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　　6 世界末日

　　THE END OF THE WORLD

　　不管你藏到哪里，你都是宇宙中的一分子，而宇宙正无情地渐渐迈向终会到来的末日。

　　在某些人眼里，小行星是值得珍藏和展示的奖品，但在我看来，小行星也是末日和灾难的征兆。想象一下，一颗大型小行星撞向地球最慢的速度也可达到每秒6到7英里。要是我花重金购买的艺术品以这样的速度向我砸来，我会像一只虫子一样被碾碎。一颗沙滩排球大小的小行星就能把一所四居室的住房夷为平地。一个直径为几英里的小行星就能完全改变地球的生态系统并杀死地球上的大多数生物。陨石对我来说就意味着这些，你们也应该意识到，因为我们的墓碑上写着“死于小行星撞击”的可能性几乎和写着“死于空难”的可能性一样大。

　　在过去的400年里，有二十几个人死于小行星撞击地球，但在短短的航空史上，已有好几千人死于飞机事故。根据现有的记录预计，1000万年后，死于空难的人将达到10亿人（按照每年死于空难人数的比例保守估计），一颗小行星撞击地球也能杀死10亿人。你可能会觉得，一次空难只能杀死几个人，而大型小行星可能在100万年里也不会撞击地球。可这样的认识混淆了很多人，因为一旦小行星撞地球，几亿人口会瞬间丧命，等全球气候因此发生突变之后，死去的人会更多。

　　在太阳系形成早期，小行星和彗星撞击行星的频率高得惊人。行星形成原理告诉我们，富含化学物质的气体冷凝后成为分子，接着是尘埃粒子，然后是岩石和冰。再然后，这些物质开始碰撞。通过碰撞，化学物质在引力的作用下由较小的物质凝结成了较大的物质。这些较大的物质则随机慢慢地吸积成更大的物质，其引力也会变得更大，以吸引更多的物质。随着吸积不断进行下去，一团团物质最终在引力的作用下变成球体，于是行星诞生了。体积较大的行星拥有足够大的引力保证其外部有气体围绕。在这之后，所有的行星都会继续吸积，只是程度不像形成之初那么剧烈了。

　　太阳系外遥远的地方还存在着几十亿颗（可能有几万亿颗）彗星。它们的运行轨道比冥王星的轨道大几千倍，很容易受到附近恒星和星际云的引力影响，从而不断接近太阳。在太阳系内部有很多短周期彗星，其中20多颗的运行轨道和地球的公转轨道相交。太阳系中还有几千颗被编号的小行星，其中也有至少100颗的运行轨道和地球的公转轨道相交。

　　那年夏天，从乌兰堡营地返程的路上，我们去了亚利桑那州的巴林杰陨石坑参观。人类灵魂中最谦卑的驱动力莫过于将眼见为实的景象和大脑中的相关知识结合起来。乍一看，陨石坑不过是地面上的一个巨洞——大约有14个足球场那么宽，深度足有6层楼的高度。几百英里外就是大峡谷国家公园，对亚利桑那人来说，地面上有个大坑不足为奇。但是，地球需要几百万年才能雕刻出壮丽的大峡谷，而宇宙中一颗6000吨重、运行速度可达每秒20英里的小行星只需不到一秒的时间就能创造出这样一个巨坑。我无意冒犯大峡谷爱好者，但在我看来，巴林杰陨石坑是世界上最壮美的奇观。

　　行星撞击委婉的（而且非常准确的）说法叫吸积，但我更喜欢称它为“灭绝物种、摧毁生态的事件”。但是从太阳系历史的宏观角度来看，这两种说法没有什么分别。我们不能既为生活在行星上感到高兴，享受着地球上丰富的化学物质，庆幸没有遭遇恐龙的厄运，又抱怨行星上可能会发生的灾难。当小行星撞击地球，其一部分能量会通过摩擦和空气中的冲击波分散到大气层里。音爆也是冲击波的一种。当飞机以1到3倍音速飞行时，音爆就会产生。音爆的破坏力不大，最多只会让机舱里的碗碟摇晃一下。但小行星撞击地球的平均速度可达每小时45000英里，约为音速的70倍。这个速度产生的冲击波可是灾难性的。

