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重访通古斯大爆炸  

2008-09-24 12:53:57|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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重访通古斯大爆炸 - 《新发现》杂志官方博客 - 《新发现》杂志官方博客

 

1908年6月30日清晨,在俄罗斯帝国西伯利亚森林的石泉通古斯卡河畔,晨曦微露,晓雾初开。霎时,一个神秘的巨型火球划破苍穹,临空爆炸。其声震天撼地,其亮度与太阳相若。干燥的强风夹杂着巨大的噪音横扫大地,几百万棵树木顷刻间被全部推倒......这场发生在俄罗斯西伯利亚中部的灾难距今已有百年,却仍然令各国的科学家百思不解。

 

编译 张艳

 

   1908年6月30日清晨,俄罗斯帝国中西伯利亚的瓦纳瓦拉(Vanavara)小城,谢尔盖·谢苗诺夫(Sergue?Semenov)正在自家门口伸着懒腰。突然,他看见天空被撕成两半,极地森林的北部腾起烈焰。几秒钟后,他感觉浑身发烫,就像是衣服着了火。气浪把他整个掀翻在地,失去了知觉。清醒过来时,只听到耳边响彻雷鸣般的爆炸声。与此同时,在1000公里以外,伊尔库茨克天文台测到了一场震级达4.5至5级的地震,震中位于西伯利亚森林深处的石泉通古斯卡河盆地,距离最近的城市瓦纳瓦拉约65公里,地震发生在当地时间清晨7时14分。真的是一场地震吗?难以确定……因为接下来的几天里,俄罗斯媒体更热衷刊发的是一些关于空中出现神秘火球的目击证词,其中一些目击者竟来自距离瓦纳瓦拉700公里的居民点。至于那“震耳欲聋的爆炸声”,甚至传到了1500公里之外。但没有人看到那个奇怪的火球在西伯利亚泰加森林中撞击地面的景象。居住在森林中的仅有一些放养通古斯驯鹿的牧民,在这个6月30日的清晨,他们真以为看到了世界末日……
   此时,在西欧,人们尚对通古斯大爆炸全然不知,天文台却记录下了一些异常的大气现象:天空在日落时五彩缤纷,入夜后又彻夜通明。伦敦《泰晤士报》这样报道:“子夜,人们读报时甚至不必点灯。”科学家们立即对这种仅仅持续了数天的奇异现象表示出极大的兴趣。据他们推测,这可能是由世界上某个地区火山爆发而导致的。1883年印度尼西亚喀拉喀托(Krakatau)火山爆发时,也曾出现过相似的场景。当时,剧烈的火山喷发使大量的水蒸气和无数火山灰进入大气。然而,1908年欧洲出现“白夜”的那个月,世界上并没有发生大规模的火山爆发,这一奇异的大气现象也就逐渐淡出了科学家及公众的视线。西欧的科学家们一直要到20多年后知晓了1908年6月30日发生在西伯利亚的大爆炸,才终于明白了当年“白夜”现象的真正成因。
   转眼到了1921年9月。即使在俄罗斯,第一次世界大战和接踵而至的布尔什维克革命也使人们久已忘怀了1908年神秘火球从天而降的奇事。这时,彼得格勒(圣彼得堡)的一位矿物学家重新发现了10多年前来自通古斯地区的那些目击报告。

 

