来自太空的危机

来自太空的危机來自太空的危機汪惠玲在地球上，我們可以看到生命現象的蓬勃發展，尤其是人類族群的發展更是興旺，而由於人類科技的進步，我們似乎可以掌握地球萬物的生與死，所以我們常不免自大的說，人類是「萬物之靈」。但是在考慮從地球生命開始至今這一段長遠的時間時，我們赫然發現，在地球的舞台上，已經出現過好幾代的主角，像三葉虫、恐龍、菊石等生物，這些主角甚至在舞台上曾稱霸多時，其體型之巨大，生命力之旺盛或或種類之多並不亞於今日仍在舞台上活躍的哺乳類。反而是人類出現的時間對地球而言，不過是短短的一瞬間。這時候，我們才驚恐地發現，人類的歷史在地球長遠的時間相比之下，是多麼的短暫而微不足道。但是為什麼這些曾經當紅的主角們會退下地球舞台，從此消失，只留下少許的蛛絲馬跡供人憑弔？是什麼力量如此巨大？而人類會不會重蹈它們的覆轍，有一天也要從這個舞台上消失呢？在探索使地球上某些生命步下地球舞台的這個力量來自何方時，我們必須先瞭解地球本身的環境對生物的影響，但在研究火山爆發、地震或大洪水等災難對環境的影響時，常發現其影響範圍僅限於局部區域，似乎無法推論至全球性大規模的物種滅絕。所以，我們把視野拉離地球本體，開始考慮地球的鄰居對地球環境的影響。這個時候，人類又面臨到自我地位退縮的命運，因為地球所處的這個空間實在太浩瀚了，而以人類目前的科技及利用科學探索宇宙奧秘時間的短促，我們現在對這個浩瀚的空間所知實在有限，我們只能從岩石中的蛛絲馬跡，儘量去探尋一切足以使地球生命產生大滅絕的原因，對於找出地球生命的殺手，凡是有嫌疑的，都要揪出來，這使我們發現，對全球性的生命威脅，有很多是從地球外太空來的。下面將介紹幾種可能的太空殺手，天文學家從現在已經發現的事實去外推它們發生的頻率，並根據它們的能量去推估它們的破壞力，讓我們對地球所處的這個危險的太空環境，有一個初步的認識。彗星及小行星彗星及小行星(圖一)是可能性最大的殺手。從月球及水星表面遍佈的大大小小隕石坑，可以知道從太陽系生成以來，天體的互撞是一件很平常的事。目前探索六千五百萬年前白堊紀恐龍滅絕原因時發現，在恐龍大量滅絕後的一層薄薄的沈積岩層中，富含地殼少有的元素─銥，科學家們因而推斷當時有一個外星訪客降臨地球，可能是彗星，也有可能是小行星，而這正有可能是殺死恐龍及其同時生物的主要兇手。圖一小行星Ida和它的衛星(右方的小點)因為彗星或小行星從天而降，所以其速度推估可達每秒三十公里，撞擊地面後，將位能轉換成大量的熱能及衝擊波，所以10公里大隕石的撞擊威力相當於圖一小行星Ida和它的衛星(右方的小點)以上是利用電腦模擬撞擊事件及由岩層中化石紀錄推想出來的場景。但由生態學家根據對現代生物滅絕種屬的研究指出，棲息地的破壞，及其他導致生物數量減少、遺傳變異能力減弱或生殖能力破壞的因素才是造成生物滅絕的終極原因。因此，除了隕石撞擊及碎片直接造成的影響外，撞擊後環境的持續變化才是大滅絕的主要原因。撞擊出來的塵埃和全球性大火產生的濃煙遮蔽陽光可達二～三個月之久，阻礙光合作用的進行，靠光合作用維生的浮游生物相繼死亡，使海洋中的食物鏈遭到破壞。在部分陸地地區，地表的溫度下降達20℃地球外的天體撞擊會造成如此恐怖的後果，那地球被撞擊到的機會有多少呢？其實我們比較擔心的是短週期的彗星及近地小行星，因為地球和這些天體相遇的機會是最大的。不過長週期彗星的運行速度可達小行星的三倍，因此它們具有極大的動能，科學家們估計，能以1000億噸威力撞擊地球的小天體中，有25%屬於長週期彗星。而且長週期彗星因為週期太長，人類歷史上沒有紀錄，如果它會撞擊地球，以現在的觀星技術而言，可能距它撞上地球只剩250～500天而已。每一世紀大概會有一個長週期彗星穿過月球和地球之間，而每十萬年會有一個擊中地球。