1908年6月30日，一个巨大的火球划破西伯利亚的黎明天空，随后以相当于1000颗广岛原子弹的威力爆炸。热浪烧死了成群的驯鹿，并将数百平方英里内数以万计的常青树烧焦。连续几天，方圆数千英里内的天空都持续呈现出一种诡异的橙色光芒——远至西欧的人们晚上甚至可以不用灯就能看报纸。这种效果很像一次巨大的火山喷发，但当时并没有火山爆发。这一非凡事件唯一的客观迹象是西伯利亚城市伊尔库茨克的地震仪上记录到的一次颤动，表明在约1000英里以北一个名为通古斯的偏远地区发生了一场中等强度的地震。
科学家们在19年后才来到通古斯，显然是不愿意前往那个如此偏远且沼泽遍布的地方。当他们最终到达时，眼前展现的是一幅令人震惊的景象：满目疮痍，烧焦的树木成排倒伏，一直延伸到地平线。他们寻找撞击坑，却一无所获。他们寻找陨石——小行星或其碎块——的碎片，也一无所获。他们找到的只有邻近村庄的目击者，他们讲述了一个火球划过天空、发出可怕的噪音、以及一阵把人掀翻在地的冲击波。显然，通古斯发生了一件前所未有的事情，但那些树木是仅存的有形证据。
88年来，通古斯之谜吸引了大量的理论，其中一些非常合理（陨石撞击），而另一些则不那么靠谱（比如宇宙飞船爆炸）。虽然关于1908年那里究竟发生了什么的争论仍在继续，但最近出现的有力证据可能最终会终结大多数疑问。研究人员在通古斯的树木中发现了带有外星特征的微小颗粒。结合计算机模拟，这些证据指向了一颗由小行星分裂而成的陨石在大气层中碎裂。对许多研究人员来说，争论的焦点不再是原因是否为陨石，而是究竟是哪种陨石。
通古斯是那种科学家们仅仅为了挑战的快感就会去尝试解决的谜题，他们在实验室加班加点，自掏腰包支付旅行和实地考察的费用。然而，这项工作也有非常现实的一面。彗星或小行星——统称为火流星——的撞击是太阳系历史的重要组成部分。例如，1994年苏梅克-列维彗星给木星留下的“黑眼圈”就是明证。火流星过去也曾频繁撞击地球——一个特别大的可能在6500万年前终结了恐龙——而今天它们对人类文明构成了未知的风险。重建1908年通古斯上空那个火热的日子，或许能为我们描绘出天空为我们准备的未来的最佳图景。
第一位前往通古斯的科学家是列昂尼德·库利克，一位俄罗斯地质学家，多年来他一直在西伯利亚其他地区收集陨石碎片。1927年，当库利克第一次看到烧焦倒伏的树木构成的广阔全景时，他的第一印象是一场大火在广阔区域内同时燃起。
在接下来的14年里，库利克又领导了四次通古斯考察。他的团队拍摄了被夷平的树木，并在沼泽和泥潭中搜寻陨石碎片，但一无所获。他们从采访的数十名目击者那里收集了相互矛盾的描述：近一半的目击者声称看到火球沿偏北路径飞行，而其他人则声称路径是西北或偏西。尽管证据如此贫乏且混乱，库利克仍然确信是陨石造成了这场大火。
库利克于1942年作为战俘去世。直到五十年代末，科学家们才再次访问通古斯。推动力来自亚历山大·卡赞采夫，一位苏联工程师兼陆军上校，他在1946年写了一篇短篇小说，其中提出只有核爆炸才能造成通古斯地区奇异的破坏景象。既然人类在1908年显然不可能实现这样的爆炸，那一定是宇宙飞船爆炸所致。多年来，这个故事在苏联被多次重印，最成功的是在1958年一本名为《来自太空的客人》的畅销书中。西伯利亚的年轻科学家们对这个想法以及卡赞采夫声称通古斯地区仍应有可测量的放射性水平的说法很感兴趣。“我们想知道这本书是不是真的，”西伯利亚托木斯克电离辐射专家维克多·茹拉夫廖夫说。如果不是真的，研究人员认为，他们可以找出真相。“我们以为一两年内通古斯问题就能解决，”托木斯克生物学与生物物理学科学研究所前所长根纳季·普列汉诺夫说。
