第一章 撞击

人类居住在一个被岩层包裹的金属球上，这个球以每小时10.7万千米的速度在太空中急速飞驰。人类会因此开始感到不安，即使我们知道正在穿越的空间远非空无一物，也不会减轻这种不安。正如一辆全速行驶的汽车穿过拥堵的城市街道那样，地球围绕太阳运行的轨道也危险重重，因为在它运行的路上遍布着数百万个抛射物的轨道，这些抛射物小到鹅卵石般大小，大到与乌克兰国土面积相当。过去45亿年间（关于这个难以描述的时间跨度，我们稍后还会讲到），地球一直在这个星系“射击场”中又快又平稳地穿行，因此，它在途中遇到一些碰撞甚至偶尔会遭受迎面撞击也不足为奇。事实上，像这样的宇宙连环撞击事件却是地球故事中最核心的部分。我们可以看到，自地球诞生以来，地球外部这些天体的撞击一直是这颗行星变化的推动力，直至使它成为适宜人类居住的星球，并为我们提供生命的要素，甚至提供了生命本身。然而，很少有人在仰望天空时会感到地球旋转时自己如同发射的炮弹被甩出去，因为在重力的无形拉拽下，我们被固定在了这个星球上。满天星斗的夜空下闪烁着熟悉的星座，太空里的这个蓝色小圆点则静静地移动着，周边的任何喧嚣、撞击和变幻无常似乎都与它毫无关系。然而，总有行星会不时地“骚扰”它几下。

1994年7月16日是首次完成载人登月任务的“阿波罗11号”发射25周年的纪念日。同一天，“苏梅克-列维9号”彗星与木星相撞，这次撞击完全在人们的预料之中。这颗彗星是美国天文学家尤金·苏梅克和他的妻子卡罗琳以及天文爱好者戴维·列维在1993年发现的。事发几十年前，这颗来自外层空间的冰质天体被吸引到木星轨道上，并开始沿着这条轨道缓慢绕行，这也预示着一场即将来临的灾难。然而，这次撞击的特征还是出人意料的。首先，这颗彗星的体积并不是很大。当“苏梅克-列维9号”彗星靠近木星的时候，木星以其惊人的引力将彗星撕裂成21块碎片，这些巨大的碎片排成一排，小的直径约300米，大的直径约2000米。[1]在接下来的几天内，全世界数百个天文台的天文学家都在观察这些碎片连环向木星的南半球撞去。天文学家通过哈勃天文望远镜目睹了这场惨剧：彗星碎片连续落入木星大气层，每一次撞击都能产生巨大的火球，木星表面升腾起夹杂着残片的羽状云，并在木星的最上层留下了大片深色划痕。这次大规模天体撞击让科学家激动不已，正如一位天文学家后来所说：“我们本来想要用望远镜来观察……但爆炸就发生在我们眼前……太难以相信了。”威力最大的一次撞击要数一块名为“彗核G”的碎片，它以释放出相当于6万亿吨TNT炸药的能量——是当时所有核武器的750倍——撞向木星。虽然“彗核G”的大小仅有一座小山那么大，但撞出的火球有地球那么大。

对那些观看的人来说，“苏梅克-列维9号”撞击木星的壮观场面是一次令人警醒的现实检验。在那一刻之前，我们所生存的太空一角似乎是一个安谧的憩息之所，但是现在，地球因表面没有任何庇护而显得不堪一击。假如当时这颗彗星撞到的是地球而不是木星，那么就会是一次文明终结的事件了。相反，我们在4200万千米以外的安全地带观看了一场现场演出，这证明宇宙实际上是个充满暴力的地方。

暴力的诞生

长期以来，人们认为地球的诞生同水星、金星和火星一样，都是有规律可循的。当时，一个由炽热旋转的气体与尘埃形成的星团围绕着新生的太阳，这些物质逐渐有规律地冷却凝结成固体。在太阳星云的内部，新的行星和飘荡的碎片之间偶尔会出现激烈的碰撞，但总体而言，这仍然是一个相对轻松的诞生过程。现在看来，早期太空中似乎比较混乱，随机碰撞被认为是内行星（甚至可能是外行星）形成的主要过程。根据这一“星子理论”，太阳星云表面笼罩着一层混乱的微尘粒，其中的尘粒黏合在一起，集结成块状物；块状物聚集在一起，形成了直径为1米左右的岩块；最后，岩块又聚集成直径在1000米左右的天体——星子。随着时间的推移，少数星子的直径会增大到几百千米或数千千米，并最终演化为星体。逐渐变大的星体会撞击到周围的残留碎片并将它们吞噬，这就是行星之间的相残，也被称为行星同类相食现象。

计算机模拟程序显示，内太阳系的岩石行星（水星、金星、地球和火星）就是以大鱼吃小鱼的方式形成的。在这个过程中，约有100个月球大小的天体、10个水星大小的天体和若干个火星大小的天体被吞噬。目前，地球的质量有1/2～3/4的部分是由巨型天体吸积而来的。倘若这些天体当时没有屈服于地球不断膨胀的“食欲”，它们自身就会演变为成熟的行星。事实上，大多数天体已经具备了完全成形的金属内核和一个岩石外壳。当它们与地球发生撞击时，外壳破裂后就会释放出巨大的热量，从而导致自身大面积熔化，而相撞的金属内核的碎片就会熔接，很容易地和碰撞的岩石地幔结合在一起。因此，通过收集碎片，并把这些碎片进行重新组装，地球就会迅速变大。只有供给区域被清除殆尽，内太阳系几乎没有行星体残留，日益膨胀的地球与其相邻的、有类似胃口的3颗行星的食欲才会得到控制。