表一、美國各種死因的死亡率死因死亡率車禍1/100謀殺1/300火災1/800槍械意外1/2500小行星/彗星撞擊(上限)1/3000電擊1/5000墜機1/20000洪水1/20000龍捲風1/60000小行星/彗星撞擊(下限)1/圖二舒梅克─李維9號彗星撞擊木星留下的傷痕(在大紅斑下的黑色斑點)廿世紀最大的天體撞擊地球事件發生於西元1908年六月三十日發生於西伯利亞中部的通古斯加地區，有超過圖二舒梅克─李維9號彗星撞擊木星留下的傷痕(在大紅斑下的黑色斑點)根據估計，要引發全球性災難的撞擊，天體至少要大於1/2公里或1公里，要比廣島原子彈的威力大八百萬倍。平均而言，這樣大的小行星撞擊到地球的機會是十萬年一次，這樣大的彗星撞擊到地球的機會平均五十萬年一次。若以事件發生的平均間隔三十萬年而言，在任何一年中，文明被催毀的機率是三十萬分之一。對於壽命七十五歲的人類而言，遇到的機會是四千分之一，這個機率和美國其它致死原因的死亡率相比，比遭受意外射擊致死的機率小，和意外受電擊致死的機會相當，但比乘坐飛機發生空難的機會要來得大。因此，有些科學家建議各國撥出相當於花在飛安問題的經費，來進行可能撞擊者的認證與處理的工作上，預計這個工作約需花費1000萬至1億美金之間。除了六千五百萬年前白堊紀和第三紀之間的滅絕事件外。古生物學家指出，在過去五億四千萬年來，共有廿四次值得注意的滅絕事件，五次大規模的，十九次小規模的，每一次的滅絕時期，有25%到90%物種消滅，這其中有十二次，曾找到證據證明可能和撞擊事件有關，但其它滅絕的原因則有待科學家們繼續追查下去了。太陽鄰近的恆星擾動歐特雲中之彗星來自彗星的危險要比小行星來得難以預測。因為大部分彗星是來自約0.5光年遠，圍繞在太陽系周圍的歐特雲。歐特雲中的物體因為太遙遠又沒有光源，所以目前無法直接觀測，因此不能推算它們的位置及移動方向。不過，科學家推論，如果曾有一顆星體靠近太陽的話，其重力將會干擾歐特雲，使彗星脫離原先軌道，之後受到內太陽系重力的吸引，許多彗星會向地球的方向飛來，造成彗星暴。這個彗星暴大約在經過幾十萬年後，會抵達太陽內行星系統，使撞擊的機率增加。幸運的是，科學家發現最近幾百萬年來並沒有任何星體曾干擾過歐特雲，所以我們有生之年，應不會遇到彗星暴的發生。但在130萬年後，有一顆星(Gliese710)將會靠近到足以干擾歐特雲的距離，屆時地球上將從偶而可以看到彗星，變成經常有彗星來拜訪，屆時，撞擊的機率就可能會增加了。太陽是一顆變星除了彗星和小行星之外，還有一些比較少人知道，但同樣令人擔心的威脅。像每天穩定照亮天空的太陽其實是一顆變星。自1978年雨雲7號衛星(Nimbus7)上太空後，天文學家測量太陽的總光度，發現太陽的光度有0.1%輻度的週期性變化，而紫外線的光度則有50%的變動，其週期為十一年。除此以外，還發現到一些較長週期的太陽磁場律動，這些律動包含三個不同的週期，大約是88年、212年及2130年。當這些週期交疊在一起時，會互相加強或減弱太陽的總光度，而這種光度的變化則間接影響地球的氣候。例如最近一次較明顯的太陽磁場活動期是在約西元1200年時，和西元13世紀發生長期熱浪影響的時間剛好配合，這期間造成的乾旱破壞了西南美印第安懸崖居民的文化。相反的，1645到1715年間，太陽黑子很少，磁場活動不強，而此時地球剛好進入冰期。最近幾年，天文學家研究了75個星體，其年齡、溫度、質量，化學組成都和太陽很相似。其中10~20%的活動力明顯地比太陽小，甚至比1600年代小冰期時的太陽更少黑子及磁場活動。另外，30~50%的星體則比太陽活動極大期還要多三分之一倍。而地球的溫度在最近500年來上升或下降的幅度維持在2℃左右，科學家擔心，以太陽這樣的星體而言，變化的幅度實在太溫柔了。當我們對太陽這一類星體瞭解愈多時，對太陽能保持那麼穩定的現象愈感到驚奇。但除非太陽是一顆很特殊的星體，否則其變動輻度的增加應是可以預期的，而太陽任何變動量的增加，都將對地球上的生態平衡帶來巨大的衝擊。來自遠方的威脅圖三漩渦星系NGC4145除了太陽本身變化的可能性之外，太陽所處的太空環境可說是複雜而狂暴的。