威脅：潛伏的危機(jī)與未來(lái)的地球

　　人類能夠生活在地球上是概率極低的幸運(yùn)事件，不僅是因?yàn)榈厍蜻m宜的位置孕育出了生命，同時(shí)周圍的環(huán)境條件幫助它躲避了一次又一次可能的毀滅性事件?，F(xiàn)代科學(xué)試圖尋找另一個(gè)可供地球人居住的星球，但推算與觀測(cè)的結(jié)果都十分渺茫。大氣層為我們遮蔽了宇宙的黑暗，然而，我們可能依然要用理性的目光去看待、并接受宇宙運(yùn)動(dòng)那冷酷的物理過(guò)程。

　　太陽(yáng)——呼吸求救信號(hào)

　　相比于黑洞，太陽(yáng)距離我們要近得多，一旦太陽(yáng)發(fā)生什么危機(jī)，它帶給我們的打擊也更嚴(yán)重。太陽(yáng)常見(jiàn)的日冕活動(dòng)所導(dǎo)致的物質(zhì)拋射，就會(huì)對(duì)地球上的粒子和磁場(chǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。1859年，一次日冕拋射導(dǎo)致了地球的電報(bào)系統(tǒng)完全失效。所幸，地球有自己的磁場(chǎng)和大氣層，日冕拋射物質(zhì)沒(méi)有直接射向地球而是受磁場(chǎng)干擾發(fā)生偏轉(zhuǎn)，或者直接被大氣層吸收。即使如此，大量的電流還是會(huì)穿過(guò)地球，可能會(huì)直接破壞電廠與發(fā)電設(shè)施。為了盡可能規(guī)避日冕拋射帶來(lái)的損失，2018年，一顆太陽(yáng)能衛(wèi)星被發(fā)射到太陽(yáng)附近，用于觀測(cè)太陽(yáng)表面的磁場(chǎng)活動(dòng)。如果觀測(cè)到大規(guī)模的、將給地球帶來(lái)嚴(yán)重破壞的日冕拋射，那么太空總署將發(fā)出預(yù)警信號(hào)，人類可以提前關(guān)閉部分易受干擾的系統(tǒng)設(shè)施，盡可能減少損失。

　　太陽(yáng)孕育了我們，同時(shí)也控制著我們的命運(yùn)。它看起來(lái)是個(gè)球體，其實(shí)是一團(tuán)等離子球，是在我們平常接觸到的液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)外的第四種物質(zhì)狀態(tài)，只有在極高溫的情況下，氣體失去電子而與離子結(jié)合之后才會(huì)形成的狀態(tài)。這是所有恒星誕生的規(guī)律。用微觀物理視角去看的話，龐大的太陽(yáng)也就是一團(tuán)氣體分子，但它有著驚人的質(zhì)量——想象一個(gè)被吹脹的、同時(shí)具有鉛球重量的氣球。在核聚變發(fā)硬和氣體壓縮中，太陽(yáng)的質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到了整個(gè)太陽(yáng)系的99%。

　　但太陽(yáng)——以及所有的恒星都會(huì)遭遇一個(gè)危機(jī)：氣體不足。

　　恒星的形成與持存，可以理解為一場(chǎng)核聚變的呼吸，它們將氫元素轉(zhuǎn)化為氦元素，從而產(chǎn)生更多的熱量。目前，太陽(yáng)已經(jīng)在宇宙中呼吸了45億年，正處于中年期，還在繼續(xù)變熱變亮，大概再過(guò)30億年，呼吸系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，周圍的氫氣被消耗殆盡，屆時(shí)，太陽(yáng)會(huì)從恒星變成一顆紅巨星(所有恒星燃燒到后期所要經(jīng)歷的階段)，體積膨脹200倍左右，表面溫度也要下降。這時(shí)，太陽(yáng)就會(huì)變成兒童畫中那樣，一個(gè)徹底的紅彤彤的圓球。