但是，也有很多行星碎屑留在了其他地方。按照惯例，围绕太阳运行的大量岩石碎屑被称为“小行星”，它们大多在内太阳系的外侧。这是一些从未真正形成行星的卵石和砾石，或者说，它们已经形成，又被撞碎了，回到了它们之前的运行方式。木星的质量是其他所有行星质量总和的两倍还多，所以这颗巨行星一直在守卫着这些在太空中飘荡的砾石。木星的质量是地球的318倍。就像一块巨大的引力磁铁，木星会把飘荡的岩石块和金属块从内太阳系的轨道上吸引出来。而大部分碎屑被困在小行星带里，这块空旷的区域是无数小行星的发源地。

例如，有时会有100万个直径为1000多米的岩体聚集在这里。在木星的保护下，地球避开了大部分到处飘荡的碎片。虽然我们的守护者已经尽了最大努力，但还是会有一些“漏网之鱼”。每隔几千年，木星和土星之间就会发生一场引力拉锯战，这就使一些小行星获得足够的动量来摆脱木星引力的控制。它们飞离原来的轨道后会沿着新的轨道运行，其中一些必然会穿过地球轨道。它们中的大部分会毫发无损地撞向太阳，但是，在这些穿越地球轨道的小行星当中，仍有大约1/3会撞到我们的星球。

木星所处的位置很接近“雪线”。雪线是太阳系中的一条隐形分界线，可以把内太阳系中由尘埃、岩石和金属构成的天体与外太阳系中含有大量气体和冰层的天体隔离开。在雪线以外，水（氢元素和氧元素的结合体，是宇宙间最普遍的分子）主要以雪的形式存在。正因为吞噬了大量的水，木星和体形硕大的土星才会膨胀为巨大且充斥着风暴的气体世界。在这些气态巨行星以外是太空中更为寒冷的地方。在那个冰封的世界里，还有天王星和海王星，以及被降级为矮行星的冥王星。在我们太阳系这些寒冷的地方，还有行星诞生之初遗留下来的“建筑废料”，主要是巨大的雪块、冰冻气体与尘埃。这些飘荡在太空中的冰冻块状物表明，我们的星球将面临另一个巨大的威胁：彗星。

彗星

数百万颗彗星滞留在“柯伊伯带”，这是海王星以外的一个黑暗而神秘的区域，但数十亿颗彗星栖息在“奥尔特云”这个更为遥远的区域，那是一个充斥着冰冷残骸的球形晕圈，位于我们太阳系的边界之外。彗星的体积巨大，直径达数百千米。这些巨大的雪球在遥远的太空形成之后，就会沿着漫长的轨道自由地飞向太阳系的中心。每当它们靠近太阳时，太阳风就会蒸发掉它们表层的大部分气体，由此产生的雾化尾迹使彗星具有了独特而明亮的尾部。在多次飞过太阳边缘之后，彗星冰冻的表层有可能会被完全蒸发，只剩下一个与小行星非常相像的碎石内核。然而，彗星的运行速度约有70千米/秒，比一颗普通的小行星快三倍，因此，彗星本身巨大的能量使它们很有可能与其他行星发生撞击。这也正是“苏梅克-列维9号”彗星会与木星相撞的原因。

从古代起，彗星就被看成灾难的先兆。长期以来，它们一直是恐惧和迷信的源头：从罗马皇帝尼禄的偏执狂到阿兹特克帝国的瓦解，都被认为与彗星脱不了干系。甚至到了今天，彗星仍然是宗教复兴和大规模自杀关注的焦点。许多彗星（尤其是那些在柯伊伯带“附近”形成的彗星）会在几十年到两个世纪的周期内围绕太阳运行，因此是我们的常客。实际上，人类已经对彗星的路径做了充分的研究，并得知这些常客几乎不会给地球带来可预见的危险，而更难测量的是那些来自太阳系以外的彗星的习性。在太空深处气体云的引力牵引下，它们被挤出偏远的轨道，随后在接近太阳的椭圆形轨道上疯狂地向我们飞驰。有些彗星要用很长时间才能走完它们的轨道，这就是说，从人类历史的角度来讲，它们的飞行是一次单程旅行。这些昙花一现的彗星无声无息地突然出现在太空的幽暗处，事先无任何征兆，并以飞快的速度行进，仅提前几个月向我们发出警告。而且，因为它们尚未经历过多次靠近太阳的筛选，所以可能会突然以巨大的规模出现在我们的面前。1997年，“海尔-波普”彗星成为夜空中最突出、最耀眼的一颗彗星，它的周长最短达25千米，最长可能超过70千米。值得庆幸的是，这颗巨型彗星虽然进入了地球轨道，但它是在太阳系的另一边。假如这颗和伦敦面积差不多大的大冰块撞到了地球，那么我们的星球可能已经毁灭了。

这些都为像《天地大冲撞》或《世界末日》这样的好莱坞影片提供了素材——一场来自太空日益逼近而又不可避免的毁灭。具有讽刺意味的是，在地球的历史上，小行星和彗星具有一种稳定性力量，它们甚至还会赋予地球生命。从诸多方面来讲，地球的生命历程是从它自身所经历的大撞击开始的。

一颗孪生星球的灭亡

按照我们目前的说法，在太阳系中，地球和它的邻居都是从一连串撞击中幸存下来的——这些撞击是随机的，最终也是独一无二的。每颗行星都有它自己的撞击史，由此形成了独特的化学构成元素和轨道运行特性。水星很可能和另一个星体发生过一次碰撞，该星体的大小约为水星的1/5。水星表面的大部分岩层被剥离，只剩下一个明显的巨大无比的内核。火星轴的剧烈晃动（在几百万年的时间里，从0°倾斜到60°）是由一次撞击引起的，金星的反常逆向自转也一样。甚至外行星——土星和木星这样的气体巨星，以及天王星和海王星这样的冰质巨星也各自有一部展现暴力迹象的历史，例如，天王星倾倒在轴的一边，海王星的轴发生倾斜，很可能都是大撞击的结果。这场行星“弹球游戏”引起了行星的剧烈晃动和旋转。与其他行星不同的是，地球的轴发生了适度的倾斜，倾斜度也较为稳定。但很明显，这也是由撞击造成的。

