地球危險的旅途

陳壯叔

現在，2012年的冬季已經悄然到來，但在人們心里，對2011年冬季的寒冷仍記憶猶新。在那個冬季里，歐洲的最低氣溫一度低達-46℃，甚至出現了倫敦氣溫可能低于南極的傳言……因此有人猜測，小冰期或許已經來臨。所謂小冰期，指的是1550年—1770年間，全球氣溫出現下降的現象。小冰期帶來的影響，除了氣溫下降外，還使得植物生長季節(jié)變短，糧食作物產量變少，谷物價格上升，造成全球各地頻繁出現饑荒與瘟疫。

不過，其實人類也可說幸運，因為至今還未碰到毀滅性的天災打擊，否則也沒有機會走向文明階段。對此，我們看一下地球的危險旅程就可知一二了。

我們太陽系所在的天域稱為銀河系，這是一個圈套的旋渦星系，擁有2000余億顆恒星，星系中心（即銀心）有一大質量的黑洞坐鎮(zhèn)，其外圍10萬光年跨度的區(qū)域稱銀盤，星系內的大部分物質（恒星、氣、塵等）聚焦于盤中。

我們的地球跟著太陽于銀盤中以220千米/秒的速度，在離銀心3萬光年的軌道上繞行。這一運動是波動式的，其波動幅度上下可達200光年之巨。雖然奔跑速度如此之高，可一圈飛下來也得花上2億年之久。在這一旅途中，我們要飄過輝煌的旋臂（這里是物質更密集的區(qū)域，有如中心區(qū)域伸出的手臂，故名之日旋臂，理論家說，這是銀河系物質密度波的產物），要路過陰深暗黑的稠密星云，還可以目擊壯觀的巨星之死。

這些事件對我們來說，大多是可怕或致命的。有的是向地面發(fā)出致命的輻射；有的則在我們行進的路途上投以巨大的物質團塊，它們可能已掃除了地球上的大片生命；有的撞擊我們的大陸，使之發(fā)生災變，或者使我們的行星進入冰期。

迄今，所有這些都是推測，我們無法回溯過去的旅程，也沒有人能夠計算出，我們何時、何地碰上了什么樣的事件。

要搞清這些事情，為何會如此困難呢？主要原因便是銀河系內眾多天體間的引力大混戰(zhàn)，而我們地球本身又無法保存這些天文事件的記錄。這是因為地球的巖石通過板塊運動不斷地再循環(huán)，通過風化、腐蝕而再塑造，地球表面已經沒有了旅途中受到襲擊而留下的痕跡。

但還有一個宇宙性記憶之庫，它就在我們身旁，那就是月球。它的表面自遠古以來未受到這些干擾，在深深的月表之下，保存著我們行星的旅途檔案。

地球忘卻了的，月球卻記得。

科學界一度以為，恒星們始終以同一軌跡終其一生。其實不然，例如太陽系，過去曾一度離銀心僅10000千米之遙。據一些科學家的計算，我們的太陽所含的重元素豐度，要比鄰近的恒星更高。這暗示出，太陽出生于近銀心區(qū)域，因為那里的恒星風較強（這個“風”其實就是恒星的表面物質），超新星爆發(fā)也更頻繁（要知道重元素都是在恒星內部制成的），同時太陽系也遭到更大的引力折磨。

在離我們1000光年的近旁，有一個獵戶座星云，那里是巨星的形成區(qū)。太陽系有時會跟這種恒星搖籃靠得較近，這是相當危險的。大質量恒星燃燒得很快，經幾百萬年其核燃料耗盡，星核就將塌縮而成為一顆超新星，釋放出巨大的能量。

一顆幾十光年外的超新星發(fā)出的X射線，可能破壞或銷毀地球的臭氧層，從而使得太陽的紫外線直射地面，這將危及生命。高能質子或宇宙射線（一種帶電的高能粒子流）將會連續(xù)幾十年轟擊地球，這對生命的危害更勝于前者。還有可能因地面上空云層受到激發(fā)，從而改變氣候。這種災變可能已觸發(fā)了大規(guī)模的生命滅絕，如此殘酷地為地球上的某些生命系統(tǒng)畫上了句號。6500萬年前的恐龍滅絕可能就是這種事例（另一說是小行星碰撞導致的）。

1999年，德國科學家在南大西洋的沉積物中找到了放射性鐵60。這種物質在地面上極稀少，因此科學家猜測，它們可能是近旁超新星爆發(fā)拋射出來的。若這種看法被確認，那意味著僅在幾百萬年前，離我們約100光年之處，就有一顆巨星爆發(fā)。