　　再之后，因?yàn)闅湓乇幌耐辏?yáng)會(huì)進(jìn)入氦聚變的過(guò)程。一系列的脈沖和內(nèi)核的坍縮會(huì)從內(nèi)部將太陽(yáng)的外殼給沖碎，從而變成一團(tuán)星云，在星云中央，會(huì)是一個(gè)由殘余內(nèi)核形成的白矮星。它會(huì)開(kāi)始冷卻，黯淡，不再發(fā)光，最終變成一顆黑矮星——一個(gè)由碳和塵埃組成的殘骸。宇宙目前的年紀(jì)(137億年)還不足以在其中形成黑矮星(需要200萬(wàn)億年)，但它極有可能是所有恒星們的終點(diǎn)。

　　新星球——尋找第二個(gè)家園

　　無(wú)論地球的生存條件如何，它都是我們的家園。但它終有一天會(huì)毀滅(盡管我們對(duì)人類文明能否持續(xù)到那個(gè)時(shí)期也存在懷疑)，那么，在宇宙中，我們是否還能找到第二個(gè)適宜生命居住的星球呢。

　　一段時(shí)間里，火星似乎是個(gè)不錯(cuò)的選擇。它離地球不遠(yuǎn)，人們也在上面找到了水可能存在的痕跡，但是，一來(lái)火星氣壓很低，如果移民到火星上，那么人人都有患上減壓病的風(fēng)險(xiǎn)，必須穿著特殊的航空制服生活，二來(lái)，剛才說(shuō)的小行星事件也提到了，一些可能襲擊地球的小行星會(huì)在引力作用下轉(zhuǎn)而飛向火星，所以其實(shí)火星的安全條件和地球相比也遜色許多，最后一點(diǎn)，如果等到太陽(yáng)進(jìn)入紅巨星的階段，那么同為太陽(yáng)系的行星，火星也無(wú)法幸存。如果要找到一個(gè)能夠在地球遭遇不可幸存的危機(jī)時(shí)，還能繼續(xù)長(zhǎng)期生活的星球，我們就必須將目光放在太陽(yáng)系外。

　　開(kāi)普勒-438b可能是我們發(fā)現(xiàn)的最接近地球的宜居星球，在0~1的宜居等級(jí)評(píng)分中，它獲得了0.88的評(píng)估結(jié)果。不過(guò)要注意，這里的宜居只是相對(duì)而言。開(kāi)普勒-438b的大小體積和地球幾乎一致，環(huán)繞著天琴座的一顆紅矮星運(yùn)轉(zhuǎn)，保持的光照距離足以保證液態(tài)水的存在，甚至有可能存在大氣層(暫時(shí)無(wú)法通過(guò)觀測(cè)確定)，離我們也不遠(yuǎn)，只有12光年。然而，它的地表溫度有60℃，而且每隔100天左右就會(huì)有一次耀斑釋放，釋放的能量足以毀滅這個(gè)星球上所有的生命。

　　在目前已知的行星系統(tǒng)中，已發(fā)現(xiàn)的總數(shù)為2015顆，沒(méi)有一個(gè)可以同時(shí)具備三個(gè)以上的類似地球的生存條件。在無(wú)法直接觀測(cè)到的系外行星中，經(jīng)過(guò)物理計(jì)算和經(jīng)過(guò)這些系外行星的彗星所攜帶的塵埃痕跡推算，能符合最基本的一點(diǎn)——可以保存液態(tài)水——這個(gè)條件的行星，存在性也微乎其微。即使存在，我們能否制造出星際飛船抵達(dá)這個(gè)星球也是個(gè)問(wèn)題。如果要對(duì)一個(gè)勉強(qiáng)符合幾個(gè)條件的星球進(jìn)行宜居改造的話，那也是個(gè)天文工程，人類需要建設(shè)大氣層，建造綠植，改變空氣環(huán)境，或者，人類為此要對(duì)自己的身體進(jìn)行基因改造，變成符合新星球環(huán)境的身體構(gòu)造，例如可以直接呼吸氫氣或者改變骨骼密度。就算這個(gè)技術(shù)在未來(lái)能變成絕對(duì)安全穩(wěn)定的通用技術(shù)，但地球并不是人類獨(dú)有的，還有大量的動(dòng)植物和微生物，甚至細(xì)菌，它們已經(jīng)和人類形成了共生關(guān)系，我們又如何將它們轉(zhuǎn)移到新的星球上去呢?

