地球上的每个原子几乎都经历了超速碰撞,物质碰撞聚合使这颗行星不断成长,形成现在的地球。因此,是碰撞形成了万物——
7月4日,一枚820磅的铜弹以每小时23000英里的速度击中了彗星坦普尔1号(Tempel1)。爆炸产生的冲击波和弹坑将会揭开这颗彗星的神秘面纱,让我们观测到它的内部结构,和那些被认为是太阳系形成时期的原始物质。其中最有兴趣的观测者之一就是H · 杰伊 · 梅洛什(H. Jay. Melosh,见图),他是亚利桑那大学月球与行星实验室的教授,也是美国航空航天局(NASA)深度撞击研究小组的成员。他最早提出:在太阳系形成的初期,微生物可能会随着流星从一个行星迁移到另一个行星。《发现》杂志在深度撞击之前对梅洛什进行了采访。
记者:深度撞击听起来有点像穴居人的科学:“扔石头,砸出孔。”
梅洛什:你可以这样描述,大多数科学都可用这句话来表述。你可以用更精确的术语来探究这次撞击更深层的意义,不过,通过我们的解释,即便是小学一年级新生也能明白这次撞击将会发生什么。
记者:撞击发生时,你希望看到什么?
梅洛什:我们当然希望它给我们带来惊喜。我们不知道彗星的表面是由什么构成的。也许它和混凝土一样坚硬,也许它是松散的尘埃,像一碟脆玉米片。撞击的目的是在彗星上形成一个巨大的弹坑。我们可能会看到铜弹消失在蓬松的尘埃中,然后在爆炸之后弹出来。我们可以看到彗星喷射物形成的“焰火”和强烈的亮光。我们也许可以制造一个巨大的弹坑,也有可能是一个很小的弹坑。我们必须考虑各种可能性。
记者:最坏的情形会怎样?
梅洛什:也许我们会击不中。即使这种情况发生了,至少有了一次飞越彗星的经历,而且我们获得的彗星图像的分辨率比以前的任何一次都更高。不过,这将是非常令人失望的结果。
记者:这项实验不仅仅是让你了解一颗彗星吧?
梅洛什:我们不知道彗星之间有什么区别。我们只拍到过三颗彗星——哈雷(Halley)、波瑞利(Brrelly)和怀尔德2号(Wild-2)——的彗核照片,分辨率都很低。在研究其他的彗星之前,我们不知道它们是如何活动的。人们认为,那些形成时期较短而且已经多次接近太阳的彗星,例如坦普尔1号,它们由于蒸发而在表面形成大量气体和尘埃。我们计划从这颗彗星上带回一些尘埃。或许我们能够测定出这些尘埃是否是粘连在一起而且真的很坚硬,还是疏松且密度很低的。在尘埃之下——彗星更深入的内部——是原始合成物:水冰、氨冰、干冰或一氧化碳冰,以及其他物质。这些丰富的材料让我们能够了解彗星形成时期的压力、温度和成分条件。
记者:这次碰撞会让彗星改变轨道并撞向地球吗?
梅洛什:不,不会。你可能从一些网站上看到过这类报道,但绝对不会有这种危险。撞击器的质量与彗星的质量相比,就相当于一只蚊子的质量与一架满载乘客的波音767相比。它是微不足道的。
记者:你最有争议的工作是什么?
梅洛什:我曾经提出,火星的陨星会从火星喷射出来并到达地球,而且,如果具备发射的条件,像细菌芽孢这样的活的微生物可以从一个行星迁移到另一个行星。我在1990年写给《自然》杂志的一封信里提出了这个假设,但是受到了他们的嘲笑。甚至我的同事也认为我是在胡说八道。
记者:那现在怎样了?
梅洛什:现在这个观念几乎成为主流。许多人反过来又说那是真的,即使在那时还没有什么证据能证明它是如何发生的。
记者:微生物有可能迁移到其他星球吗?
梅洛什:如果火星上存在微生物,那么一部分微生物在这个过程中就极有可能到达地球。同样地,地球的喷射物也可以到达火星,在适合的条件下它们可以繁殖。现在,它们是否能够成功地找到一个立足点还不是很确定。
记者:那有没有什么已经明确了的情况?
梅洛什:或许有,或许没有。这取决于那个区域的岩石是否很好的保存下来了。但是,一旦我们找到火星生命存在的痕迹,而且它们具有相同的遗传密码,例如,像地球上的生命,那么我们就可以肯定,这两种生命形式是有联系的。
记者:碰撞除了留下明显的物理痕迹,还如何塑造了地球?
梅洛什:几乎地球上所有的原子都经历了超速碰撞的核心。物质碰撞聚合使这颗行星不断成长,形成现在的地球。因此,从某种意义上说,碰撞形成了所有物质。
组装中的深度撞击号探测器
记者:决定了我们命运的那些物体还在太空中飞来飞去吗?
梅洛什:在某种程度上可以这样说。过去已经发生过多次碰撞,将来还会发生。我们正在尽可能找到所有直径超过一公里的物体。我们知道,能够找到的不会超过200种,正如我们以前所认为的10种左右。但是,我们已经发现了半数以上的这些物体。目前所有这些物体都没有用我们的名字命名,但这并不意味着将来这些物体的轨道不会改变,并将某种物体放到与地球相撞的轨道上来。我们是唯一的能对此采取某种应对措施的人。
记者:你已经提出自己的计划了吗?
