从车里雅宾斯克事件到通古斯之谜

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2013年初在俄罗斯上空爆炸的一颗流星最终会有助于解释是什么在1908年夷平了数以百万计的树木。

1908年6月,一个宁静的星期二,时间刚过早上7点,一个耀眼的火球划过了西伯利亚的天空。几分钟后,巨大的爆炸推到了80万棵树木,站在距其60千米远地方的人也被掀翻在地。这是一场外星人混战的最终结果,一艘飞船在半空中被摧毁,而其他的飞船则返回并消失在了太空中。

79岁的退休俄罗斯物理学家维克多·茹拉夫廖夫(Viktor Zhuravlyov)用他颤抖的声音以绝非正统的方式告诉我,那天在通古斯发生了些什么。这个难题让科学家们为之着迷了一个多世纪。无疑某样东西在西伯利亚针叶林上空发生了爆炸——但它究竟是什么?

1959年,刚从托木斯克州立大学毕业,茹拉夫廖夫便加入了最早前往通古斯地区的探险队之一,从距其最近的瓦纳瓦拉镇走到那里花了3天时间。但无论是他还是曾经造访过那里的数百名科学家都未曾发现一个陨击坑或者是任何的碎片。

因此,他们只能继续猜测。它是一颗冰质的彗星?一颗小行星?地球喷涌出的一团巨大的甲烷气体云?反物质?撞上地球的黑洞?外星人?所有这些以及更多的想法都被提了出来。但它们都存在不合理之处,使得通古斯一直笼罩神秘之中。

在天空中出现的另一个火球也许终于可以揭开它的面纱。2013年初,在俄罗斯车里雅宾斯克地区,有成千上万的人看到一个大火球在爆炸前划过了早晨的天空。视频画面以及政府监控传感器对它的测量为一个大型流星体进入地球时会发生什么提供了前所未有的洞见。发生车里雅宾斯克的事件将帮助我们一劳永逸地解决通古斯大爆炸之谜。

那么关于通古斯大爆炸我们到底都知道些什么?科学家们掌握了由这一爆炸所造成的破坏程度以及由此产生的地震波的强度。但其余的则都建立在有着各异不确定性的估计之上。据推测,该事件是地面上方5~10千米处发生的一次爆炸,释放出的能量至少是广岛原子弹1,000倍,产生的巨大冲击波推倒树木并引发了火灾。

从车里雅宾斯克事件到通古斯之谜
[图片说明]:划过俄罗列四车里雅宾斯克上空的陨星。来源:M. Ahmetvaleev。

如果最初刊载于报纸上的新闻报道是可靠的话,那它就不会是一个谜了。1908年7月10日,顿河畔罗斯托夫的《南方电讯报》肯定地宣称这是一起陨石撞击地球的事件。它甚至还援引了目击者的描述:“陨石坠落时伴有极大的噪音,然后是震耳欲聋的撞击……一列正在该地区行驶的火车停车,乘客们涌出车厢,想去一看究竟。但由于高温,他们无法近距离地观察那块陨石……之后,当它冷却下来,其他人对其进行了仔细检查。据他们说,陨石是几乎完全埋在地下的,只有顶部可见,呈白色。”

但是,当第一个科考队到达事发地点时已经过去了许多年。当时,俄罗斯自身还有着其他的问题——1905年俄国革命以及1917年第一次世界大战和十月革命。一颗坠落的陨石绝非当务之急。最后,在1921年,俄罗斯矿物学家列昂尼德·库利克(Leonid Kulik)抵达西伯利亚中部,开始寻访目击者。他们的证词使他相信,通古斯火球确实是一颗陨星。但当他于1927年返回那里并最终到达现场时,事情却大大出乎了他的意料。根本就找不到目击者证言中提到的白色陨石,而且也没有发现陨石的任何碎片,库利克甚至连陨击坑都没有找到。