　　總之，即使按照宇宙無(wú)限可能的概念，在遙遠(yuǎn)的地方必然會(huì)存在一個(gè)與地球相似的，有生命的星球，我們也不會(huì)抵達(dá);如果要在可以抵達(dá)的地方重建一個(gè)地球2.0版本的家園，它的工程量也極為浩大。以現(xiàn)有的視界來(lái)看，地球就是宇宙中獨(dú)一無(wú)二的一個(gè)角落，我們能做的，就是盡可能地珍惜它存在的時(shí)間，珍惜在它身上出現(xiàn)的一切奇妙現(xiàn)象，虛無(wú)是宇宙的本質(zhì)，而生命則是虛無(wú)之中的一道微光，正如浪漫的物理學(xué)家卡爾·薩根在《宇宙》中所言——

　　“如你所見(jiàn)，空間和時(shí)間彼此交織。行星和恒星也和人類一般，從生到死。從恒星的角度來(lái)看，人類，這種數(shù)量多達(dá)幾十億，生命轉(zhuǎn)瞬即逝的生物，都擠在一個(gè)異常寒冷、堅(jiān)固，而且遙遠(yuǎn)的硅酸鹽鐵球體上?！?/p>

　　“放眼宇宙，每一顆行星的未來(lái)都由它們當(dāng)下的變化決定。而我們的小星球，恰好處于歷史的重要岔路口……無(wú)論我們?cè)谶@個(gè)時(shí)代做出什么抉擇，都將深深影響一代又一代子孫，以及他們通往群星的命運(yùn)。”

　　小行星——是否可以與之抗衡

　　太陽(yáng)的威脅起碼在時(shí)間上距離我們相當(dāng)遙遠(yuǎn)，而小行星的威脅卻似乎一直存在。如果恐龍滅絕是由小行星撞擊地球?qū)е碌脑挘敲?，從恐龍滅絕到今天衍生的現(xiàn)代人類社會(huì)，這個(gè)時(shí)間間隔對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，也就是一眨眼之間的事情。

　　科技與文明的發(fā)展讓人們?cè)?jīng)遺忘過(guò)這些“一眨眼之間”的事情。邁入現(xiàn)代文明之前的人類社會(huì)，被各種災(zāi)難與末日言論干擾著，要面對(duì)鼠疫、饑荒、宗教傳說(shuō)中的滅世大洪水，還有最終審判等等。隨著科學(xué)發(fā)展，這些事情都已經(jīng)漸漸遠(yuǎn)離了社會(huì)，人們忙著在進(jìn)化論、物理學(xué)、化學(xué)發(fā)現(xiàn)上投入樂(lè)觀的目光，當(dāng)人們一步步發(fā)現(xiàn)世界的本質(zhì)后，所謂的“世界末日言論”就變成了天方夜譚。但是在1908年，通古斯河畔的事件喚醒了人類的末日意識(shí)。該年的6月30日，一顆小行星進(jìn)入了地球大氣層，然后在空中爆炸，并且在西伯利亞地區(qū)夷平了一個(gè)相當(dāng)于倫敦市大小的區(qū)域，圣彼得堡、柏林、倫敦等地的氣象站都監(jiān)測(cè)到了這次爆炸，但直到20年后，才有考察人員前往當(dāng)?shù)?，研究小行星襲擊地球帶來(lái)的影響。

