史上最神秘的大爆炸:能量相當於廣島原子彈爆炸的185倍

1908年6月30日,在西伯利亞通古斯河附近的一片偏僻的森林上空,發生了一次劇烈的爆炸。

當時的火球直徑據說有50-100米,它摧毀了該地區面積達2000平方公里的針葉林,推倒了約8千萬棵樹木。

地面為之震顫。最近的城鎮離此地足有60公里遠,但玻璃紛紛被震碎。鎮上的居民甚至能感受到爆炸的熱量,還有些人被炸得飛了起來。

幸運的是,發生爆炸的地區人口十分稀少,官方報告中沒有出現人口傷亡。不過,有一名馴鹿牧人由於被氣流掀到了空中,結果撞在一棵樹上身亡,還有數百頭馴鹿在這場爆炸中被燒死。

一名目擊者說道:“天空被劈成了兩半,在森林上空,整個北面似乎都被大火覆蓋了……”

“當時,空中傳來了一聲巨響,同時發生了劇烈的爆炸……爆炸之後又傳來了一種類似石頭從空中落下的聲音,或者手槍開火的聲音。”

彗星主要是由塵土和冰構成的。
彗星主要是由塵土和冰構成的。

“通古斯大爆炸”至今仍是有歷史記載的同類事件中威力最大的一次。它產生的能量相當於廣島原子彈爆炸的185倍(有些估計的數字還要更高),就連英國都觀測到了它產生的地震波。

而在一百多年後的今天,研究人員仍在納悶那一天究竟發生了什麼。很多人相信是一顆小行星或彗星引發了那次爆炸,但事後人們幾乎沒有找到任何大型外來天體留下的證據,使得人們對爆炸原因更加想入非非。

西伯利亞的通古斯地區位置偏遠,氣候惡劣。那裡的冬季長而嚴酷,夏季又非常短暫,地面往往會變成一塊塊泥濘的、不適合人類居住的沼澤。因此人們要想到達那裡非常困難。

爆炸發生時,無人前去進行調查。美國亞利桑那州行星科學研究所的娜塔莉亞?阿特米耶娃(Natalia Artemieva)指出,一部分原因是因為,比起解決科學問題,當時的俄國政府有更要緊的事情需要考慮。

當時,俄國的政治糾紛不斷加劇——離一戰和十月革命只剩下幾年時間了。“這件事只在當地的幾家報紙上有所報導,連聖彼得堡和莫斯科都沒有關注。”阿特米耶娃說道。

有些科學家在參觀過爆炸遺址後,提出了一些奇怪的理論。
有些科學家在參觀過爆炸遺址後,提出了一些奇怪的理論。

一直到十幾年後的1927年,由列昂尼德?克里克(Leonid Kulik)帶領的一支俄國研究團隊才終於造訪了這一地區。他在六年前無意中發現了這一事件的介紹,並成功說服當局,讓他們相信這次研究是值得開展的。而當他到達了那里之後,雖然離爆炸已經過去了將近20年,爆炸造成的破壞依然清晰可見。

他發現了一大片倒下的樹木,直徑約31英里(約合50公里),形狀呈奇特的蝴蝶狀。他認為,可能是一顆來自太空的隕石在大氣中發生了爆炸。

但令他困惑的是,附近並沒有找到撞擊坑,也沒有發現任何隕石留下的殘餘物。為了解釋這一點,他認為可能是該地區的沼澤地太過柔軟,把撞上去的物體吸收了進去,撞擊產生的碎片也都被埋到了沼澤下面。

克里克還希望能找到這些殘餘物。他在1938年的結論報告中寫道:“在沼澤地下方25米之內的地方,我們應該能找到一大塊含鎳的鐵礦石,每塊碎片或許都有一兩百公噸重。”

俄國研究人員後來稱,引發爆炸的是一顆彗星,而非隕石。彗星主要由冰、而不是岩石構成,這樣一來,找不到來自外太空的岩石碎片也就說得通了。彗星的冰塊可能在進入地球大氣層的時候便開始蒸發,一直到撞上地面為止。

但問題到這裡還沒有解決,因為這場爆炸的性質還沒有弄清楚,不久就出現了各種各樣古怪的理論。

大多數小行星的軌道都非常穩定,有很多位於火星和木星之間的小行星帶中。
大多數小行星的軌道都非常穩定,有很多位於火星和木星之間的小行星帶中。

有些人指出,通古斯大爆炸可能是物質和反物質相撞的結果。當這一情況發生時,粒子會發生湮滅,釋放出大量的能量。

還有人認為,這次爆炸屬於一場核爆炸。還有一種更離奇的說法稱,一艘外星飛船當時正在前往貝加爾湖尋找淡水,結果墜毀在通古斯附近。

就像你認為的那樣,這些說法沒有一個能站得住腳的。然而,在1958年的一次現場勘探中,研究人員在土壤中發現了少量矽酸鹽和磁鐵礦的殘餘。

進一步分析顯示,這些礦物的含鎳量很高,而這是隕石的標誌性特徵。看來“隕石說”終究還是成立的。K?弗洛倫斯基(K. Florensky)於1963年發表了一份研究報告,希望能對那些更加稀奇古怪的理論發起挑戰。