　　如果小行星（或彗星）的体积足够大，冲击波还不足以把它震碎，其剩下的能量会直接施加在地球上。地球表面会发生爆炸，地表迅速升温，撞击产生的陨石坑可达原有小行星直径的20倍。如果撞击接连不断，间隔时间不长，那么地球表面就无法降温。我们可以通过月球表面发现的原始陨石坑推测（月球是距离地球最近的星球），46亿年到40亿年前，地球曾一度经受大量的小行星撞击。地球上最古老的证明生命存在的化石存在于38亿年前。在那之前，地球表面曾贫瘠荒凉。虽然小行星撞击带来了形成生命的基本物质，但却抑制了地球表面复杂分子和生命的产生。人们通常认为生命形成的时间是8亿年（46亿年减38亿年就是8亿年）。但是，从有机化学角度考虑，你还得先减去地球表面冷却的时间，所以生命形成只剩下2亿年的时间。生命从复杂的化学液体中产生，而这液体中肯定包含了水。

　　没错，你每天喝的水大都是40多亿年前撞击地球的彗星带来的，但不是所有的宇宙碎片都是太阳系形成初期的产物。地球曾被火星弹射出的石块击中过十几次，被月球弹出的石块击中过无数次。当小行星撞击其他星球时的能量过大，撞击点附近的小石块就会被弹射出，其速度足以逃离星球的引力。然后，这些小石块会继续围绕着太阳运转，直到它们又撞向什么星球。历史上最有名的来自火星的陨石是1984年在南极艾伦山附近发现的第一块陨石。这块陨石的官方编号非常简短合理——ALH84001，但它却包含着一些间接却诱人的证据，证明十亿年前，火星这颗红色的星球上曾活跃着简单的生命体。我在上文中也提到过，1996年，美国国家航空航天局的一组科学家发布了这个消息，随后引起了媒体的疯狂报道。火星拥有丰富的证明其历史上存在流动水的“地质”证据：干涸的河床、三角洲和冲积平原。既然我们都知道，液态水是生命生存必不可少的条件，那么火星上存在生命也不是什么不可信的事。有趣的是，如果假设生命最先出现在火星，那么火星上的细菌可能受到陨石撞击又跟随着射出的石块落到了地球，再在地球上不断进化繁衍。这个过程甚至有一个专有名词：有生源说。也许我们都是火星人呢。

　　与很多宇宙探索的最新学说一样，ALH84001陨石上存在生命体的说法至今仍有争议。人们总会找出更多的理由去火星上寻找更多的数据。同时，物质从火星落到地球比从地球落到火星的可能性大得多。离开地球重力所需的能量是离开火星表面所需能量的2.5倍多。不仅如此，地球大气层的密度也比火星大气层大100倍。地球上的空气阻力（相对于火星）非常大。如果细菌在星际中漫游几百万年才落到地球上，保证存活也确实不易。还好地球上不缺液态水和丰富的化学物质，所以我们完全不必用有生源说来解释生命的起源，虽然我们至今无法对此给出合理解释。

　　讽刺的是，我们可以（也确实）把某些化石遗迹记载的生物大灭绝归因于小行星撞击地球。地球表面70%都是水，99%的区域无人居住，你可以想象，几乎所有天体撞击地球的位置都应该要么在海上，要么在无人居住的荒原。所以为什么电影里的陨石撞击都瞄得那么准？电影《绝世天劫》就是这样一个例子。影片里陨石的撞击点竟然是纽约市中心的克莱斯勒大厦。在1997年的迷你剧《地球末日》中，陨石直直地撞向堪萨斯州的一个大坝，溢出的洪水淹没了附近的城镇。如果你是一位电影制作者，你大可以在电影里杀死地球上的所有生物，你只要让小行星撞击到海面上，引起的全球性海啸就足以淹没世界上的沿海城市。

　　1908年，在西伯利亚通古斯河附近，一颗陨石撞向地球后引起了大爆炸。该地也成了世界著名的陨石遗址之一。在大爆炸中，几千平方米的森林被毁，爆炸点周围300平方千米的土地被夷为平地。陨石的直径大概有60米（大约是20层楼的高度）。由于陨石在半空中爆炸，所以附近没有留下陨石坑。这种规模的大爆炸平均每隔几个世纪都会发生一次。墨西哥尤卡坦半岛的希克苏鲁伯陨石坑直径达到了200千米，估计是由一个直径为10千米的陨石留下的。这颗陨石撞击地球的能量比“二战”中爆炸的原子弹还大50亿倍。这样的撞击大约1亿年发生一次。希克苏鲁伯陨石坑形成的时间是6500万年前，直至今日，世界上还没有发生过同等规模的陨石撞击。在这颗小行星撞击地球时，正巧霸王龙和其他恐龙灭绝了。恐龙灭绝之后，树鼩这样的小型哺乳动物开始不断进化成更高级的物种。