　　通古斯河畔的遺跡很奇怪，它只有一個(gè)圓形的爆炸中心，并沒(méi)有形成隕石坑，比較準(zhǔn)確的推測(cè)是流星在大氣層中就已經(jīng)爆炸，并沒(méi)有直接撞擊地球。根據(jù)爆炸現(xiàn)場(chǎng)推測(cè)，這個(gè)小行星的體積約為直徑60米，重10萬(wàn)噸。它在通古斯河畔上空的爆炸釋放出了相當(dāng)于廣島原子彈1000萬(wàn)倍的能量，如果在城市上空，會(huì)造成千萬(wàn)人的死亡，如果不是在上空爆炸而是撞擊地表，那么后果更加不堪設(shè)想。

　　另一個(gè)現(xiàn)代人類直接觀測(cè)到的撞擊，來(lái)自于我們遙遠(yuǎn)的鄰居，木星。一顆彗星在1994年撞擊了木星本體。諷刺的是，媒體幾個(gè)月前在采訪當(dāng)時(shí)歐洲天文中心的負(fù)責(zé)人時(shí)，詢問(wèn)對(duì)方小行星撞擊一個(gè)星球的概率會(huì)是多少，那個(gè)負(fù)責(zé)人很自信地表示這個(gè)概率只有百萬(wàn)分之一。然而幾個(gè)月后，這件事情就在木星上發(fā)生了。7月16日，舒美克-利維彗星以每秒60千米的速度擊中了木星，5分鐘后，爆炸范圍蔓延到了木星上空3000千米的區(qū)域，最后在木星上形成了一個(gè)撞擊疤痕——疤痕的面積大小與地球相當(dāng)。

　　這個(gè)事情讓人們意識(shí)到，在小行星事件面前，概率學(xué)是不管用的。這并不是說(shuō)當(dāng)時(shí)那位發(fā)言的負(fù)責(zé)人是在信口開(kāi)河，或者宇宙物理學(xué)家的邏輯出現(xiàn)了問(wèn)題，就數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)而言，他們的結(jié)論沒(méi)有任何問(wèn)題。然而，宇宙中存在的小行星基數(shù)難以衡量(美國(guó)波士頓史密森天體物理天文臺(tái)預(yù)估，近地天體的數(shù)量可能是30億個(gè))，而且流星與彗星碎片本身不會(huì)發(fā)光，想要在黑暗的宇宙中觀測(cè)到它們并非易事，有可能當(dāng)我們觀測(cè)到的時(shí)候，它們和地球的距離已經(jīng)是咫尺之間，像通古斯的小行星事件，大概每隔一個(gè)世紀(jì)就會(huì)發(fā)生一次。它們并不需要很龐大，只需要幾十米左右的直徑(可能就是半個(gè)停車場(chǎng)的大小)，撞上地球后就足以對(duì)人類產(chǎn)生毀滅性的打擊。對(duì)地球本身來(lái)說(shuō)，小行星撞擊就和一個(gè)人被扔來(lái)的紙球砸中了差不多，但對(duì)人類而言，那就相當(dāng)于每座城市的附近都發(fā)生了一次核爆炸。

　　我們應(yīng)該感謝地球獨(dú)一無(wú)二的環(huán)境，它存在于宇宙這么一個(gè)危險(xiǎn)的射擊場(chǎng)中，然而周圍的鄰居有時(shí)會(huì)幫忙擋槍。月球在這方面可能起到了一部分作用。上文提到的木星起到的作用更大一些，因?yàn)辇嫶蟮捏w積和強(qiáng)大的引力場(chǎng)，很多小行星都會(huì)被牽引著改變軌道，從而撞向木星，幫助我們規(guī)避了一些可能發(fā)生的小行星事件。

　　天文研究人士用都靈指數(shù)來(lái)評(píng)估小行星撞擊地球的危險(xiǎn)性，指數(shù)分級(jí)從0到10。目前觀測(cè)到的小行星評(píng)級(jí)都是0(無(wú)風(fēng)險(xiǎn))，最大的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)在2004年，小行星99942(又名“毀神星”)被給出了都靈指數(shù)4的評(píng)估，在近200次的軌道觀測(cè)后，天文學(xué)家駭然發(fā)現(xiàn)，它將會(huì)在2029年撞擊地球，極可能造成人類文明的毀滅。好在半年后的觀測(cè)顯示，受到火星的引力干擾后，它已經(jīng)改變了軌道，它將會(huì)在2029年4月抵達(dá)離地球最近的位置——距地表6萬(wàn)千米處，然后改變軌道，飛向火星。它撞擊地球的概率，也從1/450下降到了百萬(wàn)分之四。

