天天喊着小行星来了,为什么结果都是虚惊一场?

忘掉各种带着“名人”头衔的预言,我想说地球从时间尺度与行星撞击事件的概率来看,地球比任何交通工具都安全得多,安安心心的。于其担心小行星,倒不如骑共享单车时,多注意安全,遵守交规。下面我们详细聊聊地球的可能性。

图:小行星撞击效果图

虽然很多人都在争论人类是否会灭亡,会如何灭亡,但毫无疑问,上一次地球上的大灭绝的主要原因和催化剂是:一个来自外太空的庞然大物与地球相撞。大约6500万年前,一颗直径约5-10公里的小行星撞击了现在的墨西哥湾(尤卡坦半岛),导致地球上大约30% ~50%的物种灭绝,恐龙时代结束。那在不久的将来,人类是否也会“有幸”亲身经历一下?

图:小行星撞击后的尤卡坦半岛效果图

说实话,总有大规模灭绝的危险,但关键是如何准确地量化这种危险。

图:太空的威胁

在我们的太阳系中,地球面临的太空天体威胁通常来自三个地方:火星和木星之间的小行星带,以及海王星轨道之外的柯伊伯带和奥尔特云。其中,杀死恐龙的“头号嫌疑人”是“小行星带”。虽然这个杀手离我们很近,但不要惊慌,因为随着时间的推移,我们被庞然大物撞击的概率已经大大降低。原因很简单,这是因为火星和木星之间的小行星带就如同手枪的子弹,“小石头”一天比一天少,总量会随着时间的推移慢慢消耗殆尽,并且在太阳系中并没有补充“弹药”的机制。我们可以从太阳系的早期模型和现在的太阳系做对比,来发现这一点。

子弹快打没的小行星带

图:月球表面

例如,我们可以通过观察月球的陨石坑来了解它的历史。在月球表面上的高地,较亮的地方可以看到有大量的陨石坑,这些陨石坑描绘了月球帮兄弟挡“子弹”的悠久历史。最早的陨石坑可以追溯到太阳系诞生之初,即40多亿年前。有很多大陨石坑,并且如果你仔细看会发现有些坑里有坑,里面的陨石坑越来越小。有证据表明,在早期月球被撞的频率非常高(当时小行星带弹药充足)。

不过,如果观察月球表面黑暗区域,即月海(月球表面上比较低洼的平原),可以看到里面的陨石坑相对少得多。放射性定年法显示,这些平原已经存在了30到35亿年的历史。时间上相差了5~10亿年,但是陨石坑的数量和密集程度明显减少了。在月球风暴海洋盆地中,有一片新抹平的、也是最年轻的区域,只有12亿年的历史,里面的陨石坑最少的。这一切意味着随着时间的推移,小行星带变得越来越稀疏。

不过,地球应该还会经历一次“小行星带”的大型撞击,这也是小行星带最后的子弹了。如果到时候地球上还有生命,那么这将是最后一次由小行星灾难引起的大灭绝事件。但是,目前这个理论还有些争议,有的科学家认为或许这个时期已经到来,或者马上到来,有的科学家认为还需要几十亿年。不过这里面的“到来”是以千万年,亿年为单位的,或许人类会赶上先遣部队。不过,目前还没有准确的定论。我们再说说奥尔特云和柯伊伯带。

弱不禁风的奥尔特云与柯伊伯带

图:被奥尔特云和柯伊伯带包裹的太阳与行星(一般来说奥尔特云也属于太阳系,因为它们也受太阳引力支配)

在海王星之外,巨大的潜在灾难包裹着我们。数十万,甚至是数百万块(目前我们对奥尔特云了解并不多),大块的冰和陨石受着太阳稀薄的引力,徘徊在不太稳定的轨道上,时刻等待着。一旦某个天体(可能是海王星,柯伊伯带行星、奥尔特云其他陨石,或太阳系之外的)经过附近,带起一阵“轻轻的微风”绕动了它们,如果它们蠢蠢欲动的方向是太阳系内,就会出现很多破坏性结果。它们可以作为一颗灿烂的彗星,“轻轻地我走了,正如我轻轻地来,挥一挥手,不带走一片云彩”,但也有一个很不巧的可能,虽然概率很低,就是拥向地球的怀抱,导致一场灾难。

无论是系内的小行星带,边上的柯伊伯带,还是我们的边疆奥尔特云中的天体与我们遭遇都是随机的,也都属于“系里斗”,跟它人无关!但如果算上来自我们所处的银河系悬臂,甚至是整个银河系溜达的彗星,或者银河系彗星风暴,我们遇到撞击事件的概率就会增大不少。不过也仅仅是一点而已,如果你觉得现在就应该把每天当作末日来过活,代表你有点“飘了”,如果把银河系当作太阳系,那么地球只是太阳系中的一只蚂蚁。你想想看一只地球上的蚂蚁会操陨石何时落地的心吗?

物种灭绝

那物种灭绝是否可以量化?小行星撞击的概率能否计算呢?答案就在地球的沉积岩中。通过化石和进化论可以追溯到5亿多年前,地球的生物演化与兴衰,再与我们现在掌握的物种演化和灭绝的事件(小行星、火山、环境改变),进行分析看看小行星在其中起了什么作用,频率,数量,通过地质学我们可以得到每次小行星来自哪里。

图:地球生物属类数量,图片来源:维基百科

通过计算“属”的数量(“种”在“属”下,例如人类是“智人种”的人“属”),我们可以看到地球属类数量此消彼长。

图:显生宙物种多样性,图片来源:维基百科

我们可以在这些灭绝事件寻找规律对一次次灭绝与崛起的循环信息进行傅里叶变换,然后看看(如果有的话)是否有什么特点的规律在其中。例如,假设地球每1亿年就会看到一次大灭绝事件,在这段时间内每一次的属数都会大幅下降,那么傅里叶变换就会以1/(1亿年)的频率出现一个巨大的峰值。

图:来源于《灭绝事件的傅里叶变换》

从《灭绝事件的傅里叶变换》中我们可以得到一个频率为1.4亿年的峰值和另一个频率为6200万年的峰值,峰值看起来很大,但这只是相对于其他的峰值而言,峰值匹配上地球小行星的数据之后,甚至没有出现的撞击的规律性频率。我们能得到的唯一结果是在地球上发生的所有撞击中,只有不到四分之一来自奥尔特云!

总结

我们完全没有必要担心小行星撞击事件,这个概率太随机了,找不到任何规律可言。我们应该庆幸小行星的子弹越来越少。关于小行星带的最后一次冲击目前也尚未有定论。关于奥尔特云的信息人类掌握太少,但不可否认的是它的彗星带杀伤力会比小行星带大,据计算我们只能得到它只占了不到1/4,不过这个信息不可靠,因为撞击的样本太少了。综上所述,宇宙要来杀我们的几率似乎比以往任何时候都要低,并且人类并非随便来个小行星就能“灭绝”,即使恐龙灭绝的那颗再来一次,以目前人类的科技手段也会有人类存活。

图:地球、人与自然