他们错了。普列汉诺夫在1959年和1960年领导了两次通古斯考察，寻找辐射水平升高的证据，并搜寻火流星碎片；他两样都没找到。“我们意识到情况比我们想象的要复杂得多，”他说。1961年春天，普列汉诺夫在莫斯科库尔恰托夫原子能研究所——俄罗斯顶尖的科学机构之一——向座无虚席的听众做了一份关于这两个令人沮丧的考察季的报告。尽管在解开谜团方面一无所获，但他的团队细致的实地工作受到了科学家们的热烈欢迎。
从那时起，俄罗斯科学家每年夏天都去通古斯，并收集了大量数据。他们持续工作最重要的成果之一是一张详细描绘倒下树木模式的地图。负责这项工作的科学家是威廉·法斯特，一位60岁的托木斯克国立大学数学家，他于1960年加入通古斯研究小组。“我第一次看到那些倒下的树木时，我感到敬畏，”他回忆道。从那时起，他和他的同事们坚持不懈地绘制了整个850平方英里的树木倒伏区域。正是这张经过35年精心绘制的地图，让其他科学家得以计算出，这些树木一定是被一个物体在离地约四英里处，以东西向路径行进时产生的相当于10到20兆吨TNT能量的爆炸所推倒的。
三十年来，通古斯一直是一项纯粹的俄罗斯科学调查，主要是因为最近的两个城市托木斯克和克拉斯诺亚尔斯克是军事技术研究中心，不对外国人开放。但到1989年，随着冷战的结束，外部研究人员终于能够开始研究该地点。其中包括意大利博洛尼亚大学的物理学家梅诺蒂·加利。40年来，加利一直研究与宇宙辐射相关的现象，包括来自太空的高能粒子可能向树木的纤维素中添加重碳同位素的可能性。他意识到，通古斯之谜的答案可能就隐藏在树木中，特别是在它们的年轮里。
加利拿到了一块在1990年考察期间采集的通古斯云杉木，这是一个直径一英尺、厚两英寸的横截面切片。这块木头远非博物馆品质——几十年前，一根枯枝被生长中的树干包裹起来，就像皮肤下的碎片一样，破坏了年轮的同心圆图案。但加利意识到，这可能会使这块木头对他更有用。这根树枝在1908年爆炸前就已经死亡，树随后在其周围分泌了树脂，以保护其活组织免受感染。如果通古斯火流星曾将任何粒子洒落在森林上，它们会被困在树脂中，并且可能仍然完好无损。
加利心中有几个火流星的候选对象。它可能是一颗彗星的碎片，彗星本质上是一个肮脏的冰球，诞生于太阳系形成的最初阶段，偶尔会从其位于冥王星之外的家园游荡到地球附近。另一方面，它也可能是多种陨石中的一种。陨石大多是小行星的破碎残骸，而小行星本身则是失败行星的残骸。大多数陨石是原始的矿物混合物，被称为石陨石（其中一些富含有机碳，被称为碳质球粒陨石）。其他陨石则富含铁。每种陨石都有其独特的来源：碳质球粒陨石来自小行星带凉爽的外侧的小行星。靠近太阳的地方，温度太高，碳化合物无法凝结成小行星。在这个更近的范围内，有许多带有铁核的大型小行星。当它们解体时，其外部的碎石变成石陨石，而核心则产生铁陨石。
加利的工作引起了他的朋友兼同事朱塞佩·隆戈的兴趣。隆戈是一位核物理学家，在他36年的职业生涯中，大部分时间都在开发描述亚原子粒子在核反应堆中如何相互作用的深奥公式。他将通古斯视为从繁重的计算中解脱出来的机会。他与加利决定检验一个由美国科学家在1970年代提出但从未跟进的假说：如果通古斯事件是一颗彗星的爆炸，那么这颗彗星的特征可能仍然可以辨认。彗星中包含的氢在高速穿过大气层时会被压缩和加热。其中一部分可能会聚变成氦，引发类似氢弹的爆炸。“只要有几毫克的氢发生聚变，就会产生数万亿个高能中子，而这些中子又可能与大气中的氮原子结合。它们的结合会产生一种重碳，含有14个中子而不是正常的12个。如果存在这类过程，你就会在年轮中发现碳14，”隆戈说。