　　如果有一天，真的出現(xiàn)了100%概率撞擊地球的小行星，人類目前的應(yīng)對(duì)方法是考慮改變軌道和武器襲擊，我們可以在小行星附近制造出一場(chǎng)爆炸，從而使它改變軌道。除非遇到特別龐大的行星撞擊，否則，人類還是有自衛(wèi)的手段的。最困難的一點(diǎn)在于如何觀測(cè)到它們。這些直徑只有幾十米的小行星與塵埃碎片在宇宙中近乎隱形。2000年底，人們?cè)u(píng)估一個(gè)天體撞擊地球的概率為五百分之一，但人們無(wú)法通過(guò)觀測(cè)確定這個(gè)天體究竟是小行星還是一個(gè)太空垃圾。地球在宇宙環(huán)境中潛在的威脅有很多，對(duì)此，我們只能保持對(duì)宇宙環(huán)境的關(guān)注，盡力捕捉到其中的任何風(fēng)吹草動(dòng)。

　　黑洞——它能被人類利用嗎?

　　在目前大眾對(duì)宇宙的認(rèn)知中，黑洞，毫無(wú)疑問(wèn)給我們留下了最可怕的印象，它會(huì)吞噬掉周圍的一切，即使是光都無(wú)法逃脫。

　　黑洞是在大質(zhì)量恒星坍縮的情況下形成的。在沒(méi)有變成黑洞之前，恒星保持著近乎恒定的重力，然而隨著坍縮，恒星開(kāi)始瘋狂收縮，質(zhì)量與引力都變得無(wú)窮大。1915年，愛(ài)因斯坦提出了廣義相對(duì)論，后來(lái)就有人在愛(ài)因斯坦的物理方程式中發(fā)現(xiàn)，它計(jì)算的結(jié)果會(huì)在某些情況下變得無(wú)窮大，這個(gè)結(jié)論會(huì)毀滅掉已知的宇宙體系。當(dāng)時(shí)人們尚在糾結(jié)愛(ài)因斯坦公式的正確性以及對(duì)相應(yīng)的宇宙運(yùn)行體系提出了一些補(bǔ)充的想法。(另外，與黑洞相對(duì)的白洞，也是在1964年，由俄國(guó)物理學(xué)家伊戈?duì)枴ぶZ維科夫從愛(ài)因斯坦方程式中推測(cè)出來(lái)的，它在理論上存在的可能性極高，但目前還沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)觀測(cè))

　　1970年，人類首次確定了黑洞的存在。美國(guó)的人造衛(wèi)星在天鵝座附近發(fā)現(xiàn)，一個(gè)比太陽(yáng)龐大30倍的星球正被某個(gè)看不見(jiàn)的中心牽著走。這是黑洞第一次將面目展示在人類面前。這看起來(lái)是一個(gè)會(huì)讓人感到恐懼的未來(lái)圖景，會(huì)不會(huì)有一天，地球的附近也出現(xiàn)一個(gè)黑洞，地球與太陽(yáng)都無(wú)法逃脫它的魔掌，一點(diǎn)點(diǎn)被它給吞噬掉?