很久以前，地球有一个孪生兄弟“忒伊亚”。据估计，“忒伊亚”的直径大约是地球的一半（大小和火星差不多），几百万年来，两颗行星似乎沿着同一轨道绕太阳公转。然而，两颗大行星之间的距离太近，就意味着一场撞击不可避免，于是，大约在44亿年前，它们的轨道相交了，这就是行星之间的自相残杀：“忒伊亚”毁灭了，它的大部分碎片都被地球吞没，余下的粉状残骸在太空中盘旋，与地球表面剥离的碎片混合在一起，形成云状物，由碎石构成的云状物最终聚集在一起，形成了今天的月球。

月球的诞生，或许是地球有史以来最重要的事件。形成月球的撞击并不是地球所经历的最后一次大撞击，但似乎可以肯定，这是地球与行星的最后一次撞击。此后，地球基本上已完全成形。

“忒伊亚”带来的额外质量使地球迅速膨胀，地核体积增大了20%左右，整个地球的引力足以吸引住厚厚的大气层。太阳系的大部分岩石行星至今仍然无法吸引大气层，而地球获得了合适的质量和引力，把大量水分和气体聚集到表面。撞击活动可能已将地球的原始大气层剥离，然而，一个新的大气层逐渐形成，这一次，在更加强大的引力作用下，它被吸引到地表附近。

还有其他一些显著影响。在形成初期，月球离地球非常近，就像挂在天空中的一个巨大的银色球体，看起来体积比今天大10倍。月球的引力牵引使地球的自转速度加快，于是地球的一天只有5小时。这样一来，地轴的倾斜度比以前稳定了，因为自转轴顶端回旋次数的增加可以防止行星过度倾斜。如果不是因为月球，太阳系巨大行星的牵引力会使地球的黄道倾角——赤道面与行星轨道面的夹角——在0°~80°范围内发生变化，周期性地使地球倾斜到一定程度，这足以使两极地区比热带地区更温暖。要是发生这样的气候剧变，地球就不适合人类居住了，就像它的两个兄弟——火星和金星那样，它们的倾斜度就相当大。相反，月球的稳定引力也渐渐使地球退去了年轻时的任性而平静下来，留下来的只有细微的季节变化。因此，我们今天可以感受到夏天和冬天，月球已成为地球的气候调节器。

月球的稳定至少使地球有机会成为一个适宜居住的星球，然而，这并不是这颗新卫星所带来的唯一好处。当时地球的自转速度比今天要快得多，在引力的作用下，地球也更接近月球，因此，你会欣赏到声势浩大的潮汐。月球引力吸引地球上的水远离地球，造成地球上的水暴涨，随着地球的自转就会产生潮汐。40亿年前，月球离我们比较近，运行得也比较快，当时的潮汐引力确实非常大。4小时的潮汐就能使海平面升高100米左右，并产生巨大的力量，深入地球内部。当时，地球正在经历冷凝过程。这些力量把刚刚成形的海底撕裂开来，形成新的通道，来自地底的热量通过这些通道喷涌而出。裂缝所在的位置形成了热泉，而热泉可能就是生命的发源地。我们在接下来的章节中会讲到这一点。

如果没有月球的稳定影响和潮汐引力，生命可能都不会驻足于地球。然而，这些造就生命的作用力正在减退，因为我们的邻居星球正在逐渐向远处飘移。数十亿年来，月球距离我们越来越远，目前仍在以每年大约3.8厘米的速度向远处飘移。这就意味着，地球早期飘忽不定的倾斜现象将会慢慢重现，从而引发灾难性的冰期，而且可以确定的是，我们终将面临一个暗淡的未来。然而现在，我们需要思考一些更积极的方面。我们恰好生活在地球历史上的这样一个时期——月球缓慢地远离地球，刚好到达使它看起来和太阳一样大的位置（这也是壮观的日全食出现的原因）。

晚期大撞击事件

当人类窥探太空的幽暗角落，探测并拍摄距离地球最近的邻居行星时，一系列奇特的外来新世界就展现在我们面前了。在这些世界中，大部分和我们称为家园的行星完全不同。在下一章中，我们将探讨让我们的世界变得如此与众不同的一些特征。然而，所有行星都有一个共同点，那就是，它们都是受到太空碎片猛烈撞击而形成的。从距离太阳最近的水星，到天王星冰质的卫星，到处都是撞击留下的痕迹。从大小来看，有月球岩石样本上的小坑，也有直径超过1000千米的巨大的环形盆地，这些都见证着它们与目前已消失的小行星、彗星和星子之间的碰撞。为了获得关于这些从未停息的撞击的最有力证据，我们只需要看看距离我们最近的邻居星球。没有大气和水的侵蚀，月球陨石坑的原始风貌可能还会延续数十亿年，这是危险宇宙的一个持久的“快照”。

1609年，伽利略用他的望远镜观测月球。他意识到，月球表面的环形特征是洼地，而不是山脉。月球的环形山是由爆炸形成的，还是来自地上的撞击？于是，一场激烈的争论开始了。直到20世纪70年代，“阿波罗”号登月的宇航员带回的月球岩石被发现都有撞击的痕迹，这个问题才最终得到解答。但是，关于那批首次从月球上带回来的岩石，我们有个更为复杂的故事要讲。它们基本上属于同一年代：38亿～40亿年前。月球似乎经历过短时期的剧烈撞击，天文学家称之为“月球灾难”。这些岩石都来自月球左侧的赤道地区（对着陆飞行器而言，与轨道控制模式之间的通信使那里成为最安全的地带），因此，这些样本可能恰好是同一次撞击留下的残骸。然而，在2000年，科学家在对十多块月球陨石进行年代测定后发现了一些相似的年代。这些陨石在月球表面被随机撞击飞离月球，之后才坠落到地球。这场灾难似乎是一次真正的泛月球事件，它现在已被重新命名为“晚期大撞击事件”。

