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撰文 | 王爽

1994 年 7 月 16 日,全世界的新闻媒体都不约而同地直播了一次前所未见的天文事件,那就是著名的“彗木相撞”事件。 

早在 1993 年 3 月,就有 3 个人预言了这一事件的发生。他们是一个相当奇怪的组合:一位差点登上月球的地质学家,一位曾经痛恨理科的家庭主妇,以及一位靠天文吃饭的英国文学硕士。下面,我就来讲讲他们的故事。

我们先从那个地质学家讲起,他叫尤金·舒梅克。

尤金·舒梅克从小就对各种各样的矿石有浓厚的兴趣,甚至还给一个宝石工匠当过学徒。1944 年,16 岁的尤金·舒梅克考上了加州理工学院,学习地质学。19 岁,他大学毕业;20 岁,他获得硕士学位。

毕业后,尤金·舒梅克加入了美国地质调查局。地质调查局分配给他的第一个任务,是去科罗拉多州和犹他州搜寻铀矿。几年后,地质调查局又派他去研究火山过程,因为铀矿经常出现在火山口的周围。这项任务让他跑到了亚利桑那州北部。在那里,尤金·舒梅克遇到了一个大坑。

尤金·舒梅克

这是一个直径约为 1.2 千米、深度能达到 170 米的大坑。1903 年,美国采矿工程师巴林杰买下了它的所有权。巴林杰认为,这个坑是被一个含有大量铁和镍的巨大陨石撞出来的;他打算把这些铁和镍都挖出来,从而发一笔大财。

但他挖了 20 多年,什么都没有挖到。他的陨石撞击理论也沦为了人们的笑柄。在长达半个世纪的时间里,人们普遍认为这个大坑是一次大规模火山爆发的结果。

巴林杰陨石坑

但尤金·舒梅克不这么看。他认为这里的火山活动,根本不可能制造出这么巨大的坑。为了破解其中的奥秘,他跑到了内华达州,去研究那里的一个地下核爆破坑。尤金·舒梅克研究发现,巴林杰买下的这个大坑与核爆产生的极为相似。换句话说,它的成因是外部的剧烈冲击,而非内部的火山喷发。据此,尤金·舒梅克推断,这个大坑(现在人们叫它巴林杰陨石坑)的的确确是源于一颗巨大陨石的撞击。

这个发现,让尤金·舒梅克于 1960 年获得了普林斯顿大学的博士学位。事实上,这个发现也开创了一门全新的学科:天文地质学。

需要说明的是,尤金·舒梅克的陨石撞击理论并没有得到学术界的普遍认可。很多人都认为,陨石撞击不会产生这么巨大的破坏力。要想说服众人,舒梅克需要找到陨石撞击产生巨大破坏的直接证据。为此,他把目光从地球转向了太空。尤金·舒梅克首先想到的是月球。他认为,遍布在月球上的密密麻麻的环形山,有可能也是因陨石撞击而形成的。

美国那时正在开展阿波罗登月计划。尤金·舒梅克的研究吸引了 NASA 的浓厚兴趣。事实上,NASA 甚至把他列入了阿波罗登月计划的候选宇航员的名单。后来由于身体的原因,舒梅克才与月球失之交臂。不过,他还是帮助 NASA 培训了好几批阿波罗计划的宇航员。

月球上的环形山

1969 年,尤金·舒梅克回到他的母校加州理工学院任教。此时,他的兴趣已经转向了那些“陨石坑的肇事者们”,即彗星和小行星。利用帕洛马山天文台的一个 0.5 米的施密特望远镜,尤金·舒梅克开始系统地搜寻那些可能会掠过地球的彗星和小行星。最开始的时候,他一直都单枪匹马。但十年之后,他有了一个非常得力的助手,那就是他的妻子卡罗琳·舒梅克。

尤金·舒梅克在加州理工学院读书的时候,有一个叫理查德·斯佩尔曼的室友。

1950 年,理查德·斯佩尔曼结婚,邀请尤金·舒梅克做他的伴郎。在那场婚礼上,尤金·舒梅克遇到了新郎的妹妹卡罗琳·斯佩尔曼。

罗琳·舒梅克

卡罗琳·斯佩尔曼是一名英国文学硕士。作为一个典型的文科生,她从小就特别讨厌理科,经常在上这类课程的时候睡觉。但认识了尤金·舒梅克以后,一切都变了。或许是由于爱情的力量,一个经常在理科课堂上打瞌睡的女生,竟然对枯燥的地质学产生了浓厚的兴趣。

相识一年半后两人结婚,卡罗琳·斯佩尔曼也改名为卡罗琳·舒梅克。婚后不久,她就当了一名家庭主妇。51 岁的时候,她的 3 个孩子都离家上大学去了。由于无法忍受空巢老人的孤独感,她决定找一份工作。所以她就去了帕洛马山天文台,成了自己丈夫的助手。

卡罗琳·舒梅克有一个好友,叫大卫·利维;他是一个拥有英国文学硕士学位的作家,并且从小就对天文学感兴趣。所以卡罗琳·舒梅克就向他发出邀请,利用闲暇时间来天文台搜寻彗星和小行星。