然而，并没有发现碳14。当然，这并不一定能将彗星从火流星嫌疑名单中剔除，但这确实让彗星作为罪魁祸首的可能性降低了。
与此同时，加利和隆戈仍然需要研究树脂。结果发现，他们无法从单一的云杉样本中准确测定树脂的年代，但在1991年夏天，他们得以亲自参加通古斯考察，收集更多样本。研究人员乘飞机抵达西伯利亚小镇瓦纳瓦拉，然后乘坐直升机将他们带到库利克64年前建立的孤立营地。他们与外界的唯一联系是一台被拆解的收音机，只有在需要向瓦纳瓦拉的军队前哨站紧急呼叫时，队长才会把它组装起来。习惯于在博洛尼亚无尽的门廊下小酌意式浓缩咖啡的意大利人，发现自己只能用掺有蚊子幼虫的棕色沼泽水解渴。“那是艰难的十天，”加利说。
最困难的是为他们的研究找到合适的树木。数十棵落叶松和松树在爆炸中幸存下来，但这些树种产生的树脂很少。而富含树脂的树木却很难找到。“我们常常要走8到10公里才能找到一棵幸存的云杉，”隆戈说。更令人困惑的是，年轻的云杉在灾难造成的开阔地带生长迅速，所以它们并不比1908年还活着的那些小多少。研究人员取芯的十棵云杉中，有九棵被证明是在事件发生后出生的。
总共，意大利人在一个五英里半径范围内找到了六棵在爆炸中幸存的云杉。他们挖出了13个健康胡萝卜大小的岩心样本，并确保每次都提取了枯枝周围的木材和树脂。为了进行比较，他们还对震中附近的其他树木进行了采样，包括一棵在爆炸中被掀翻的落叶松的根部，以及位于震中西南700英里外的托木斯克的一棵云杉。
回到博洛尼亚，他们与物理学家罗马诺·塞拉合作分析这些材料。他们从树脂中提取了直径不到千分之一英寸的颗粒，并在扫描电子显微镜下进行研究。显微镜上附有一个名为能量色散X射线光谱仪的设备，塞拉用它来大致了解颗粒的成分。该光谱仪发射一束宽度不到颗粒四分之一的X射线束。颗粒表面的原子中的电子吸收能量，然后在几分之一秒后释放出来，发射出特定元素独有的能量模式。
在接下来的两年里，研究人员收集了来自六棵云杉和震中附近松树分泌的树脂中的5854个颗粒，以及落叶松根部和托木斯克云杉中的1138个颗粒的数据。由于树脂无法精确地对应到相邻的年轮上，这些颗粒的年代测定精度只能说是属于三个时期之一——1885年至1901年、1902年至1914年或1915年至1930年。然而，在这些限制条件下，结果依然引人注目：在1902年至1914年期间，有相当数量的颗粒含有异常高水平的铜、金、镍等元素。由于这些元素中有许多质子数相对较高（物理学家用Z表示），研究人员将含有这些元素的颗粒称为“高Z颗粒”。火球事件时期的“高Z颗粒”数量是前后时期的10倍，这让意大利科学家们怀疑这些颗粒是否来自地球之外。
“重大而关键的问题是，这些颗粒与通古斯事件有何关联，”隆戈说。例如，可能确实发生了一次火流星爆炸，但这些颗粒只是撞击时从土壤中扬起的。为了回答这个问题，科学家们将通古斯活树中发现的颗粒与落叶松根部的颗粒进行了比较。由于冲击波将落叶松连根拔起，其根部周围的树脂会捕获从地面扬起的颗粒。他们的预感被证明是正确的：树根树脂中的颗粒所含的元素组合与树木树脂中的元素组合有根本的不同。