月球上发生的事件很可能也在地球上发生过。我们和月球之间的距离非常近，足以共同经历一段相似的撞击史。但以下情况除外：由于地球比月球大10倍，地球会比月球多遭受10倍以上的撞击。即使通过肉眼，你也能在月球表面看到晚期大撞击事件留下的印记。我们称为“月海”的深色环形的地方，实际上就是巨大的撞击盆地，它的面积与法国面积相当，在39亿年前，那里发生过猛烈的撞击，之后被填满了熔岩。令人吃惊的是，它们光滑的表面上少有陨石坑，相比之下，灰白色的月球高地上却布满了古老的撞击痕。这些都告诉我们，在晚期大撞击事件发生之后，一切又恢复了平静。

从水星到火星，我们周围的星球上都有迹象表明，它们在40亿年前至38亿年前发生的撞击事件中重生了。确切地说，造成这一现象的原因仍不明了。或许，外太阳系的天王星和海王星最后一次重新调整位置的时候，大量彗星从柯伊伯带被释放出来。不论是何种原因，这些大破坏都支配着内行星。如果以月球为依据，那么地球将会有2万多个像伦敦或纽约那样大的陨石坑，有大约40个像小国家那么大的盆地，以及若干和整个大洲差不多大的陆地。重大的撞击很可能每隔一个世纪或稍久一点儿就会袭击地球。我们稍后会发现，地球表面上并不存在这种大撞击的迹象，因为地球有一种独特的治愈伤口的能力。人们所知道的地球上最古老的岩石可以追溯到这次撞击年代，但是有些科学家认为，这一事实意味着这次撞击强大到足以熔化并重塑了地球的表面。从根本上说，地球又得到了一次重生。

晚期大撞击事件可能是生命成长过程中所需经历的创伤。因为在那些追溯到大撞击之后的古老岩石中，有令人神往的线索，它们显示出最初的神秘的生物活动迹象。一种特殊的碳元素痕迹被很多科学家看作光合作用的见证——生命的能量，这也是现代地质学中具有争议的领域之一。但对有些人而言，地球生命体的最早证明，是在行星闪电战结束的时候。彗星或小行星中富含生命的构成要素，有人认为，它们每年携带40吨的氨基酸和其他有机分子来到早期的地球上。而且，当它们撞入地球的时候，巨大的热量会被释放出来，它们将燃起最早的喜热生物，即嗜热细菌。许多生物学家认为，它们是生命之树的幼苗。在接下来的章节中，我们将继续讲述这个关于生命诞生的令人振奋的故事，但现在只需要注意一个讽刺的事实：地球上最早的简单生物可能是在撞击的混乱中诞生的。

流星

40亿年之后的今天，我们居住在一个宇宙的射击场内，这一点儿也不难理解。

在一个风轻云淡、没有月光的夜晚，最好是在远离城市灯火的地方，只需要抬头仰望天空一段时间，最多半小时，你就会兴奋地看到流星出现时的景象——突然，一道光静静地划过星光闪烁的夜空。从技术上讲，它们虽然不那么引人注目，但被称为“流星”。流星是破碎的小行星碎片和彗星脱落的尘粒撞击地球大气层外缘，并形成了滚滚燃烧、咝咝作响的火球。在大气层上方仅100千米处，大地和外太空几乎完全分开，然而，这层稀薄的空气足以为我们提供有效的庇护，使我们远离向地球飞来的碎片。流星以每小时数千千米的速度飞行，与空气中的分子产生摩擦后，巨大的热量很快将其焚化。燃烧的流星划过天空，留下一道闪闪发光的痕迹，其亮度足以和阳光相媲美。在这幅壮观画面的形成过程中，地球大气层的制动作用发挥了明显效果。在它的影响下，飞向地球的岩块迅速分裂，然后形成微小的颗粒，向平流层的上方蔓延。每年都有数万吨的流星以这样的方式降落到地球，它们会形成一层尘埃薄幕，绕着地球轨道与地球同转，并留下尾迹。久而久之，大量流星粉末落到地球上，以至人类脚下的每一步路都有太空尘埃的碎屑。

最终，所有流星的放射性尘埃都因为太小而不能到达地表，因此，这些夜空中的“烟花”表演虽然非常耀眼，但没有多少是因真正的撞击产生的。尤其是当特别大或迅速移动的流星撞击地球的时候，岩石和金属碎屑可能会像雨一样落到地面，但是，即便当它们成为陨石撞击地球时，也不会对地球造成危害。至今还没有人因为一块从天而降的陨石而丧生。然而，陨石的到来还是会产生一些震动的，1991年5月5日，亚瑟·佩蒂弗尔正在英国格拉顿照管他的那块洋葱地，突然，先是传来一阵鸣笛和哀鸣似的巨大声响，紧接着，一个葡萄柚大小的深色石块“砰”的一声落到了菜园里，距离佩蒂弗尔站着的位置仅隔20米远。说到此处，大家可以想象一下1965年圣诞节前夜英国巴维尔居民的惊讶表情：当时，一个橘红色的火球“尖叫着”划过莱斯特郡的夜空，然后在这座以制造业为主的小镇上空破裂，它的碎片散落在了工厂、房屋、公园、马路和车辆上，居然没有人受伤。在地球上，陨石一直在以这种方式进行自我损毁，而且，它们潜在的破坏力在穿透我们上方的大气时就被解除了。但是每隔一段时间，某些致命的破坏力也会合力穿过地球的防御系统。

小行星的“空中爆炸”