　　日本漫畫家伊藤潤(rùn)二在《地獄星》中就創(chuàng)造了這么一個(gè)星球，沿途吃掉一切其他行星，最后將觸手伸向了地球。伊藤潤(rùn)二的漫畫作品無(wú)疑是對(duì)未來(lái)以及在極端絕望中表現(xiàn)出的人性之惡的具象表達(dá)，但是，這個(gè)結(jié)局倒是有可能會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。黑洞是絕望而讓人恐怖的，但黑洞卻極可能是宇宙本身最核心的部分，據(jù)推測(cè)銀河系的中心可能就是一個(gè)質(zhì)量超出人類想象的巨大黑洞，依靠不斷吞噬恒星來(lái)自我成長(zhǎng)。

　　根據(jù)宇宙大爆炸和暴脹理論，宇宙是在不斷膨脹中的，可按照大爆炸后的理論，宇宙的基本粒子數(shù)量和密度已經(jīng)固定，如果宇宙還在不斷擴(kuò)張，那么，宇宙的半徑增大，原子的密度變小，極有可能，在宇宙的不同地方會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的黑洞，更不用說(shuō)恒星會(huì)在壽命結(jié)束后，經(jīng)歷漫長(zhǎng)的時(shí)間最終也變成一個(gè)黑洞。1982年，美國(guó)加州理工學(xué)院的物理學(xué)家史蒂文·弗洛茨基推論，可從黑洞獲得的能量將會(huì)迅速減少，現(xiàn)代物理學(xué)家重新檢驗(yàn)了這個(gè)設(shè)想，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很糟糕的結(jié)果——黑洞的體積可能超乎想象，如果它不斷吸收能量的話，它的體積將比我們已知的宇宙還要龐大。

　　不過(guò)人們對(duì)黑洞的了解還在探索當(dāng)中。在既定的認(rèn)知中，黑洞與白洞是理論上截然相反的兩種現(xiàn)象，白洞只向外釋放能量而不吸收任何能量，而黑洞吞噬一切卻不會(huì)釋放出任何幸存者。但斯蒂芬·霍金在2016年做了一場(chǎng)演講，認(rèn)為黑洞并不是人們認(rèn)知的那樣，它也在向外發(fā)射能量甚至光芒。根據(jù)霍金的研究和計(jì)算，“黑洞似乎是在以穩(wěn)定的速率發(fā)射粒子。最終使我確信它是一個(gè)真實(shí)存在的物理過(guò)程的理由是，飛離的粒子是精確地?zé)嵝缘?。我的?jì)算預(yù)言，黑洞將會(huì)產(chǎn)生粒子并發(fā)射輻射，恰如其他普通的熱體一樣，其擁有的熱度和其表面引力大小成正比，即和它的質(zhì)量大小成反比”。霍金的這個(gè)判斷不僅顛覆了普通人的認(rèn)知，也讓大量物理學(xué)家一時(shí)間難以接受?；艚鹕踔撂岢隽艘粋€(gè)更大膽的設(shè)想，利用微型黑洞——雖然可惜人們暫時(shí)連太陽(yáng)大小的微型黑洞都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，但霍金相信黑洞的輻射能夠提供能量，假若有一天能發(fā)現(xiàn)和一座山大小差不多的超級(jí)微型黑洞，那么這個(gè)黑洞放射出的能量足夠給整個(gè)地球提供電能。

　　即使在宇宙中找不到也沒(méi)關(guān)系，可以在時(shí)空之外的其他維度中(超越四維和五維)利用引力，人為制造出一個(gè)黑洞來(lái)。不過(guò)因?yàn)楹诙吹拿芏冗^(guò)大，會(huì)沉入地心，霍金建議未來(lái)將這個(gè)能發(fā)電的微型黑洞懸掛在環(huán)繞地球的軌道上。

　　不知道某一天，黑洞是否會(huì)成為人類開(kāi)發(fā)利用的新能源，即使霍金的這個(gè)想法真的可以實(shí)現(xiàn)，那也肯定是漫長(zhǎng)的無(wú)數(shù)個(gè)世紀(jì)之后了。然后，這個(gè)用于發(fā)電的人造黑洞又會(huì)不會(huì)脫離人類的控制，轉(zhuǎn)而反噬地球呢——科技的神奇與可怕，在這個(gè)想法上完美地統(tǒng)一了起來(lái)。但我相信，以人類本性對(duì)能源的需求而言，鋌而走險(xiǎn)的事情，我們的未來(lái)后代們肯定是會(huì)去做的。

　　撰文/宮子

來(lái)源：新京報(bào)