太陽是銀河系中的一份子，帶著太陽系所有成員在銀河系中航行，而我們的銀河系是一個漩渦星系(圖三)，星系中那些充滿氣體和恆星的區域都會直接影響地球環境。最近幾百萬年來，太陽系可以說是在幾乎空曠且安靜的區域中散步。但預計在約50000年之後，太陽會進入天鷹座隙(AquilaRift)圖三漩渦星系NGC4145科學家試圖找出早期太陽經過銀河較密區域的時間，和過去幾億年來大規模生物滅絕的關係。結果發現過去有三次大滅絕與太陽航行到人馬座船底座臂(Sagittirius-Carina)和盾牌座南十字座臂(Scutum-Crux)有相當的關係。當太陽系航行到銀河中較密的區域時，一趟行程少說也有6000萬年。這段期間除了星際氣體的影響外，因為和其他星體很靠近，使得影響歐特雲造成彗星暴的可能性更加提高。超新星及伽瑪射線爆的威脅當太陽系通過銀河旋臂時，將有百分之五十的機會遇到超新星爆炸。超新星是重質量恆星在生命結束時，產生的一場大爆炸，會放出巨大的能量與宇宙射線。在1987年我們曾觀察到一顆發生在大麥哲星系的超新星爆炸，命名為1987A(圖四)。這個超新星還好是發生在銀河系外十七萬光年之遙，如果我們和它相距只有35光年遠的話，它的輻射線將會破壞臭氧層，且這破壞將維持數十年甚至超過一個世紀之久。地表生物將曝露在紫外線下，部分大型植物有滅種之虞。同時，進入地球大氣的伽瑪射線和X射線也會增加，這會引起大氣中氮和二氧化氮的量增加，它們會吸收陽光，使全球變暖，溫度會增加約3℃之多。圖四哈伯望遠鏡拍攝到1987A爆炸噴出的雲氣及震波所造成的環事實上，有證據顯示，船帆座超新星(VelaSupernovae)在約8400年到11300年前爆炸，曾引起一些環境的改變。亞利桑納大學的圖四哈伯望遠鏡拍攝到1987A爆炸噴出的雲氣及震波所造成的環太陽繞著銀河中心運行，不僅在旋臂內會有危險。有時還有可能遇到伽瑪射線爆(gamma-raybursts)，伽瑪射線爆在整個宇宙中每一天大約只會發生一次。它每秒產生的能量超過太陽一生以來所發出的總能量。對於產生伽瑪射線爆的來源有兩種理論，一種是由兩顆中子星合併時發出，或是由一黑洞吞噬中子星所造成。第二個理論是則認為當質量非常大的星體在塌陷爆炸結束生命時。爆發產生的波動會集中成對稱的兩條噴流，因能量集中，所以在如果位於噴流的橫切面上，量得的能量將是一般超新星的100倍以上。科學家算出3500光年內中子星合併之後的結果。風暴以約3000萬噸的炸藥的威力襲擊地球，是世界核子武器總合的30倍，它以伽瑪射線和x射線衝擊地球的臭氧層，影響地球的時間將超過100,000年，使得大氣和地表具有放射性。他們估計有一半的人口會在30天內死亡，部分科學家們估計，在銀河般的星系中，這樣的爆炸「平均每一千萬年會摧毀每一個地球般行星上的高等生命。」雖然科學家無法精確預測那一顆鄰近的星體會變成超新星，但預測中子星合併可以和預測日蝕一樣準，目前已發現三個這樣的雙星系統，一個是PSRB154+12，約位於3500光年之遠，估計要10億年之後合併。中子星雙星系統是非常老的系統，有足夠的時間分佈在整個星系中。估計應有250個中子星雙星系統存在於銀河系中，而且每100,000年到1,000,000年左右會有三個中子星合併。不過，太陽系遇到超新星爆炸的機會比遇到伽瑪射線爆的機會多得多了，平均每發生一次伽瑪射線爆，就有大約有一百萬個超新星出現，所以我們被超新星傷害的機率要比伽瑪射線爆高得多。不過也許能利用伽瑪射線爆或鄰近發生超新星來解釋兩億五千萬年前(古生代和中生代的界線)，當太陽航行到盾牌座南十字座臂(Scutum-Crux)時，生物的大規模死亡。然而我們現在還沒有辦法在岩層中找到像造成恐龍滅絕時天體撞擊時那樣所留下來的證據，所以目前這仍只是一種想法而已。從上面各種宇宙殺手的介紹，你是否開始覺得星光燦爛的天空其實並不平和，它潛藏