1994年2月1日，当“苏梅克-列维9号”彗星正准备最后一次飞向木星时，地球大气层经历了一次非常轻微的撞击。当时，一颗军事卫星探测到太平洋密克罗尼西亚上空一次核爆炸所发出的耀眼光芒，于是，时任美国总统克林顿、副总统戈尔和美国参谋长联席会议成员被五角大楼官员从睡梦中唤醒。他们担心，这有可能是一艘中国或俄罗斯核潜艇意外地引爆了核弹。美国空军战机被派往事发现场进行调查，但没有发现辐射迹象。科学分析表明，卫星所探测到的仅仅是一颗直径为几十米的小行星爆炸。它冲向大气层深处，并穿过飞机飞行的高度，然后在半空中发生了剧烈爆炸。此次爆炸被称为“空中爆炸”。在确认世界并没有面临一起核爆炸事件后，美国总统回去继续休息了。

实际上，像这样的太空入侵事件相当频繁。从1975年到1992年，美国国防部监控卫星在大气层中探测到了136次规模较大的空中爆炸现象。照这样推算，平均每年会发生8次空中爆炸。我们很可能大大低估了这种事件的频率，因为监控卫星拍到这些照片纯属偶然。像这样发生在半空中的流星死亡事件会将大量高强度的电磁能量辐射出去，例如2000年1月发生在加拿大的一次爆炸事件。当时，一颗直径为5米的飞行物在育空区上空发生爆炸，继而引起断电。如果一颗同样大小的流星在伦敦或纽约上空爆炸，就很可能会造成骚乱。

如果有更大的物体将伦敦或纽约的天空点燃，就像当初惊醒比尔·克林顿的那次空中爆炸一样，将会发生什么呢？我们或许在遥远的西伯利亚荒野中可以找到蛛丝马迹。

通古斯陨石

1908年6月30日，当地时间上午7点17分左右，西伯利亚中部发生了一次剧烈的爆炸。当时，地震仪自动记录了一次穿越大陆的地震，而在西伯利亚铁路上，一列火车及时停了下来，以免因地震而脱轨。受到惊吓的旅客看到一颗燃烧的陨石，这个大约有一半满月大小的火球点亮了破晓的天空。这次爆炸的震中在他们以南约650千米，位于几乎无人居住的通古斯河地区。虽然没有人员死亡，但是，一个驯鹿牧民在爆炸之后回去看他那1500只强壮的驯鹿时，只发现了它们烧焦的尸体，他的小屋也只剩一堆石头了。少数几个不幸的本地居民被困在了几十千米的爆炸区内，他们大多被撞伤、擦伤、烧伤，甚至耳朵被震聋，但都没有生命危险。直到俄国革命和内战结束，首次科学探险才赢得了充分的条件，研究人员也才得以获准进入这个地区。他们发现，2000平方千米的西伯利亚森林（和M25环线以内大伦敦的面积相同）因爆炸而形成了一片荒原。大量的树木被掀翻在地，树干向内弯曲，并指向“原爆点”。更引人注目的是，这里的树木虽然已被剥去枝条，但依然直立，就像由电线杆组成的森林一样。这些线索帮助科学家重现了当时的情景。当时，在地面上空6000～10000米的地方似乎发生了陨石爆炸，释放出的能量相当于100万吨TNT炸药或大约60枚广岛原子弹爆炸产生的能量，而所有这一切都来自一颗直径只有40米的陨石。

假如通古斯陨石晚4小时47分到达，地球自转就会将圣彼得堡置于它的十字准线上，毫无疑问这将会导致成千上万人死亡，20世纪的历史很可能会被改写。相反，那个夏日发生在偏远的西伯利亚的事件不过是一个历史注脚，而在未来的几十年内，世界都把注意力放在国内灾难上了。事实上，直到20世纪90年代，科学家才开始认真对待陨石袭击对人类造成的威胁，这在一定程度上也是由“苏梅克-列维9号”彗星撞击木星事件所引起的。在过去的一段时间内，全球曾共同努力，把对地球构成威胁的小行星和彗星按轨道进行分类。这次搜寻让人们意识到，地球所处的宇宙区域确实充斥着地外天体。例如，我们现在知道，每天约有50个和通古斯陨石差不多大的飞行物在地球和月球之间穿行，由此我们预料，平均每50~100年就有一颗通古斯陨石大小的飞行物与地球发生撞击；每6000年（大约是自文明开始以来的时间长度）就会发生几次规模较大的撞击，它们是由直径为几百米的飞行物引起的。如此大的撞击所产生的影响远远大于通古斯的那次爆炸：数百万吨的陨石雨将会把地球包裹起来，形成一层冷却的尘幕，造成农作物减产、饥荒遍野和瘟疫横生，就好像将要进入“核冬天”（指核武器爆炸引起的全球性气温下降）。

有些科学家认为，在6世纪中叶气候异常的那几十年内曾经有过这样的“宇宙冬天”，当时恰好是在欧洲的黑暗时代。整个欧洲北部的橡木年轮表明，公元535—545年这些树木确实没有生长，这就说明这里曾经极其寒冷，而且根据年轮记录，536年的夏天似乎是仅次于1500年以来最冷的夏天。正是在这个时期，查士丁尼瘟疫席卷了君士坦丁堡的大部分地区，而且，黑死病似乎首次在欧洲出现。据中国史料记载，临近536年年末出现了大瀑布一般的黄色沙尘，在接下来的几年内，饥荒和疾病在中国、朝鲜和日本蔓延肆虐。从美国加利福尼亚到智利，降温的证据在美洲西部延伸开来。这些都证实了这是一场全球性危机。有些地质学家认为，这次突如其来的寒冷期是由一次规模巨大的火山喷发引起的，然而，在对冰岛、印度尼西亚和巴布亚新几内亚的火山都进行了研究后，却没有人能找到使人信服的确凿证据。与此同时，天体物理学家认为，一颗直径为600米的彗星解体后的遗留物，很容易就能造成这种寒冷期。