　　那些否认陨石撞击地球造成地球生物灭绝的古生物学家和地质学家肯定知道外来天体带到地球的能量还有别的作用吧。天文学上，不同的陨石所带来的能量大小不同。多数陨石的能量不到10兆吨，这类陨石一般在大气层中爆炸，不会在地面上留下陨石坑。少数没有爆炸且留下陨石坑的陨石一般主要由铁元素构成。

　　幸运的是，在运行轨道与地球轨道相交的小行星中，我们可以把那些直径超过一千米的记录在册，因为直径超过一千米的天体撞击地球后可能引起全球性的灾难。在小行星撞击地球前发布预警和布置防御系统以保护人类自身安全是我们的现实目标。然而，直径小于一千米的天体无法反射足够的太阳光，我们很难观测和追踪到它们。它们可能在没有任何预兆的情况下撞击地球，或者它们会提前显示出征兆，但已经没有足够的时间让我们做好准备了。不过好消息是，虽然这类陨石的能量足以把整个国家夷为平地，但不至于让人类面临灭绝。好了，就此打住吧。

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　　我越了解小行星撞击地球的风险，就越觉得地球上的生命是那么的脆弱。也许是我知道的太多了，我无法保持冷静。在1998年的灾难片《天地大冲撞》中，一颗彗星真的撞向了大西洋（而不是撞向著名城市的标志性建筑），掀起的海潮淹没了包括纽约在内的北美沿海城市。在影片中，随着海水涌向城市，哈德逊河河谷涨潮，我现在住的居民楼和其他曼哈顿下城区的建筑像多米诺骨牌一样倒下去。在普通的灾难，像是龙卷风、飓风、火山爆发、地震和海啸面前，我们人类是那么的无助。我们既不能控制它们，也不能阻止它们。然而，和致命的小行星撞地球比起来，最严重的自然灾害也会相形见绌。

　　当然，地球不是唯一受到天体撞击威胁的岩态行星。在一个非专业的观测者看来，水星布满陨石坑的表面和月球没什么两样。最近的无线电地形图显示，云层笼罩的金星表面也不缺陨石坑。火星在历史上的地质活动非常活跃，最近又刚刚出现了一个大陨石坑。

　　地球的化石遗迹包含很多已经灭绝的生物——在智人出现很久之前活跃于地球上的生物。恐龙正是这类生物。面对如此可怕的天体撞击，我们能做些什么呢？激进的好战者们大声疾呼“用核武器把它们炸飞”。的确，人类发明的最高效的破坏性武器就是核武器。用核武器正面攻击飞向地球的小行星能把它炸成好几块小碎片，撞击的力量也会大大减弱，最终变成一场没有危险但壮美绝伦的流星雨。（外太空没有空气，所以就没有冲击波，所以核弹头必须直接接触小行星才能对其造成伤害。）

　　另一种方法就是利用高辐射的中子弹（就是那种可以杀死建筑里面的人但建筑纹丝不动的炸弹）。我们可以利用高能量的中子辐射给小行星的一侧加温，等温度上升到一定程度，小行星中的物质就会喷射出来，其自身也会因此偏离撞击地球的轨道。另一种更温和的方法则是用一架慢速但是稳定的火箭从小行星的一侧将其推离撞击地球的轨道。如果尽早采取行动，我们只需利用传统的化学燃料就可以给小行星施加一个较小的力将其推离轨道。如果我们将每个直径一千米（及以上）的运行轨道与地球轨道相交的小行星编号，那么我们可以通过精密的计算筛选出几百甚至几千颗未来可能与地球发生碰撞的小行星，地球上的人也能有足够的时间做好防御工作。但我们无法统计所有可能撞击地球的天体，而且我们对天体未来运动的预测（要预测千百万颗天体的轨道）也严重受到混乱的轨道运动的影响。

　　我们应该在地下建造一个导弹库随时准备着保卫人类吗？首先，我们要做的是确定具体有哪些天体的运行轨道会对地球造成威胁。在全球范围内，研究这个领域的学者只有一二十人。在未来，你愿意投入多大的精力来保卫地球上的人类？在回答这个问题之前，先在下个假期去亚利桑那的巴林格陨石坑看看吧。