诡异的是,这两个半路出家的文科生,却成了那个年代最好的小行星猎手。卡罗琳·舒梅克一生中发现了 30 多颗彗星和 800多颗小行星,而大卫·利维也发现了 20 多颗彗星和上百颗小行星。

1993 年 3 月 24 日,这个三人团队终于迎来了他们一生中最光辉的时刻。那天晚上,舒梅克夫妇和大卫·利维又像往常一样,开始用那个 0.5 米施密特望远镜来搜寻彗星和小行星。这一次,他们在木星周围发现了21 块奇怪的碎片。研究表明,这些碎片都源于同一颗彗星。在此之前,这三人已经合作发现了 8 颗彗星。所以这颗新彗星就被命名为了舒梅克 - 利维九号彗星。为什么舒梅克 - 利维九号彗星会支离破碎呢?答案是,它不慎落入了木星的洛希半径。

一个天体作用在另一个天体近端和远端处的引力差异。正是地球的潮汐力,让月球发生了潮汐锁定。

大卫·利维

1848 年,法国天文学家爱德华·洛希发现,每个大质量的天体都存在一个特定的半径。如果一个小天体不慎进入这个特定的半径,大质量天体的潮汐力就会超过小天体自身的引力,从而将这个小天体撕毁。这个特定的半径就是所谓的洛希半径。

 爱德华·洛希

事实上,洛希半径的大小取决于两个因素:大天体的质量和小天体的体积。大天体的质量越大,或小天体的体积越大,洛希半径都会越大。

举个例子。月球目前与地球大概相距 38 万千米。如果这个距离减小到 9500 千米,月球就会被地球的潮汐力撕碎。此后,这些月球的碎片还会继续绕地球旋转,直至最终撞上地球。

这正是舒梅克 - 利维九号彗星的命运。由于进入了木星的洛希半径,它被木星的潮汐力撕成了 21 个碎片。这 21 个碎片的块头介于几百米到两千米之间。它们一字排开,就像一列拥有 21 个车厢的星际列车,继续绕木星旋转。而研究表明,用不了多久,这列星际列车就会与木星撞在一起。

舒梅克 - 利维九号彗星

尤金·舒梅克非常兴奋。多年来他一直主张地球和月球上的大坑都是被陨石撞出来的,但由于找不到陨石撞击天体的直接证据,他的理论一直得不到主流地质学界的认可。而现在终于有了亲眼目睹行星撞击事件的机会。但舒梅克的对头们还是纷纷表示不屑。有人甚至宣称,这 21 块碎片,“木星不用打嗝就能全部吞下去”。

1994 年 7 月 16 日,舒梅克 - 利维九号星际列车终于到达了它的终点站木星。随后发生的事,让所有的天文学家都目瞪口呆。在 6 天的时间里,21 个碎片先后撞上木星,然后在木星表面留下了一连串巨大的伤疤。其中威力最大的是第七个碎片,即碎片 G。它在 7 月 18 日的 07:33 撞上了木星,从而在木星表面撞出了一个直径超过 12000 千米的伤疤。换句话说,这个伤疤可以装下整个地球。

据估算,这次撞击释放出的能量相当于 60000 亿吨 TNT 炸药,相当于全球核武器储备总和的 600 倍。你可以想象一下,这要是撞上地球,后果会有多可怕。

木星上的陨石坑

在被地质学界冷落了多年以后,尤金·舒梅克终于获得了辉煌的胜利。从那以后,再也没有人怀疑他的陨石撞击理论了。

现在人们普遍相信,木星扮演了太空吸尘机的角色,挡住了大量可能威胁地球的彗星和小行星。换句话说,它是真正意义上的地球守护神。

最后多说几句。1997 年,尤金·舒梅克在澳大利亚遭遇了一场车祸,不治身亡。为了纪念他,NASA 于 1998 年 1 月 7 日发射了探勘者号月球探测器,把他的部分骨灰带到了月球南极的一个陨石坑里。他的骨灰就这样与月球的土地融为一体,从而让他成为世上唯一一个被安葬在月球上的人类。

卡罗琳·舒梅克对此感到非常开心。她曾说过:“每当我抬头看月亮时就会想到,尤金就在那里。”

20 世纪 50 年代,尤金·舒梅克提出亚利桑那州北部的一个大坑其实是源于一颗巨大陨石的撞击。为了找到支持自己理论的证据,他从1969 年开始系统地搜寻那些可能会掠过地球的彗星和小行星。他的妻子卡罗琳·舒梅克,以及妻子的好友大卫·利维,先后加入了他的团队。

1993 年 3 月24 日,这个三人团队发现了被木星潮汐力撕成 21 块碎片的舒梅克 - 利维九号彗星。从 1994 年 7 月 16 日开始,舒梅克 - 利维九号的 21 个碎片先后撞上木星,并在木星表面留下了一连串巨大的伤疤;而威力最大的碎片 G 撞出的伤疤,甚至能装下整个地球。这让尤金·舒梅克的陨石撞击理论得到了广泛的认可。

现在人们普遍相信,木星扮演了太空吸尘机的角色;换句话说,它是真正意义上的地球守护神。

本文经授权转载自微信公众号“原点阅读”,来源:《宇宙奥德赛:漫步太阳系》,编辑:张润昕。

 

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