今天，即便我们使用所有尖端望远镜来监测夜空，一块直径几百米大小的岩石也可能会在无人觉察的情况下落下来，所以即使发现也来不及了。虽然天文学家一直在积极搜寻游荡在内太阳系的近地天体，但是，他们的努力仅仅集中在直径大于1000米的巨石上。这些巨型飞行物的撞击力，可能相当于全球核武器库爆破力总和的100倍，可以造成文明的终结。2000年，据说有将近1000个这样的近地天体潜伏在我们星球的后院里；到2006年，我们通过望远镜搜寻已发现和追踪了700多个。[2]只有少数飞行物的轨迹显示出在21世纪与地球相撞的极小可能性，因此，文明终结事件发生的概率非常小。然而，每一块直径大于1000米的太空碎片，就会产生几千个直径为几百米的碎片，以及上万个直径为十多米的碎片——这些致命飞行物还完全没有被追踪到。在亚利桑那州的沙漠中心地带，我们可以找到关于这些未被察觉的飞行物的有力证据。

撞击痕

1911年，丹尼尔·莫罗·巴林杰的脑中涌现出一个惊人的想法：亚利桑那州东部的沙漠丛中有一个大洞，那里蕴藏着外星宝藏。在迪亚布罗峡谷干涸的河床上，他发现了铁陨石碎片，而且附近还有一个直径超过1000米的神秘的碗状火山口。对富有创业精神的工程师巴林杰而言，这意味着火山口中心一定掩埋着一块庞大且极具价值的铁。然而，对当时的顶尖地质学家而言，巴林杰的想法简直就是异想天开——这个圆形洼地很可能是由某种燃气爆破引起的。面对地质学家的嗤之以鼻，巴林杰毫不气馁，坚持认为火山口底部蕴藏着巨大财富。在这种想法的引诱下，巴林杰在26年内花掉了60万美元，在这个地区进行考察和钻探，但一直没有结果。1929年，在他去世前不久，科学家找到了他没找到的那块金属的下落：由于撞击，它已经蒸发了。至于吸引巴林杰来到火山口的那些环形金属碎片，实际上也是残存下来的。这个发现几乎没有给巴林杰带来任何安慰，身无分文的他最终离开了人世。然而，他最后得到的遗产将是火山口本身——这个火山口以他的姓命名。从科学上来讲，这是地球上首次公认的陨石坑。

今天，人们更倾向于称巴林杰火山口为“流星陨石坑”，当人们沿66号公路途经以前的温斯洛铁路车站时，这里是必去的观光胜地。摇滚乐团“老鹰乐队”在他们的单曲《放轻松》中为这个中途站赋予了永恒的生命力，但是，它真正出名还是因为温斯洛镇西部地面上的那个大坑。作为一个起点，迪亚布罗峡谷陨石坑里的碎片最终能够促使地质学家计算出地球的真正年龄（参见“地球的年龄”，第50页）。然而，正是火山口使人们开阔了眼界，看到了宇宙撞击的本性，从而为巴林杰的过于执着确立了不朽的声名。当游客沿着蜿蜒的小路登上火山口边缘，满怀敬畏地静立在那里时，无疑会试着想象一下5万年前，一块直径仅30～50米的铁陨石是怎样掘开一个深达200米的大洞的。导游常会这样告诉游客：来袭的星体会在4分钟内从洛杉矶飞到纽约，相当于煮熟一枚鸡蛋的时间。弹道学（研究弹丸或其他发射体运动规律及伴随发生有关现象的学科）的研究真是令人震撼，但是，我们对于撞击时刻具体发生了什么的理解并非源自陨石坑，而是源自几十年来的爆炸实验。

核情报

20世纪五六十年代，在目睹了第二次世界大战中炸弹和炮轰的威力后，科学家把注意力转移到了破坏力极强的核装置和高吨位的TNT爆炸上。广岛原子弹爆炸时所释放的能量相当于15000吨TNT，而在比基尼岛环礁上试验的氢弹具有1000万吨TNT的爆破力（这些数据仅供参考）。从多次爆炸中收集而来的数据促使科学家创建了计算机模型，这些模型给我们的启示是，当一颗巨大的陨石和地球相撞时会发生什么。因具有非凡的动能，抛射物能以每秒20千米的速度（彗星的速度会更快）快速坠落，并在灾难性爆炸中释放动能。甚至在着地前，撞击物穿过大气层突然坠落时所产生的炽热温度就已经使它接近熔化。在这之前，一团压缩空气会猛撞到地面，接踵而来的便是撞击物。由撞击产生的巨大压力和热量会使撞击物和岩石分裂并蒸发。蒸发的岩石在着地点爆炸，形成等离子体喷射出去，然后以陨石雨的形式重新回到地球，最后形成极具特色的玻璃质锥形滴状物，我们称它为“玻璃陨石”。震波将地面撕开，像地震一样穿过地球，接着，横向的爆炸气流把周围的岩层掀翻，将较大的岩块散布形成一个环状的碎屑堆，并形成陨石坑的边缘，更细小的碎屑则被抛射向太空。

巴林杰陨石坑成为第一个展现出之前只能在战场上或武器试验区才能看到的场景，它们被蚀刻在地形中，被篆刻在岩石上。正如这里的一个路标骄傲地对路人昭示：银河系内所有陨石坑的科学研究都是以这个坑为原型的。而使它被众人所知的那个人，就是几十年以后“苏梅克-列维9号”彗星的合作探测者——尤金·苏梅克。当时，已对爆炸现象深有研究的苏梅克正在苦苦地进行巴林杰陨石坑的弹道分析。他勤奋地画着地形图，揭开了这些不同寻常的褶皱岩层，并在显微镜下观察碎石。他的发现包括：陨石坑边缘的隆起环，即环形山坑缘；一块被爆炸冲击波掀翻的巨大岩石；岩石在碰撞中会被粉碎得杂乱无章；沙漠岩石中的“冲击石英”晶体突然受到高压的袭击。此次开创性的取证工作，使苏梅克轻而易举地对陆地陨石坑进行了完整解剖。一旦碰撞的明显迹象浮出水面，人们就会发现到处都存在陨石坑。

