在地球上也类似出现过,那是1908年一位天外来客在西伯利亚通古斯卡上空爆炸,引发大气爆炸,扬起的尘埃趁风势往西,到了晚上,这些尘埃反射着远处阳光,使天空发光,形成“白夜”。如果这次彗星碎块爆炸产生的亮度够大,则木星的大气和它的4个月亮实际上就成了镜子了。现在洛维尔天文台为观察这一反光现象正在世界各地布置望远镜。
虽然在晚上肉眼也能看到作为一个发光点的木星,但是对于大多数人来说,即使有双筒望远镜,要注意到彗星碰击木星时的反射光可能还有困难。业余天文观察者如装备有精密的价值昂贵的设备或许还能做到。
爆炸后在木星上形成的云能观察到。它里面含有氨冰。云呈锈色,那是因为阳光改变了云的化学结构形成的“烟雾”造成的。新墨西哥州立大学天文学家柏塔 · 比贝(Beta Beebe)说:“木星大气中的爆炸又另外释放出氨气,抛到同温层,在那里冷凝成一个新的云带,环绕着木星可达数月之久。”至于木星上的风,会把任何地方的云吹到有名的“大红点”之南形成一条带。
木星大气层深处迸发出的气体可能为我们研究玄妙的内层区的结构提供线索,研究人员可以通过研究气体的光谱特征,就会了解有无水、一氧化碳和其他元素存在。
彗星分裂出现的尘埃有可能被木星磁场逮住。在木星周围形成一条带,这是有些研究人员的看法。波尔德科罗纳多的米哈里 · 荷拉伊(Mihaly Horanyi)说,这条新带可能在10年内形成,可能跟现有的带一样亮,也可能要亮些。
沙卡林纳强调说:“我们现在的预测,就其价值来说都有一定局限。这是因为人类有史以来从未遇到过这种大事件,你听到我们讲的种种都是我们根据对小的事件所了解的加以推论而已。”
彗星碎块如内部结构不紧密,则在不可抗拒地落向木星时还会再次分裂,最后剰下的一块仍不够紧密,产生的效应也就不怎么大,默克发登说,那不过像大海里摔进几块岩石而已。如碎块再次分解成群状的、彼此靠得很近的、每个有房子大小的小碎块,那一定会形成壮观的陨石雨,还会在大气中蒸发,发出耀眼的蓝-白闪光。这蓝-白闪光在伽利略空间飞行器来说,看上去真像远处在烟火表演。”这是克拉克 · R. 卡普曼Clark Chapmar)说的,他是阿利桑纳州图克孙行星科学院的科学家,他还补充说,好多能量都蕴藏在木星里。
有一点是肯定了的。“苏梅克-利维”碰击木星已把太阳系变成一个巨大实验室。通常一个爆炸,天文学家往往要在事后若干个光年才能发现,而这次爆炸,一揭幕就看到了戏。这场戏除了地球上所有的供研究的望远镜要等着瞧外,宇宙间的观测站也是这样。如:
伽利略空间飞行器。在它马拉松式的飞行任务里,有几个月的运作计划就得改写。尽管这样,指导光学成像组根据飞行器发回的信息进行碰击研究的卡普曼说,它也只能看到12个碎块的碰撞。还有,它发回的图像要比它捕捉到的少5%。这是因为中继天线出了毛病的缘故。卡普曼说,天文学家要把推算出的碰撞时间和哈勃看到的碰撞时间进行对比以修正伽利略飞行器发回的有趣的图像。
Uixsses空间飞行器。它正朝着太阳疾驰。它要接收尘埃和气体穿越木星大气层时因摩擦而产生的电风暴的电波。
“地球轨道国际紫外线探索器”。也要寻找木星上与北极光相似的东西。
Kuiper空中观察站,即C-141喷气设备。用红外线望远镜搜寻有水从木星氨云下面释放出来的证据。
在夏威夷,国家航空航天管理局的红外线望远镜设备。搜寻木星有无固体地核(可能由金属氢构成)的迹象。如果地核是固体的,默克发登说,彗星爆炸就会产生地震波。声波自地核射出会使大气稍微变热。夏威夷的这套设备能测出这种温度变化,精确到上下不超过一摄氏度的1/10。
航行者2号。即使正从太阳系返回,它也参加观测。它一到达木星,其紫外线光谱仪就派上用场。它能直接看到碰击,故能测出亮度。
科学家们希望这场彗木相撞的令人眼花缭乱的表演会泄漏木星这个大星球的秘密。它的质量为太阳的1/100,是个球体,有些科学家认为它是个衰变了的恒星。关于它,一个容易引起争辩并正为人们研讨的问题就是,它在改变在太阳系里游动着的彗星的行进方向时到底起了什么作用。