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　　有时候，好像每个人都想告诉你“世界”会在什么时候、以何种方式面临末日，只不过其中的有些说法更加广为人知。媒体热议的世界末日形式有传染病的肆虐、核战争、环境恶化，当然还有小行星和彗星撞击地球。虽然这些灾难的原因千差万别，但最终都会导致地球上人类的灭绝（可能也会导致其他生物的灭绝）。但诸如“拯救地球”这样陈词滥调的口号背后隐含的意义是以人类为中心的，宣传者指的是拯救地球上的生命，而不是地球本身。

　　其实人类既不能拯救地球，也不能毁灭地球。不管出于何种原因，人类灭绝之后，地球仍会和月球一起绕着太阳转动。尽管如此，还有其他我们不太熟悉，但同样真实的世界末日威胁着这颗气候温和、运转稳定的太阳系行星。我提出以下这些预言，不是因为人类能存活得够久来目睹这样的场景，而是因为我可以通过天体物理学的知识来预测地球的未来。我想到的三种导致地球毁灭的原因分别是太阳的消亡、银河系与仙女座星系的碰撞和宇宙的灭亡。天体物理学界也刚刚在这三种地球末日上达成了共识。

　　我并不会在日常生活中因为这些末日场景变得忧心忡忡，毕竟这些活动的过程非常缓慢而稳定，但我会梦到它们。如果能调快时间，我看到的这些末日景象将是何等壮观。恒星演化的计算机模型类似于精算表。模型显示，太阳健康的寿命是100亿年。据估算，如今太阳已经存在了50亿年，所以它还有50亿年的时间保持相对稳定的能量输出。50亿年后，如果人类还是不能想出办法离开地球，那么我们就只能目睹地球的主星——太阳燃尽枯竭后产生的巨变。

　　太阳内部温度可达1500万度，内核中的氢核不断稳定地聚变成氦核，因此太阳才能保持稳定状态。太阳的外部气压和内部核聚变相互抗衡，维持着引力的稳定，整颗星球才不至于向内崩塌。太阳90%的物质是氢，但真正重要的是内部的氢元素。当内核的氢被消耗殆尽，太阳中心就只剩下氦原子。氦原子需要的温度比氢核聚变成较重元素时释放的温度更高。这时引力就会失衡，太阳内部开始塌陷，内核温度将上升一亿度，氦元素将燃烧成碳。

　　在这个过程中，太阳的亮度显著增加，外层不断膨胀成更大的球体，水星和金星的轨道都将被吞没。最终，太阳几乎膨胀到了地球的轨道，占据了整片天空。那会非常惨烈。地球上的温度会不断上升，直到与太阳外层3000摄氏度的高温持平。地球的大气层将蒸发到宇宙中，海洋也会被高温蒸干，地球会变成太阳内部一颗红色炙热的火炭。最终，太阳会停止全部的核聚变，失去脆弱的气体外层，暴露出逐渐消亡的核心。面对如此末日场景的威胁，人类终有一天将不得不极尽所能搭载宇宙飞船离开地球。

　　在我成为海顿天象馆馆长后的第一场天空秀里，我编了一个题为“宇宙的心灵震颤”的脚本。脚本里包含了一两场灾难景象，就和我梦里的一样。在一个场景中，太阳慢慢地膨胀，渐渐覆盖了天空剧院的整个穹顶，变成了一颗红巨星。此时的配乐也充满了不祥之感。这场天空秀很成功，因为在之后的一个月里，我收到了几十封家长寄来的信，他们很气愤，因为他们的孩子都因为太阳可怕的命运吓得睡不着觉。

　　那些孩子肯定没有留意当时的旁白：“50亿年后……”

　　在太阳炙烤地球后不久，银河系也会遇上一些麻烦。在成百上千个运行速度与银河系相当的星系中，只有几个星系正在向我们移动，其他的都以各自的运行速度远离银河系。20世纪20年代，爱德文·哈勃（发明哈勃望远镜的科学家）发现，星系的红移现象是可观察到的体现宇宙扩张的标志。银河系和拥有3亿颗恒星的仙女座星系彼此靠得很近，宇宙膨胀现象在这两个星系之间可以忽略不计。两个星系以约每秒100千米（每小时25万英里）的速度彼此靠近。如果（未知的）银河系的横向运动速度很慢，那么以这个速度，70亿年后，银河系和仙女座星系之间240万光年的距离将缩减为零。