现场一派末日景象

   这名矿物学家名叫列昂尼德·库利克(LeonidKulik),他接受苏联科学院的委派,确定境内所有陨石的落点,以期从陨石中提炼出贵金属。火球从天而降的描述对他触动很大,他据此推测那一定是块巨大的陨铁。现在的问题是要找到它。列昂尼德·库利克随后花了整整6年时间才组织起一支考察队奔赴通古斯卡河盆地,开始了对那里的首次科学考察。
   意想不到的事接二连三出现!首先,当科考队由一位通古斯牧民引路,于1927年4月间进入爆炸现场时,呈现在他们眼前的是一派末日景象。几千万棵树木倒伏在地且已被烧焦。科考队是继当地的一些牧民之后,首批目睹这凄凉场面的人。这些树整齐地排在地上,覆盖了整整几十公里的土地,树梢都指向与爆炸中心相反的方向。可以想见,在巨大的爆炸面前,它们就像麦秸一样脆弱不堪。列昂尼德·库利克率领科考队沿着这些树木提示的方向一路前行,几天后,来到了在他看来可能是爆炸中心的地点。那里的景致更令人错愕:所有树木都没了树枝,可树干却仍屹立不倒,简直就是一片“电线杆”林。这可太邪门了,陨石怎么会造成这种后果?更奇怪的是,科考队竟然没有找到任何天外物质留下的痕迹:既没有陨石坑,也没有陨石碎片……最终,他们只能无奈地空手而归。从1928年至1939年,列昂尼德·库利克又先后组织过3次对通古斯大爆炸地区的科学考察,也没能获得更多的发现。一块陨石,把近2000平方公里的森林变为焦土,自己却没有留下一丝痕迹,这该作何解释呢?在灾难发生20年后,通古斯之谜诞生了……             
   在随后长达80年的岁月里,许许多多的科学家都曾追随列昂尼德·库利克这个先驱者的足迹,陆续前往当地考察,但都失望而归。如今,距离那场大爆炸已有百年,可在现场仍然未能发现任何陨星残骸。于是多年来,人们提出了各种新奇假设来解释这一谜团。依据各自所处时代所流行的物理学理论,科学家们曾相继提出过反物质陨石说(1941年)、微型黑洞说(1973年)、镜物质陨石说(2002年)。此外,一些富有科幻精神的人还提出过核爆炸说(人类直到1945年才进行了首次核爆试验)、飞碟坠落爆炸说,甚至说那是塞尔维亚裔发明家尼古拉·特斯拉(NikolaTesla)“研制”出的“死光”走火所致……不过,根据当时的地震记录以及灾害面积,今天的专家们至少对爆炸的特征有着一致的判断。大爆炸发生在离地面十几公里处——因此爆炸点正下方的那些树木才没有被击倒,其爆炸当量介于1000万至2000万吨TNT炸药之间,至少相当于广岛原子弹的1000倍!

 

究竟是小行星还是彗星?谜团待解……

   据科学家们推测,爆炸物的直径大约50到100米,重量可达约100万吨。但爆炸物具体是什么,仍然是个谜。在这个问题上,科学家们颇具冷战特色地分为两派。“美国科学家支持小行星撞击说,而苏联科学家则持彗星撞击说。”意大利博洛尼亚大学物理学家朱塞佩·隆戈(GiuseppeLongo)解释道。朱塞佩·隆戈是1991年苏联解体前不久,首批获准进入通古斯爆炸现场考察的西方学者之一。人们长久以来一直认定陨石只能砸在地面,但是,“苏联科学家于上世纪30年代提出的主要论据是,之所以找不到陨石残骸和陨石坑,那是因为爆炸物完全蒸发到了大气中。而彗星恰恰是由冰与尘埃构成的,自然就不会留下任何痕迹”。这也可以解释当时在西欧观测到的奇异的大气现象:彗尾其实也是水气和灰尘的重要来源。
   然而,1993年,美国国家航空航天局(NASA)行星科学家克里斯托佛·希巴(ChristopherChyba)进行了一系列数字模拟实验,提出了另一种观点。根据他的计算,他认为一个半径30多米的石质小行星以每秒15公里的速度沿45度角穿越大气层,逐步减速,最后也会在海拔十几公里的高空爆炸。相反,结构更为脆弱的彗星在更高的地方就会爆炸解体,因此不可能对地面造成如此巨大的损害。美国科学家认为,这同时也是一个统计学的问题。“与小行星相比,彗星撞击地球的可能性非常小。”马克·博斯劳(MarkBoslough)指出。他是美国新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室(Sandia NationalLaboratories)的物理学家,曾进行过通古斯上空小行星爆炸的模拟。尽管如此,马克·博斯劳并没有完全否定“彗星撞击说”:“我想我能构建一种彗星爆炸模型,它或许能同样再现我们所观察到的那些灾害特点。”这一点得到了俄罗斯科学院物理学家弗拉迪米尔·斯威特索夫(VladimirSvetsov)的证实,他说:“最新的数字模型表明,小行星和彗星一样,都可能在5至10公里的高空完全蒸发。”更有趣的是,这些模拟显示,在爆炸发生之后,蒸发物质会逆着“火球”的航迹上冲,到达大气上层,随后凝结成微粒,被风吹散。“在这种条件下,无论是小行星还是彗星,都不会在与爆炸点垂直的地表留下很多空间物质。”弗拉迪米尔·斯威特索夫总结说。这也解释了为何在地面上找不到陨石坑和陨石残骸。通古斯之谜似乎解开了一部分……可还是要查明爆炸的元凶才行啊。
   为了确切了解这个爆炸天体究竟来自太阳系何方,2001年,意大利比萨大学的保罗·法里内拉(PaoloFarinella)对其初始轨道进行了研究。根据他的计算,在与该天体轨迹相近的1000多条轨道中,有83%指向小行星带,17%指向彗星“大本营”。但这些概率数据并不能说服弗拉迪米尔·斯威特索夫:“天体的性质不能以这样的方式来判断,因为我们并没有关于它进入大气层时的速度和入射角的确切数据。再者说,在一些典型的小行星轨道上,我们也曾观测到彗星,反之亦然……”
   比起数字模拟实验,丹麦南方大学的卡勒·拉斯穆森(KaareRasmussen)更看重实地证据的搜寻。上世纪90年代,这位地球化学家在爆炸中心附近地区收集了一些泥炭样本,以期找到可能出现的化学异常。这一研究并非徒劳:“在地表下一定深度对应于1908年的泥炭层中,我们发现了超量的铱,这是地外物质的标志。”铱这种元素,正是我们判断6500万年前白垩纪末期陨石撞击地球的重要依据。“泥炭层中的铱含量较低,可能来自尘埃含量较少的彗星。”卡勒·拉斯穆森推测道。然而,朱塞佩·隆戈对这些研究结果持保留态度,他说:“我们很难为泥炭精确断代。何况物质可能发生迁移,我们并不能肯定某一年代的泥炭层里的物质就是当年的沉淀。”