行星學家克勞福說，我們可在月球上找到這種災變的清晰證據。他說，當我們一起繞行銀河時，它吸收一切投擲到它身上的東西。來自超新星的宇宙射線會把月球“猛犁”一遍，在月球淺礦層中留下其危險的足印。這在顯微鏡下將一覽無余。

月球的土壤雖很耐久，但經過宇宙射線幾十億年的敲打，其記錄也會變得含糊。克勞福等人認為，最好的方法是找到有熔巖流的地方，它將保存早先熔巖流出時的原始記錄。計算出熔巖流中的放射性元素，便可精確地推算出它流出的日期。

事實上，飛船早已給出了大量有關熔巖流的數據。迄今，科學界已把時間回溯到10億年之前。那時月球還很熱，有許多火山活動。

克勞福說：“埋在月球之下的很可能是超新星爆發(fā)的記錄，我們可以把它跟地球上的化石做比較，看看其時間是否跟大滅絕相匹配。很多遠古巖石可能告訴我們，當時在近旁是否有頻繁的超新星爆發(fā)；或者可找到某種標記，表明我們一度飛過較稠密、多事的銀河系內層?！?/p>

星際氣體彌漫在銀河系，但其分布并不均勻。而太陽系現在正處于一個非?？盏膮^(qū)域，稱為局域泡，其物質密度僅為1個氫原子，5立方厘米。而過去我們必定穿過較厚密的氣云，跨度在100光年左右，那里飄浮著又冷又暗的氫分子。在這種星云中時，地球必然會遭遇到冰期。前面說人類文明的幸運，就在于我們處于空泡之中。而在星系中，一種具有特征性的區(qū)域動輒就是幾百光年。那么，這個空泡的跨度是多少呢？沒有人能說清楚。若按100光年計，即可供太陽系飛行15萬年，足夠人類6000代的繁衍。

在太陽系內部，通常由于太陽風（吹入深空帶電粒子）而抵制了可怕的星際輻射，形成了一個巨大的電磁屏障一日球。當星際氣體趨向稠密時，太陽風無法吹得較遠，日球收縮；當氣體密度達到1000個分子/立方厘米以上時，它將縮小到地球的軌道上，這樣的情況每隔幾億年出現一次。這時地球大氣高層中的氫累積較多，將出現化學變化，產生一種反射云層，同時塵埃（火山噴發(fā)物）也將起到一種屏蔽作用，反射太陽的熱能。天文學家說，僅是塵埃就有可能觸發(fā)全球性的冰期，這個冰天雪地的地球，古地質學家稱為“雪球地球”。

我們知道，地球遭受到的這種磨難，包括6.5億年和7億年前的嚴寒。不過，其中的確切情節(jié)現在還很難說清楚，這包括由于山脈的風化，從空中吸收二氧化碳；或者火山大爆發(fā)，空氣中將飽含塵埃；又或者，地球改變了繞日運行的軌道，空間出現大云塊等等。

月球還可能告訴我們關于地球的往事。在月面上，外來塵埃沉積下來，并與月球土壤相混合，在它們身上可找到明顯的化學記號：它們高含鈾235和其同位素，這些元素都來自超新星爆發(fā)。不過要取得它們也不容易，天文學家說：“我們需要在已知有較多熔巖流的地方進行鉆探?！碑斎?，就現有技術條件，我們還無法在月球上如愿以償。但月面有些碰撞坑的坑壁上有出露的熔巖層，是最易于探測的地方。

月球的土壤還可能保存著礦藏的碎片，它將給地球的歷史打開另一篇章。要知道，月球多坑的表面記錄了長期的天體轟擊。“阿波羅”的宇航員找到了許多遠古時期的熔巖樣品，揭示出約在40億年前（太陽系形成于46億年前），太陽系內層曾遭大天體的撞擊。

這一重撞擊想必是由于外層的天王星和海王星的運動，干擾了柯伊伯小行星帶（冥王星附近處）所引起的。在我們的銀河系內，偶爾也會出現彗星和小行星構成的風景，那是路過我們近旁的其他恒星或塵云觸發(fā)的一次性轟擊。

現在，我們只能盯住月球崎嶇多坑的臉，看它能告訴我們什么。若美國航空航天局能按2011年勾畫出的“全球開拓路線圖”做下去，克勞福說，“那就有可能在近幾十年內，開始接近遠古時的沉積物”。這將使我們有可能較確切地寫出地球的壯麗史詩。

（裘楓 插圖）