木星的引力真大,经常把引诱较小的彗星当作是例行的事。1888年,天文学家发现彗星“布鲁克2号”一分为二后,就推算出这可能就发生在该彗星从木星旁边经过的时候。
彗星碰撞到木星上真是绝无仅有。通常是彗星被吸引朝星球走去,然后被折断,被抛到太空中。卡普曼说,这可从“航行者1号”发回的木星的2个月亮(Ganymade和Callisto)的图像看出,这2个月亮正是木星抛掷彗星碎块的靶,因此在它们身上布满了奇形怪状的成串的火山口。这说明在过去的几十亿年里,木星曾抛掷过数百万个彗星碎块。大多数碎块已冲入到太阳系内层。
尤金 · 苏梅克说,把彗星逮住,分裂成几块,然后放掉,这些情节意味着彗星不是来自远方的,在太古时代起就一直存在的星体,而是别的古老的星球分裂出的碎块。或许还要重要的,就是这些碎块经常形成一个密集的群体,像暴雨般的落下,形成一场“彗星阵雨”。有些科学家还用来解释6500万年前恐龙从地球上消失的原因。
有些科学家研究了一层6500万年前(即恐龙从地球上消失的年代)的铱岩争辩说,稀有金属原素是彗星或小行星碰击地球时埋下的,但碰击只是一次。但苏梅克说,有证据可以看出是不同的两层,是前后连续碰击时埋下的,可能来自一场彗星阵雨。
不管是一次小行星的碰击,还是彗星阵雨碰击,使恐龙消失,科学家们的不同说法都会在这次“苏梅克_利维”撞到木星上的事件中接受检验。据说这次彗星撞击时的能量大致与6500万年前那次等同。
谁消灭了恐龙,是彗星的坠落还是小行星的攻击?
一个科学理论要得到人们承认往往得花上几十年时间。“6500万年前,一场大规模的陨石雨消灭了恐龙和别的生物”这一说法也是如此。物理学家、诺贝尔奖金获得者路易斯 · 阿尔瓦雷兹(Luis Alvarez)在1980年提出上述说法时,他好多同辈人都表示怀疑。过了若干年,地质学家慢慢地发掘出一些证据#行星科学研究所(在亚利桑纳的图克孙)的克拉克 · R · 卡普曼说,多数人的意见又倾向于“陨石雨消灭论”了。
此看法重新抬头开始于1991年。当时地质学家们找到了陨石雨撞击的可能地点是墨西哥尤加登半岛上一个120 km宽,已被水淹的火山口。研究人员在精确地测出火山口形成的微弱的引力偏误后,算出撞击地点直径约为185 km。如果新的估计值证明属实,就会使那些认为尤加说的那场陨石雨不够大不足以使整个地球遭劫的人哑口无言。
古生物学家长期来一直是阿尔瓦雷兹上述理论的主要反对者。他们认为,根据化石记载,物种消灭都是逐渐的,可是最近在对阿尔凡内兹的理论进行了一次盲目试验后,他们正在改变调子了。迈阿密大学沉积学家罗伯特 · 金斯堡(Robert Ginsburg)把含有海洋微生物化石的土壤样本送给几个古生物学家鉴别,为避免主观臆断,他没有把化石的年代告诉他们。当他把鉴别的结果汇集起来一看,他确信无疑,恐龙时代的一些物种,在地球道到碰击之前一直是存活的。
怎样鉴别各种天体?
小行星和彗星的区别在哪里?如果你说不出它们间的区别,也不用着急,就是天文学家也常分不清楚。这里有个简表,列出人们经常搞错的绕着太阳转但又小于行星的天体的名称,有助于你澄清认识上的模糊。
*宇宙尘。绕日运行的小岩石般的金属体。
*小行星。大的宇宙尘。至于该多“大”,就得看你问的是甚么。一般说来,直径至少得有几百英呎的宇宙尘才有资格叫小行星,小行星循轨道在火星和木星间运行。
*彗星。主要含有冰和冻结的气体的、循轨道运行的物体。大多数彗星,比如哈雷彗星,轨道都是偏心的,使得它们每几十年摇摆着从地球身边掠过。
*近地球天体。经常靠近地球的宇宙尘、小行星或彗星,按轨道运行。
*流星。实际上已进入地球的大气层的宇宙尘、小行星,或者彗星。和地球上大气层摩擦时就燃烧而形成陨石雨。
*陨石。落到地球表面的流星。一般说来它必先得有至少100英尺的直径才能穿过大气层落到地球表面,但也常有比直径100呎还大的流星的碎片落到地表面的。
[Populor Science,1994年第7期]