梅洛什:是的。我可以给你介绍一些相关情况。1992年,在洛杉矶的美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室举行了一次专门针对大的小行星可能撞击地球的会议。洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员建议用核武器炸毁那些小行星。而我认为核武器攻击对地球的危害比小行星本身还大。
记者:怎么会这样呢?
梅洛什:一公里左右大的小行星就足以引起全球性的问题,而炸毁它需要1000亿吨炸药,而不是一兆吨。那比我们已经制造的任何东西都大。会议上的爆炸专家都渴望研发这些超级炸弹。但是,我害怕政府将这些成亿吨的核武器用于太空飞船会带来不良后果。就像一位曾经参加过前苏联计划的俄罗斯同行给我讲过的关于核武器试验出错引起的重大事故一样。因此,我们共同寻求一种既不使用核武器、且又非常安全的方法来使小行星运行轨道发生偏转。我们研究了一个太阳能收集器。
记者:它将如何起作用?
梅洛什:这个办法是使用一个巨大的、很薄的、缓慢的——因此也是很容易摧毁的——太阳能收集器将阳光聚焦于小行星的某一点上,让它的温度上升到足以形成一种像彗星上的黑玉那样的物质。如果这种黑玉长时间膨胀,就可以在小行星上形成直接的压力推动其偏离与地球碰撞的轨道。
记者:你可以把它应用于大的小行星吗?
梅洛什:是的,我们可以造一个巨大的太阳能收集器。一个直径一公里的太阳能收集器能够在一年内使一颗一公里大小的小行星运行轨道发生偏转。我在随后的研究中对此进行了验证,确实可以成立。南加利福尼亚州的一个公司告诉我们,他们已经制造出了这种机器。后来他们又告诉我,“噢,我们没有做这样的事情。”他们确实用它来攻击了一个直径14米的短程穿梭运输工具。我们可以说,他们的工程师有能力制造直径一公里的物体。
记者:这听起来比炸毁小行星要复杂得多。
梅洛什:这确实要复杂得多。如果使用核武器,你只需要将弹头发射过去,然后引爆它。但是,同时它也会产生大量的放射性碎片坠落到地球上。如果使用太阳能收集器,我们将它发射过去,然后它绕小行星的轨道而行,使小行星缓慢地偏离轨道,而且没有核武器被滥用的危险。那是我为无核世界做出的努力。
记者:你为什么会制作了一个计算冲击效应的程序并将它公布在网上?
梅洛什:每次碰到有关深度撞击的新闻的时候,我就会接到许多媒体的电话,他们总是想了解诸如“如果亚特兰大受到袭击,夏洛特区会发生什么情况”这类问题。每次我都会花好几个小时做这种重复的令人讨厌的解释工作。我给人们做核武器效应的指南,做地震的指南,并为他们计算出答案。我的观点是,这会缓和许多人对轻微碰撞后果的关注,尽管有很多人将大型物体输入计算器中,把计算后果与自身利益联系起来,从而使自己担惊受怕。我们有意避免血淋淋的事件,但总是有很多图解似的描述。
记者:比如说……?
梅洛什:有三种主要的结果—首先到达的热辐射,其后是地震和火山爆发,最后是空中爆炸。因此,计算器会告诉你,在这个声音强度下,你会耳膜破裂,流鼻血,眼球破裂,等等。
记者:如果一颗小行星撞击地球,它击中哪个地方时造成的破坏最小?
梅洛什:在撒哈拉沙漠的中部,它只会发出隆隆的响声,而且没有人会注意到。海洋不会因此变得极度可怕。
记者:那么最可怕的地方是哪里?
梅洛什:显然的,如果一个直径100米左右的物体落在纽约、伦敦、洛杉矶或其他的大城市,将会非常可怕。
记者:一次碰撞会带来其他的后果吗?
梅洛什:我们可以推想一个拥有核武器的国家的一座城市在碰撞中被摧毁,而且他们认为自己是受到了攻击,会有什么后果。比如说,如果莫斯科突然被相当于20兆吨的爆炸物彻底毁灭,而且这是由一个直径10米的物体导致的。但是,如果他们没有发现这是由陨星造成的,而认为是美国的一次敌对行动,就会引发一次核战争。由于没有区分出碰撞和爆炸,俄罗斯的导弹系统将会发射。而美国的防御系统能做的也是发射导弹进行防御。如果突然出现巨大的隆隆声,而我们说那确实是陨星碰撞,会有人相信我们吗?那是我最大的担心。
●深度撞击全过程●
■ 美国东部时间2005年1月12日深度撞击探测器发射升空。
■ 6个月后飞船接近坦普尔1号彗星。
■ 探测器在飞越彗星前 24小时放出子舰撞击者,然后在安全距离内观测撞击过程。
■ 北京时间2005年7月4 日下午1点52分左右,深度撞击号成功撞击坦普尔1号彗星。
■ 最后, 轨道器靠近弹坑,收集彗星内部物质进行研究。