根据数据统计，地球上已有171个被确认的陨石坑[3]，其中绝大部分位于陆地。小的陨石坑直径不超过4000米，和巴林杰陨石坑一样，它们都有着简单的结构：一个没有被碎片掩埋，外层被少许尘埃覆盖着的环形碗状的大坑。更具讽刺意味的是，许多地质学家长期以来都确信，陨石坑呈环形不可能是由小行星或彗星掘开的。正如对撞击持怀疑态度的人认为，流星落向地面的轨迹通常是倾斜的，因此，陨石坑应该是椭圆形的。但是苏梅克通过研究证明，体积较小的撞击物在高速飞行时会爆炸性地蒸发，爆炸后的碎片散落到四面八方，于是环形坑就形成了。对直径达到4000米的陨石坑而言，核爆炸的研究表明，一种更复杂的撞击坑结构也有可能形成。首先，较大的陨石坑通常是中部隆起，周边是槽谷和裂边。之所以隆起是因为坑底的岩石在受到巨大陨石撞击后，由于压力释放而产生一定程度的回弹，这就如同一滴水溅到池塘中会形成涟漪，这个图案在岩浆冷却凝固后被固定。如此巨大而复杂的陨石坑在月球上可以被找到，在地球上同样也可以。其中最大的就是南非的弗里德堡陨石坑，其直径有300千米；位于加拿大安大略省的萨德伯里盆地，直径则达250千米。和巴林杰陨石坑不同的是，它们留有最原始的撞击痕，是大约20亿年前星体撞击所留下来的痕迹。

海洋里的撞击

鉴于地球表面的3/4被海洋覆盖，而在海洋里被发现的陨石坑仅有10%，这一点似乎很让人奇怪。但问题在于海洋里的撞击痕不容易被人发现，主要原因有二：首先，地球上的洋底大部分是在过去2亿年内形成的，还处于稚嫩阶段，因此，只有最近的撞击才会得以保存；其次，洋底的陨石坑和陆地上的不同，而且很快会被沉积物掩埋。然而，在海底深处不断扩大的搜寻石油和矿物质的活动已经使一些剧烈的撞击痕在不经意间被挖掘出来了。随之而来的，是人们对这些坠落于水上的撞击物可能带来的致命威胁进行不断的了解。

海洋里的撞击和陆地上的撞击的一个主要不同是前者会产生波浪，实际上，它们会形成大规模的海啸。对直径大于1000米的撞击物而言，海水会减缓其运行速度但不会阻止它停下来，直到它撞向海底。整个水柱的深度被投射物完全取代，并会立即产生一股巨浪，其高度与海洋的深度相同。在大多数情况下，浪的高度可达到3000米左右，甚至更高。当波浪从中间开始向四周扩散时，这座巨大的水墙会迅速坍塌，但是，海啸的威力仍然十分强大。因为我们从未经历过这种性质的海上撞击，所以只能靠所了解的知识来猜测它的破坏力。在一项计算机模拟实验中，一块直径为5000米的岩石撞向大西洋中部，据预测，这股巨浪将会使美国东部到阿巴拉契亚山脉一带全部沉没，整个佛罗里达州也几乎会被淹没。在东半球，几百米高的浪潮将会淹没葡萄牙、西班牙南部和法国西部的海岸，而且，海浪还会形成涌浪进入直布罗陀海峡，然后沿西班牙和摩洛哥的地中海沿岸消散。欧洲北部的洪水泛滥不会像伊比利亚半岛那样严重，主要因为这里宽阔的大陆架可以承受住海啸能量的冲击，但是，对爱尔兰科克郡的居民来说这是一个不得不关心的问题，不需要吞没里斯本或加的斯那样的高耸水墙，仅20米高的巨浪就会把这一地区淹没。浪潮仍然在肆意横行：它从大西洋向四周漫延，最终冲击到世界各个海岸。以上就是海洋撞击会发生的状况——其破坏力会波及全球。比起6500万年前在墨西哥尤卡坦半岛海岸希克苏鲁伯发生的那次离奇的撞击[4]，再没有其他的撞击能更好地说明这一切了。

恐龙[5]的灭绝

向墨西哥方向飞去的那颗小行星撞到大气层边缘后，开始摩擦生热并发出光亮，这样我们在地球上就看到了它。这颗小行星一直以宇宙速度匀速前行，1秒钟后突然撞击到地球表面，如此大的强度使其下方的大气被压缩，温度急剧上升到6000℃，即和太阳表面的温度一样高。这颗直径约为10千米的陨石，差不多和格拉斯哥一样大，它以100万亿吨TNT的能量撞向地球，随后瞬间蒸发。如要产生相同的爆炸效果，就需要让地球上的每个人都引爆一颗广岛大小的炸弹。在250千米以内，任何一个没有被活煮了的生物都会死于这场爆炸。震中的冲击波几乎在以光速前进，横扫一切，每一棵植物都会顷刻间倒地，动物也都死于肺部出血和水肿。从墨西哥中部的高地到美国的海湾各州（美国濒临墨西哥湾的五个州为佛罗里达州、亚拉巴马州、密西西比州、路易斯安那州和得克萨斯州），在2000千米的范围内，森林全部被夷为平地，1600千米以内的生物几乎全部被摧毁或者烧毁。巨大的海啸穿过整个海洋，将几百米高的巨浪推向得克萨斯州，把森林的残骸拖向海洋。整个地区被强大的地震和超级飓风（科学家通过计算模拟出来的超级飓风，风速可达每小时800千米，由温度高达120℃的海水能量驱动）蹂躏着。撞击发出了一阵炫目的亮光，之后，一片阴沉沉的黑幕不知不觉掠过整个天空，移动速度比声速还要快，接着，一层厚厚的碎屑掩埋了几百千米的区域。