　　星际空间很大，到时候，你不必担心仙女座星系中的恒星会撞上太阳。当两个星系相遇，从遥远的安全距离来看，这个景象是十分壮观的。恒星彼此擦肩而过，虽然没有相撞，但这种现象也不是万无一失。一些仙女座星系的恒星可能离太阳系非常近，以至于影响到行星和数千亿颗彗星的轨道运行。比如说，当一些恒星紧贴着太阳系飞过，太阳系行星受到的引力可能发生变化。根据电脑模拟场景，一般受影响的行星要么被接近的恒星吸引过去，要么失去引力控制，飞向星际空间。

　　还记得金凤花姑娘如何对小熊的粥百般挑剔吧。如果我们的地球被其他恒星的引力吸引了过去，谁也不能保证新的运行轨道可以保持刚刚好的距离让地球上的水维持液态。一般认为液态水是生命存在的先决条件。如果地球的轨道离恒星太近，地表水就会蒸发，如果离得太远，水又会在低温下冻成冰。

　　还有一种情况是地球被抛出太阳系，那么即便未来的人类能够创造科学奇迹延长太阳的寿命，他们的努力也会白费。没有了主星的热源，地球表面的气温将迅速降到0华氏度以下好几百度。那情况就变得非常糟了。我们赖以生存的由氮气、氧气和其他气体构成的大气层会先液化，再冻结成固态，像糖霜一样把地球这块蛋糕包裹起来。我们还没来得及饿死就会被冻死。到时候地球上只剩下少数不依赖太阳也能生存的有机体。它们只能依赖地壳下涌上来的稀薄的地质化学物质和地热资源生存（那时地表只有这些了）。到了那时，人类早已不复存在。当然，我们也可以去其他星系寻找围绕健康主星运转的行星。

　　即便人类能进化成在水下生活、依靠吃海底热泉附近的管虫为生的生物，宇宙漫长的迎接末日的过程是无法延迟和避免的。不管你藏到哪里，你都是宇宙中的一分子，而宇宙正无情地渐渐迈向终会到来的末日。最新和最确切的关于宇宙密度和膨胀率的证据表明，通往宇宙未来的是一条单行道，因为宇宙万物加起来的引力都无法阻止和逆转宇宙的膨胀。

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　　当下，最成功的描述宇宙及其起源的理论是大爆炸理论和源于爱因斯坦广义相对论的现代引力概念。早期的宇宙是一个富含能量的极热旋涡。人们生动地称它为“原生汤”。在之后140亿年的扩张中，宇宙背景温度已经降到了绝对（开尔文）温标的3度。随着宇宙继续膨胀，这个温度会趋于零度。

　　如此低的宇宙背景温度不会直接影响地球，因为太阳（通常来说）赋予了我们舒适的生活环境。随着银河系星际气体云不断产生一代又一代的恒星，剩下的气体云变得越来越少。最终，气体云会消耗殆尽。宇宙一半星系中的气体云已经消失。一小部分质量最大的恒星会完全坍缩，不复存在。还有一些恒星则变成超新星爆炸死亡。爆炸后的气体又会成为新一代恒星的温床。但大部分恒星，包括太阳在内，最终会在不断膨胀后耗尽内核的燃料，坍缩形成一个致密的物质球，将微弱的剩余热量散发到寒冷的宇宙中。

　　恒星死后的名称可能听起来很熟悉：黑洞、中子星（脉冲星）、白矮星甚至是棕矮星。这些都是恒星演化到最后会形成的物质。它们的共同点就是会永远留在宇宙中。换句话说，如果恒星燃烧殆尽，没有新的恒星代替它们，那么宇宙中就再也没有恒星了。

　　那地球会怎么样？地球上的生物每天都要依靠太阳的能量维持生命。如果没有太阳和其他恒星的能量，地球表面和内部的力学和化学演变过程（生命活动在内）都会“逐渐变慢”。最终，所有运动的能量会在摩擦力的影响下消耗殆尽，整个地球的温度都会趋于一致。到时候情况会变得非常糟糕。没有主星的地球会完全暴露在冰冷的、不断扩张的宇宙中。地球的气温会迅速下降，就好像刚烤好的馅饼放在窗台上很快变凉。

　　然而，不只地球这一颗行星会遭遇这样的命运，万亿年之后，当所有恒星死亡，宇宙中每个角落的动态活动都会慢下来，整个宇宙的温度都会变得一样低。到时候，即使逃到别的星球也无济于事，就算有地狱，那里也将是一片荒凉的冰原。到了那时，我们也许就能宣判宇宙已经死亡，不是毁于一场爆炸，而是沉寂于一声呜咽。 凤凰联动文库：论文学涵养细节（套装共15册）