另一个暗示云杉树中的颗粒来自火流星的线索是它们光滑的质地和球形形状。“要得到这种形态的颗粒，你必须将它们加热到非常高的温度。冲击波不会熔化地面上的颗粒，因为地面的导热性太低，”隆戈说。“这意味着熔化的颗粒直接来自这个宇宙天体。”
但是，究竟是哪种天体产生了它们？在这个问题上，隆戈和他的博洛尼亚同事们保持沉默。没有发生核聚变爆炸可能对彗星不利，但也不能排除彗星发生常规爆炸的可能性。隆戈解释说，多年前，天体物理学家假设彗星仅由氢和氦等轻元素组成。现在他们认为一些彗星的核心含有重元素。
这些颗粒也可能来自任何一种陨石，因为它们是如此复杂的元素混合物。“对于小行星，你可以找到任何你想找的东西，”隆戈说。意大利人坚持认为，他们的发现表明，一个来自太空的火流星在通古斯留下了它的印记。
当意大利人筛选颗粒时，美国研究人员正在创建通古斯的计算机模拟，试图利用物理定律重现一个能够产生已知证据的火流星。三年前，普林斯顿大学的行星科学家克里斯·奇巴以及加州NASA艾姆斯研究中心的保罗·托马斯和凯文·扎恩勒进行的模拟首次在西方引起了广泛关注。奇巴和托马斯已经开发出描述彗星穿越大气层的公式；与此同时，扎恩勒则研究了火流星撞击地面或在空中解体时会发生什么。
他们结合各自的专业知识来模拟通古斯发生的事情。小火流星在我們的大气层中迅速燃烧殆尽，而巨大的火流星则会到达地面。但研究人员发现，当一个中等大小的火流星（直径在10到300英尺之间）坠落时，情况就不同了。当火流星撕裂大气层时，空气对其前端施加巨大压力。岩石开始变形，像煎饼面糊一样摊开。然而，火流星的后端几乎没有受到压力。由于作用在物体不同区域上的力存在巨大差异，它被撕成碎片。碎片本身也受到同样的一系列力的作用，它们也被炸开。在零点几秒内，制动和碎裂的反馈循环将一个火流星变成一团碎片云，看起来就像在空中被炸药炸毁一样。
奇巴和扎恩勒决定看看这一系列事件是否能解释西伯利亚发生的事情。“我们着手为通古斯寻找一个尽可能简单的模型，”奇巴说。可以赋予确定数值的变量越多，模型就越好用，但艾姆斯团队可用的变量很少。他们不知道火流星有多大；它是否包含冰、石头、铁或其他材料；它的速度有多快；甚至它的轨迹角度——目击者的描述表明在5到17度之间，而树木倒伏的模式则指向30到40度之间更陡的倾角。
面对这些不确定性，艾姆斯团队尝试了一系列可能性。他们发现铁陨石太坚固、太密集；它们直接撞击地球表面，除非研究人员让它们以每秒25英里的速度坠落——这在自然界中是极少达到的速度。另一方面，彗星非常脆弱，它们会在空中14英里或更高处爆炸，太高了，与俄罗斯根据树木倒伏模式计算出的高度不符。他们计算出，富含碳的碳质球粒陨石以45度角进入大气层时，会在9英里的高度爆炸，这比预期高了大约5英里。
但其他更重的石陨石满足了“金发姑娘”原则的要求：一个200英尺宽的石陨石以45度角坠向地球，会在通古斯上空恰到好处的高度爆炸。此外，这样的事件也可以解释爆炸后欧洲和亚洲的亮夜现象：模型表明，通古斯天体的冲击波将尘埃吹入高层大气，高度足以在太阳下山后很长一段时间内反射阳光。
其他模拟研究者也发现陨石可以符合通古斯的情况。洛斯阿拉莫斯国家实验室的杰克·希尔斯和现为夏威夷大学研究生的帕特里克·戈达对通古斯进行了他们自己的计算，其结果与奇巴的团队一样，都指向了同一个罪魁祸首。但他们进一步探讨了该情景，并计算了破碎的陨石究竟发生了什么。他们发现，虽然大部分陨石在解体过程中会燃烧殆尽，但有10%会存活下来，并以细小砾石的形式撒落到仅约一平方英里的森林中。“很明显为什么这次坠落没有发现大型陨石，”希尔斯说。