 

一次获得陨石样本的机会
   因此,朱塞佩·隆戈更寄希望于另一种保存化学物质的“容器”——树脂:“推定树脂的年代把握更大。而只要是被包裹在树脂里的物质,就再也无法转移。”分析显示,树脂里约有15种化学元素浓度出现异常,而这些元素则与小行星有关……为了获取更多证据,意大利的科考队来到距爆炸中心8公里的契科(Cheko)湖,对湖底沉积物进行取样分析,希望找到有关1908年大爆炸的蛛丝马迹。但出乎意料,对湖底沉积物年代顺序的辨别极为艰难,以至于意大利科学家们最后提出一个大胆猜想:契科湖可能就是巨大的陨石撞击地面产生的陨石坑!上世纪60年代,苏联军方曾对契科湖进行过探测,寻找可能的外星飞行器残骸,结果一无所获……“我们借助声波定位仪和雷达等工具,绘制了契科湖的湖底地形图,并在湖底10米之下发现一处密度异样的区域,”意大利科考队成员、博洛尼亚大学的卢卡·加斯佩里尼(LucaGasperini)讲述道,“它可能是在爆炸后所留下的一块天体碎片,或者是受到天体的强烈撞击而被夯实的土地。无论如何,这是我们第一次真正有机会获取该天体残骸的样本并确定它的性质!”——不过前提是,契科湖确实就是陨石坑。伦敦帝国学院的科学家加雷思·柯林斯(GarethCollins)对此表示怀疑:“疑点在于,意大利考察队并没有在契科湖周围或湖里找到任何其他陨石碎片,而通常,这是再普通不过的事。再者,契科湖的形状并非圆形,而是椭圆形。要知道,椭圆形的陨石坑是极其罕见的。”解决问题的办法之一便是先确定契科湖的湖龄,从而了解它是否在通古斯大爆炸之前已经形成。然而,对湖龄的测算并没有得出有价值的结果。而且契科湖地处偏远,人迹罕至,前人的记忆也没法帮我们什么忙。“没有任何表明契科湖在1908年6月30日之前就已经存在的证词……”朱塞佩·隆戈对此非常肯定。
   一个世纪以来,通古斯大爆炸之谜一直触动着科学家和民众的神经,难道现在就快真相大白了吗?意大利科学家们对自己的推断满怀信心,希望能够对通古斯地区再进行一轮考察。在弗拉迪米尔·斯威特索夫的组织下,2008年6月30日,通古斯大爆炸100周年纪念大会在莫斯科举行。这位物理学家则谨慎得多:“我不太相信所谓契科湖是通古斯大爆炸留下的陨石坑这一推断。但我赞同循着这个方向继续研究下去。因为在大爆炸发生100年后的今天,我们仍然不能确定在这一事件中撞击地球的天体究竟是什么。我们只能说,它肯定不是陨铁,否则它就一定会砸到地上。”而且假如那是陨铁的话,那它早就令列昂尼德·库利克一夜发迹了,而不是作为一个难解之谜伴随着他直到生命的尽头……

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