“雖然我知道聳人聽聞的宣傳方式在吸引公眾注意力方面有巨大的優勢,但我們應當強調,被歪曲的事實和錯誤的信息所引發的興趣是不健康的,絕不應當被當作科學知識向前發展的基礎。”

但這並未阻止人們提出更加異想天開的點子。1973年,著名期刊《自然》上發表了一篇文章,提出可能是一個黑洞與地球相撞引發了這場爆炸。但這很快便引起了他人的駁斥。

為什麼爆炸地點沒有發現撞擊坑,至今仍是一個未解之謎。
隕石撞擊地球比我們以為的頻繁得多。
為什麼爆炸地點沒有發現撞擊坑,至今仍是一個未解之謎。

阿特米耶娃指出,像這樣的想法只不過是人類心理的副產品而已。“有些人就是喜歡秘密和所謂的’理論’,他們是不會聽科學家的話的。”她說道。一場劇烈的爆炸,再加上找不到宇宙隕石的碎片,可以說很適合進行這樣的揣測。

但她也表示,科學家必須肩負起一定的責任,因為他們已經花了太多時間在分析爆炸地點上。他們更關心體積更大的、可能會引發全球物種滅絕的小行星,類似於6600萬年前導致恐龍滅絕的那顆小行星。

2013年,一支研究團隊終於給之前的大多數猜測畫上了句號。烏克蘭國家科學院的維克多?克瓦斯尼茨亞(Victor Kvasnytsya)帶領其手下的研究人員,分析了1978年從爆炸地點收集的岩石顯微樣本。這些岩石均來自於隕石。最關鍵的是,他們分析的碎片是從1908年形成的泥炭層中找到的。

這些碎片中含有細微的藍絲黛爾石(lonsdaleite),這是一種碳礦物,晶體結構幾乎和鑽石一模一樣。據我們所知,這種特殊的礦物是當一種含有石墨的結構(如隕石等)撞擊地球時形成的。

“我們對通古斯地區樣本的研究,以及其他許多專家的研究都顯示,通古斯大爆炸與隕石有關,”克瓦斯尼茨亞說道,“我們相信通古斯事件並不是由超自然力量導致的。”

他認為最主要的問題是,研究人員一直在耗費大量時間尋找大塊岩石。“而我們真正需要找的卻是非常小的碎片。”就像他和他的團隊所研究的那些碎片一樣。

有些人認為這個湖泊可能是一個撞擊坑。
有些人認為這個湖泊可能是一個撞擊坑。

但這並不是最終結論。經常有隕石掉落到地球上,很多小隕石的碎片散落到地面上,並不會引起人們的注意。人們找到的隕石樣本可能就來自於這些隕石。還有些研究人員質疑,他們收集的泥炭也許並不是1908年形成的。

甚至阿特米耶娃也表示,她需要修改自己的模型,才能理解通古斯地區為什麼找不到任何隕石。

到目前為止,人們達成的主要共識仍與列昂尼德?克里克的早期觀測一致,認為通古斯大爆炸是由一顆大型宇宙天體與地球大氣層相撞造成的,如小行星或彗星等。

大多數小行星的軌道都非常穩定,有很多位於火星和木星之間的小行星帶中。不過,“很多引力因素都可能導緻小行星的軌道發生劇烈變化。”英國帝國理工學院的加里斯?柯林斯(Gareth Collins)說道。

這些岩石天體的軌道偶爾會與地球軌道相交,導致它們有可能與我們相撞。如果有哪顆這樣的天體進入了地球大氣層,並破碎解體,就變成了我們所知的隕石。

通古斯事件最具戲劇性的是,這是一次罕見的“百萬噸級”事件,即釋放出的能量相當於1000萬-1500萬噸TNT炸藥,還有人給出過更高的數字。

這也是通古斯事件之所以如此費解的原因之一。在近代史上,這是唯一一次規模如此巨大的事件。“這導致我們的理解能力受到了局限。”柯林斯說道。

阿特米耶娃近日表示,該事件可以分為幾個清晰的步驟。

通古斯事件究竟是由隕石還是彗星造成的,目前仍不清楚。
通古斯事件究竟是由隕石還是彗星造成的,目前仍不清楚。

首先,引起爆炸的宇宙天體以每秒9至19英里(約合15至30公里)的速度進入地球大氣層。

幸運的是,我們的大氣層很擅長保護我們。“大氣層可以使直徑比足球場要小的岩石分崩離析,”NASA流星環境辦公室主管比爾?柯克(Bill Cooke)說道,“大多數人都以為,隕石會從外太空呼嘯而來,在地面上留下巨大的撞擊坑,中間躺著一塊巨大的、冒著煙的石頭。而事實卻恰恰相反。”