实际的通古斯颗粒分布模式可能与这种情况相符。隆戈的团队在通古斯震中以南约半英里处采样的两棵树，其颗粒浓度远高于距离爆炸更远的树木。在震中和颗粒散落的树木之间，有一片宽阔的沼泽地，名为南方沼泽。“如果大量碎片落入南方沼泽，那么在爆炸发生20年后要找到碎片将极其困难，”隆戈说。
但最近的美国模拟让情况变得有些模糊。田纳西大学诺克斯维尔分校的埃文斯·莱恩和理查德·福特以及斯坦福大学的迈克尔·陶伯意识到，奇巴和希尔斯之前的研究假设，火流星下落时，会将其前方的空气加热到约45000度，并且大部分巨大的热量会转移到火流星上并将其烧毁。这反过来会决定火流星爆炸时还剩下多少，以及爆炸发生在离地面多高的地方。莱恩和福特发现，这些研究没有考虑到的是，当坠落的火流星正前方的空气层升温时，气体会开始发光并向外辐射热量。因此，气体无法达到先前假设的那么热。这意味着传递给火流星的热量减少，物体烧毁的部分也减少，因此它可以在压力梯度将其撕裂之前更接近地球。根据这个推理，被奇巴排除的碳质球粒陨石，其爆炸高度恰好可以解释在通古斯看到的效应。然而，莱恩也指出，他的模拟创造了很大的回旋余地——即使是彗星，如果以足够陡峭的角度进入，也可能在足够低的高度爆炸。“我并不强烈认为可以确定任何特定类型的天体，”他说。
许多与通古斯问题搏斗多年的俄罗斯研究人员对美国的努力持怀疑态度。大多数人仍然坚持1970年代流行的观点，即通古斯火流星不是小行星的一部分，而是一颗彗星。这个假说的部分依据是目击者对火流星飞行路径的描述。据报道，入侵者的进入角度表明它可能来自被称为金牛座流星雨的彗星碎片群，地球恰好在每年六月和十一月穿过该流星雨。当然，通古斯事件发生在六月。
俄罗斯人怀疑小行星假说的另一个原因是，他们每年都在该地点搜寻陨石碎片，但每年都空手而归。隆戈关于大部分碎片丢失在南方沼泽的说法也遭到了怀疑。俄罗斯科学院陨石委员会的天文学家维塔利·布龙什坚指出，那个沼泽只有一米深，研究人员已经多次在里面拖网寻找陨石。布龙什坚认为，应该已经发现了相当大的碎片。他说，缺乏这个“确凿证据”支持了彗星假说。
西方科学家对彗星的说法嗤之以鼻。与小行星相比，彗星结构疏松，在大气中很快就会燃烧殆尽。要产生像通古斯那样大的爆炸，它一开始就必须是一个百万吨级的物体。这样一个物体在下落途中留下的大片气体和尘埃很可能会遮蔽太阳或改变气候。“对地球生命的影响将是可怕的，”加州理工学院喷气推进实验室的兹德内克·塞卡尼纳说。“这将是一场全球性的灾难，堪比核冬天。对人类的影响将是如此巨大，以至于我们无法讨论这个话题，因为我们将不复存在。”
并非所有俄罗斯科学家都固守彗星假说。尽管他们的同胞似乎立场坚定，但实际上有少数俄罗斯人认为隆戈发现的颗粒是支持陨石说的重要证据。托木斯克国立大学天文台的资深科学家根纳季·安德烈耶夫就是其中之一，他希望能在通古斯的沼泽中帮助发现类似的证据。就像树木每年长出一个新的年轮一样，许多沼泽每年也会增加一层独特的泥炭。安德烈耶夫现在已经从1908年形成的泥炭层中采集了样本，并希望尽快对它们进行分析，以寻找地外标记。
一些谨慎的俄罗斯人仍然不愿意指认任何特定的罪魁祸首。“我们不认为问题已经解决了，”托木斯克国立大学的维克多·戈尔金说。“如果你找到了通古斯火流星的碎片，那问题才算解决。”有人可能会争辩说，我们现在手中已经有了火流星的颗粒，但对于那些享受了88年困惑的人来说，这或许还不够。“如果我们找到一块陨石，我们会把它埋起来，”气象学家尼娜·法斯特开玩笑说。“我们享受这些悖论和矛盾。”
