退后，人类！这是“未来法典”项目的下一部分，这个博客永无止境地探索科幻小说中提出的难以言喻的科学思想。关于杀手级小行星的这个问题，我们请教了美国天文学会主席凯文·马维尔。感谢马维尔博士提供了这些令人担忧的信息，也感谢美国国家科学院科学与娱乐交流 (SEEx) 项目的主任詹妮弗·奥莱特将我们与他联系起来。问题：需要多大的小行星才能完全摧毁一颗行星？这很简单。它必须非常非常大，或者移动得非常非常快（或者两者兼具，才能造成真正惊人的撞击），但有些细微之处值得解释。首先，让我们承认我们真正关心的是多大的小行星会摧毁地球，尤其是地球上的生命。我更担心我的家园行星，而不是火星、木星，甚至冥王星，更担心我们周围看到的所有生命（更不用说我们自己了！）。从人类的角度来看，地球更为重要，所以让我们来解决这个问题。令人恐惧的是，许多大型物体曾撞击地球。真正的大块头。这有点令人不安。好消息是地球仍然存在，所以显然行星毁灭型的大型撞击很少发生。我们确实知道较小的撞击发生过，例如在亚利桑那州弗拉格斯塔夫以东的高沙漠中，被称为流星陨石坑的地点，一颗陨石曾撞击那里。如果我们能够计算撞击的次数，我们就可以估算撞击发生的频率和时间。然而，今天我们很难找到地球上所有撞击坑的证据。这主要是由于侵蚀作用，侵蚀作用通过缓慢填平陨石坑来冲刷掉证据，但看看月球，那里几乎不存在侵蚀作用，我们发现我们最近的伴侣被猛烈轰击了很多次，尽管主要是在遥远的过去。它也仍然在这里，完好无损。月球的远端，始终背对着地球，比面向地球的一侧有更多的陨石坑，这是有道理的，因为远端更有可能被撞击——小行星要绕过地球并撞击月球的受保护一侧（尽管有些做到了）比撞击暴露的一侧要困难一些。事实上，月球本身掌握着地球可能经历过的最大撞击（并希望是唯一一次）的关键。在我解释我们对这次最大碰撞的了解之前，重要的是要了解我们目前对太阳系形成的了解。恒星形成于星系（如银河系）中普遍存在的致密寒冷的气体和尘埃在引力作用下缓慢坍塌。天文学家在我们所看到的所有地方都看到了这些正在形成的恒星——从近在咫尺的猎户座星云，到我们能用哈勃太空望远镜看到的最遥远的星系。随着恒星的形成，剩余物质的盘状物通过角动量和引力共同作用而形成。这些盘状物变得相当剧烈，因为微小的物质颗粒缓慢积累，形成尘埃微粒，然后是鹅卵石、巨石，最终是行星。天文学家已经用强大的望远镜在各种演化阶段看到了这样的盘状物。目前行星形成的模型估计从气体和尘埃盘到完全形成的行星系统大约需要一百万年，这取决于可用气体和尘埃的质量以及其他一些因素。天文学家并不完全确定这个过程是如何进行的，但他们已经开发了旨在透过围绕这些正在形成的恒星的物质来确定细节的望远镜。一个主要的例子是斯皮策空间望远镜，它在光谱的红外部分进行观测。射电望远镜，如甚大阵列或阿塔卡马大毫米波阵列（目前正在智利北部建设中），也可以有效地用于研究恒星和行星形成过程，因为它们接收的长射电波长可以逃脱致密的分子云，不像可见光。现在普遍认为，月球形成于地球本身形成后不久，一个火星大小的巨大物体撞击地球。这次碰撞深入到地壳，并将地球地幔深处的物质抛射到轨道上，在那里它们在自身引力的作用下聚集在一起，形成了月球。这解释了为什么从月球带回的岩石由相当轻的矿物质和岩石组成，几乎不含铁或镍（这些金属存在于地核而非地幔中）。这也解释了为什么月球的轨道平面与地球本身的轨道平面不一致（撞击物来自不同的轨道平面）。通过对岩石年龄的测定，地质学家知道地球有46.5亿年的历史，而月球稍年轻一些，大约有46亿年的历史，显然是在随后的巨大碰撞中形成的。所以，从某种意义上说，地球并没有被一个火星大小的物体“摧毁”，尽管它擦过地球，但如果一个更巨大的物体直接撞击，它很容易拥有足够的能量来严重扰乱地球。即便如此，在这种情况下，某种残余物体也会形成，甚至可能是两个，如果生命在行星及其伴星冷却后得以立足，我们可能生活在一个真正的双行星系统中。想象一下每晚抬头看到一个蓝色的伴星而不是月球，它有自己的大陆、天气和海洋。那将是一个相当壮观的景象。那么导致生命终结的撞击呢？通过研究化石记录，地质学家已经确定了物种的突然大规模灭绝。他们计算不同岩石层中物种的类型和数量，并能看到物种数量何时发生显著变化。两个最重要的灭绝事件是K-Pg界线（又称白垩纪-古近纪事件）和二叠纪-三叠纪事件。二叠纪-三叠纪事件发生在大约2.51亿年前。虽然尚不完全清楚是重大撞击导致了这次灭绝，但很明显地球上的生命遭受了极大的挫折。这次灭绝事件导致96%的海洋物种和70%的陆生脊椎动物物种灭绝。请思考一下：这意味着几乎所有的海洋生物都被完全消灭了。超过三分之二的陆生动物物种消失了。甚至许多昆虫物种——地球上最好的幸存者之一——也被消灭了。这个事件通常被称为“大灭绝”——足以说明那不是一个愉快的生存时期。虽然大型小行星的多次撞击是二叠纪-三叠纪事件的可能解释，但还有其他可能性，研究仍在继续。K-Pg事件发生在6550万年前，很明显是由一颗大型小行星撞击造成的。世界各地在很短的时间内沉积了一层薄薄的富含铱的沉积物。铱在地壳中非常罕见，因为它随铁一同下沉到地核，但它经常在小行星中发现。在这个灭绝事件发生时，也有大量的地质活动证据，这导致大约75%的现存物种灭绝，但大多数地质学家认为这是由今天尤卡坦半岛附近的一次巨大撞击造成的，形成了所谓的奇科苏卢布陨石坑。目前仍不清楚撞击及其碎片云（和海啸）是灭绝的唯一原因，还是次要原因（大气或海洋中的化学变化）起了作用。再次强调，研究仍在继续。我们能从这些灭绝事件中吸取什么教训？生命既相当坚韧又相当容易被取代。虽然生命作为一个整体继续存在，但你的物种可能无法获得金票。撞击确实会发生，并可能摧毁地球上的大部分生命。好消息是生命设法幸存下来，并最终重新征服了海洋和陆地，只是形式不再与以前相同。这是我们星球上生命令人惊叹的事情之一，即进化指导着生命的长期生存和个体物种的演化（和灭绝）。生命继续，但任何单个物种可能不会。天文学家已经启动了多个项目来扫描太阳系并识别可能撞击地球的潜在小行星。希望通过识别潜在的威胁生命的物体，我们能够全世界团结起来，以某种方式拯救我们自己（以及地球上所有其他生命）。目前，摧毁或推动一颗处于碰撞轨迹上的小行星将是一个巨大的挑战，但撞击似乎很少发生，所以我们可能仍有足够的时间来开发行星保护所需的技术。
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