爆炸掘开了一个直径为100千米的大洞，把1000立方千米富含硫黄的岩石、泥土和高温气体炸了出来。仅一小时内，像乌云一样蔓延开来的碎屑将整个地球包裹起来，炽热的岩屑倾盆而下，地球上大部分地区都被点燃。这一时期封存在琥珀化石中的古老气泡说明了当时大气中的氧气浓度远比今天要高，因此，火力会更加旺盛，浓浓的黑烟弥漫在整个天空。全世界的木炭和烟尘沉积物证明了当时地狱般的火海所侵袭的规模：大面积的森林从陆地上消失，上百万种动物被扼杀，它们赖以生存的食物也毁于一旦。一连数月，烟尘和撞击后的碎片完全遮住了阳光，植物因此被毁灭，陆地上和海洋里的食物链也都被打破了。撞击之后的几个月内，约有6000亿吨的硫酸以酸雨的形式降落下来，其腐蚀性足以烧伤皮肤，并使植物脱落。同样有毒的硝酸雨使得动物窒息，并污染了湖泊和浅海。寒冷而黑暗的宇宙冬天很可能只持续几年，但是，从蒸发的沉积物中释放出的大量温室气体可能会引起全球气温长期上升。这些现象将会使环境系统更加混乱，从蒸发的岩石中排放出的大量氯气将会吞噬保护地球的臭氧层。

生物的世界末日

撞击之后紧随而来的就是灾难。生物的终结完全预示着世界末日即将来临：整个生态系统崩溃，由此引发的连锁反应可能使世界65%的物种灭绝。在海洋中，双壳贝类动物、造礁珊瑚、菊石和许多种浮游生物同时消失。但并不是所有的海洋生物都会遇到这种糟糕的境况。生活在浅水区的无脊椎生物、生活在黑暗深海区的生物和依靠有机碎屑获取养分的生物就大量幸存了下来，而且很快恢复了原来的群落。在陆地上，由于蕨类植物能够在野火中生存，因而焚烧过的地方很快就被它们覆盖，使这里的植被很快被修复。但是，最容易受撞击影响的陆地生物是恐龙。它们曾在2.51亿年前重置进化按钮的一次撞击事件后崛起。但是这一次，它们成了牺牲品，而我们的哺乳动物祖先则成了受益者。

或许这就是恐龙灭绝的故事。近年来，情况变得日渐复杂。自发现墨西哥的希克苏鲁伯陨石坑以来，人们发现其他陨石坑的历史也可以追溯到相同的年代，例如乌克兰的波泰士陨石坑、加拿大的伊格尔·比尤特陨石坑、大西洋北海的银坑陨石坑，或许还包括印度洋的湿婆陨石坑。在目睹“苏梅克－列维9号”一次次地撞向木星之前，人们认为一系列撞击似乎发生的可能性极小。地球是否遭遇过这样的厄运吗？

还有另一种可能性，就是看待问题的不同方式。倘若不需要求助上天就能够有一种制造世界性灾难的方法，那将会发生什么呢？毕竟，恐龙灭绝之前至少有过四次生物大灭绝，而且没有一次人类会想到是因为撞击造成的。事实上，地球上一些巨大的陨石坑的形成似乎不会造成生态失调。考虑到地球上陨石坑的数量和大撞击发生的频率，地球上的生命似乎不会受到地外撞击的烦扰。毫无疑问，这些撞击确实发生过，但也许它们并不像我们想象的那样具有控制性影响。相反，还有另一种现象与物种大灭绝之间有着近乎完美的联系，它同样能够造成全球性的破坏。6500万年前，就在小行星着陆墨西哥发生撞击的同时，大量熔岩从地球另一侧的裂缝中涌溢出来。辽阔的印度德干熔岩台地独有的特征，有力地说明了地球内部深处的力量——它就像一台热机一样推动着地球的运转。

[1]《中国大百科全书》第三版网络版“天文学家说‘世界模式’”词条中记载，这颗彗星在1992年7月7日绕木星运行时，在木星巨大的引力作用下解体成了21块直径在1~10千米的碎片。——编者注

[2]《中国大百科全书》第三版网络版“近地小行星的运动”词条中记载，截至2023年4月，已发现3万多颗近地小行星。截至2023年8月10日，直径在1000米以上的近地小行星有853颗，参见：Discovery Statistics, https://cneos.jpl.nasa.gov/stats/totals.html。——编者注

[3]根据国际陨石学会网站数据，目前全球已确认的陨石坑有190个。——编者注

[4]根据中国科学院南京地质古生物研究所官网于2016年11月30日发表的一篇名为《揭开“恐龙灭绝”墨西哥尤卡坦半岛希克苏鲁伯撞击坑之谜》的文章，这个撞击坑形成于6600万年前。——编者注

[5]近年来，恐龙被定义为三角龙和现生鸟类的最近共同祖先的所有后代。三角龙属于鸟臀类，现生鸟类起源于蜥臀类，也就是说起源于最近共同祖先之后，两类恐龙沿着不同的道路分别演化。科学家现在研究认定，除了鸟类，在中生代末期灭绝了的那些恐龙不包括鸟类。现在为了区别鸟类和已经灭绝的恐龙，生物学界又有了一个新名词——非鸟恐龙，即指除了鸟类的所有其他恐龙。实际上，非鸟恐龙就是传统概念中的恐龙。——编者注