这或许可以解释为什么在俄罗斯，各种奇特的理论仍在不断涌现。一个新观点是，至少部分通古斯现象是由地震造成的。其提出者是莫斯科无线电仪器工业研究所的放射物理学家安德烈·奥尔霍瓦托夫，他指出地震有时不仅仅是摇晃地面；它们还可以释放出类似闪电的闪光和诸如口哨声、嘶嘶声和嗡嗡声等声音。如果1908年通古斯发生地震，它可能不仅以地震波的形式释放能量，还可能以电闪光的形式烧毁树木。为了探究这个想法，奥尔霍瓦托夫将与地震相关的现象与通古斯事件中目击者关于光闪和声音的描述进行了比较。“看到如此大的相似性，我感到非常惊讶，”奥尔霍瓦托夫说。例如，许多目击者的描述报告了从地面发出的光，这与地震光比火流星下落更吻合。
此外，他说，那些目击者的描述削弱了火流星的观点，因为它们暗示了三种不同的轨迹。“它不可能来自这么多方向，”奥尔霍瓦托夫说。“这是陨石理论中最薄弱、最令人困惑的一点。”他坚持认为，所有三条轨迹都紧密地沿着贯穿该地区的断层线，而震中恰好位于一个古老的火山口中央。“很可能，当地人观察到的是由苏醒的构造过程引发的发光效应，”他说。
尽管奥尔霍瓦托夫已在俄罗斯著名期刊上发表了他的发现，但他的论点存在几个弱点。据报道，光和声音几乎只与震级大于7级的地震有关。然而，地震仪在通古斯记录到的震动不超过5级。对许多科学家来说，倒下树木的辐射状图案只能是来自上方的冲击波的产物，而不是地球大规模晃动的结果。
就奥尔霍瓦托夫而言，他声称他的批评者不愿接受新思想。“如果你多年来一直思考的是陨石或外星飞船，”他说，“那么改变你的观点当然会非常困难。”
无论在通古斯上空消失的物体是什么，它肯定不是独一无二的。了解它的身份可以极大地帮助那些担心在不远的将来会发生更具毁灭性撞击的研究人员，而他们中的大多数人必须依靠对此类事件的模拟进行工作。“在行星科学中，一点点硬数据就能发挥巨大作用，”奇巴说。
然而，一些研究人员认为通古斯的真正价值实际上在于别处：我们对它了解得越多，它就越能成为一种平衡，以抵消最近对地球撞击火流星危险的过度渲染。要摧毁整个国家，一颗小行星的直径必须是目前对通古斯火流星估计直径的10倍以上。在未来几个世纪可能撞击我们的任何物体，更有可能是通古斯级别的物体，根据喷气推进实验室的艾伦·哈里斯的说法，通古斯发生的事情更真实地描绘了当它发生时会是什么样子：“一场在偏僻地方的壮观爆炸，几乎没有造成任何死亡。”
哈里斯的计算表明，平均而言，一次类似通古斯的撞击会造成约1000人死亡。即使是这个数字也有些误导性，因为它是少数会造成更多人死亡的撞击与大量落在海洋中的撞击的平均值。“超过一半的撞击会发生在水上，不会造成任何人死亡，除非有船只碰巧在附近，但这不太可能，”哈里斯说。“真正值得关注的频率是它撞击人口中心的频率，而这非常罕见，以至于有记载的历史中从未发生过。”
然而，理性告诉我们，只有掌握了更确凿的证据，才能学到通古斯的真正教训。随着时间的流逝，证据越来越难找，所以科学家们比以往任何时候都更加努力地研究通古斯——七月份在博洛尼亚举行的为期数天的会议就证明了这一点，俄罗斯和西方的研究人员得以在那里交流。为了彻底查明88年前西伯利亚那场毁灭性灾难的原因，科学家们计划继续前进，直到他们不遗余力地探究每一个细节——无论是碳质的还是其他的。