大氣層通常會在地球表面上方幾百公里處讓隕石解體,製造一陣小小的“石頭雨”,等到這些石塊掉落到地面時,就已經冷卻下來了。

在通古斯事件中,降落到地球上的隕石要么極為脆弱,要么爆炸太過劇烈,導致隕石碎片在地球上空8至10公里處就全部被清除乾淨了。

這一過程便解釋了通古斯大爆炸的第二階段。大氣層把天體分解成了體積較小的碎片,同時巨大的機械能又將這些碎片轉化成了熱量。

“這一過程與化學爆炸相似。在傳統的爆炸中,化學能或核能也是被轉化為熱量的。”阿特米耶娃說道。

換句話說,無論進入地球大氣層的究竟是什麼,它的碎片都在這一過程中變成了宇宙中的塵土。

如果通古斯事件真是這樣發生的話,也就解釋了爆炸地點為什麼找不到體積較大的宇宙物質。“在一塊面積很大的區域尋找一粒毫米級的碎片是很困難的,因此我們有必要在泥炭中進行搜尋。”克瓦斯尼茨亞說道。

當隕石進入地球大氣層並破碎時,產生的巨大熱量會形成強烈的衝擊波,即使在數百公里之外也能感覺得到。這陣衝擊波到達地面時,便會把附近的樹木悉數推倒。

阿特米耶娃提出,爆炸後的上升氣流形成了一道壯觀的煙霧,然後又形成了一片“直徑達幾千公里的雲”。

但通古斯的故事到這裡還沒有結束。如今依然還有其他研究人員提出,我們在解釋該事件時遺漏了一個明顯的線索。

爆炸發生100年之後,這裡的樹木仍然是歪歪斜斜的。
爆炸發生100年之後,這裡的樹木仍然是歪歪斜斜的。

2007年,一支意大利的研究團隊指出,位於爆炸中心西北方向5英里(約合8公里)處的一個湖泊可能就是一個撞擊坑。因為據他們表示,這個名叫切科湖(Lake Cheko)的湖泊在通古斯大爆炸之前從未在任何地圖上出現過。

意大利博洛尼亞大學的盧卡?加斯佩里尼(Luca Gasperini)於上世紀90年代末前去造訪了該湖泊,並表示這個湖泊的來源很難用其它理論來解釋。“我們很確定這個湖泊是在隕石撞擊之後形成的,造成這個撞擊坑的並不是通古斯小行星的主體部分,而是一塊碎片,在爆炸後設法保全了下來。”

加斯佩里尼堅信,在湖底下方33英尺(約合10米)處的沉積物中一定埋藏著一大塊小行星碎片。“俄羅斯人可以很輕鬆地到那裡去進行挖掘。”雖然他的理論廣受批評,但他依然希望能有人前往這片湖泊,尋找隕石留下的殘餘部分。

“切科湖是一個撞擊坑”這一觀點的人氣並不高。阿特米耶娃認為,這只是一個“半吊子理論”而已。“要想在這片湖泊的底部找到某個’神秘’物體並不難,因為湖水不深。”阿特米耶娃說道。此外,柯林斯也不贊同加斯佩里尼的理論。

2008年,柯林斯和同事一起發表了一篇文章,對這一理論進行了駁斥。文章中指出,湖泊附近生長著一些“未受到爆炸影響的成熟樹木”,如果一大塊岩石落在它們附近的話,這些樹肯定沒有存活的希望。

無論這些細節如何,通古斯事件的影響力至今仍然存在,人們還在不斷發表與之相關的研究論文。

如今,天文學家們正在利用強大的望遠鏡,尋找宇宙中有哪些朝我們飛來的岩石有引發類似事件的可能性,並對它們帶來的風險進行評估。

2013年,一顆相對較小的隕石(直徑約19米)掉落在俄羅斯的車里雅賓斯克,引發了不小的騷亂。這讓柯林斯等研究人員大為​​驚訝,因為他的模型之前顯示,這顆隕石並不會造成這麼大的破壞。

“最具有挑戰性的是,小行星在太空中解體、減速、蒸發、向空氣中轉化能量的過程可謂非常複雜。我們希望能更深入地理解這一過程,從而在未來更準確地預測這些事件可能引發的後果。”

此前人們曾預測,像車里雅賓斯克這麼大的隕石大約100年才會出現一次,而像通古斯大爆炸這樣規模的事件只有一千年才會出現一次。在車里雅賓斯克事件發生後,這一數字也得到了修改。柯林斯指出,車里雅賓斯克規模的隕石出現的概率可能比此前預測的要大10倍,而類似通古斯大爆炸這樣的事件則有可能每一、兩百年便會發生一次。

不幸的是,在遇到類似的事件時,我們仍然毫無抵禦能力。如果另一起像通古斯事件這樣的爆炸發生在人口密集的城市上空,便可能導致成千上萬、甚至多達數百萬的傷亡,具體還要看它發生在哪裡。

不過我們也不用太絕望。柯林斯稱,發生此類事件的可能性微乎其微,況且地球表面的大部分都為水所覆蓋。“如果這樣的事件再次發生的話,它幾乎不可能出現在人類生活的地方附近。”

通古斯事件究竟是由隕石還是彗星造成的,我們也許永遠都不得而知,但從某個方面來看,這根本不重要。無論是哪種情況,都會產生巨大的影響,而這樣的事件很可能再過一個世紀才會發生。

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