他看到的是数以百万计的被破坏的树木。其中一些仍然屹立着,光秃秃的犹如电线杆,但大多数已经倒下,形成了一个奇怪的蝴蝶状图案,它们的根部则指向了震中的位置。

他的报告引发了全世界的好奇心。库利克参加了第二次世界大战并牺牲,之后莫斯科派出另一支远征队前往那里。1958年的此行由俄罗斯维尔纳茨基地球化学和分析化学研究所(位于莫斯科)的地质学家基里尔·弗洛仁斯基(Kirill Florensky)领导。“在20世纪50年代末,有一个观点认为,这是一颗彻底瓦解的冰质彗星或小行星,我们应该去寻找源自它们的物质,”目前该研究所陨星实验室主任米哈伊尔·纳扎罗夫(Mikhail Nazarov)说,“可怕的是,如果这个天体进入大气层的时间延后5个小时的话,它就会击中圣彼得堡并摧毁它。”弗洛仁斯基的科考队搜查了树林和沼泽,却连形似陨石残骸的东西都没有发现,他们得出的结论碰撞并没有发生;通古斯大爆炸最可能是一次发生在大气层中的空中爆炸。

但是什么引发了爆炸呢?提醒一下,当时正值首次报道UFO目击事件的时代。包括科学家在内,许多人很容易就会因看上去异常的现象而感到兴奋并提出大胆的解释。对于一些人来说,外星人飞船间的激战似乎并不夸张。

早在2013年3月,乌克兰的数学家弗拉基米尔·鲁布佐夫(Vladimir Rubtsov)就在arXiv服务器上张贴了一篇论文,提出造成该事件的既不是彗星也不是小行星,而是某种新的未知太空物体——甚至可能是一艘外星飞船。在完成了《通古斯之谜》一书后不久,他便死于癌症,享年64岁。在这本书中他详细介绍了对该事件许多不同的解释。“直到他去世的那一天,我丈夫都一直痴迷于通古斯大爆炸。解决这个谜题对他来说非常重要,”他的遗孀纳塔利娅·凯蒙楚娃(Natalia Kamentseva)说。

绝大多数的科学家则一直试图寻求一个更传统的解释。例如,2008年,美国行星科学研究所(位于亚利桑那州图森)的娜塔莎·阿特米耶娃(Natasha Artemieva)使用计算机建模来研究空中爆炸是否会产生在通古​​斯所看到的破坏。她的计算表明,一个直径40米的物体其空中爆炸所引发的冲击波可以产生由倒下和被破坏的树木所构成的独特的蝴蝶形图案。

但并不是每个人都同意这个空中爆炸理论。意大利博洛尼亚大学和海洋地质研究所的朱塞佩·隆戈(Giuseppe Longo)及其团队相信那里存在一个陨击坑并声称已经找到了它。1999年他们去了西伯利亚,进而直奔切科湖,隆戈认为在1908年之前的任何地图上都没有记载过这个湖。不幸的是,在通古斯爆炸前当地人似乎就已知道这个湖的存在。

纳扎罗夫也去过事发地点。20世纪80年代,他对那里的泥炭沼泽进行了分析,因为其包含死亡植物的泥炭层可以容易地用来确定年代。“在对应于1908年的沼泽层中,我们发现了多得多的铱,”纳扎罗夫说,“这是一种太空物体所具有的典型元素,但在地球上其含量通常很小。”这为一种观点提供了佐证,它认为来自太空的一个物体在底层大气中快速减速并进而爆炸,把外来的元素散播到了地球上。其他科学家也证实在通古斯爆炸地点有铱存在。但是,造成了这一破坏的是一颗彗星还是一颗小行星?由于没有找到残骸,纳扎罗夫认为是彗星,但包括隆戈在内的其他人则偏向于一颗小行星。

在原地打转了一个多世纪后,科学家们现在有了解开这个谜题的机会。让我们回到2013年2月15日位于乌拉尔山脉附近的车里雅宾斯克地区。再一次地,有一个明亮的火球点亮了早晨的天空。几秒钟后它发生爆炸。爆炸产生的冲击波震碎了窗户,导致1,200多人受伤。

不过,这一次找到了可用于研究分析的岩石碎片。它们显示,一颗岩质小行星在距离地面20~25千米高的地方发生爆炸导致了车里雅宾斯克事件。美国宇航局月球科学与探索中心(位于德克萨斯州休斯敦)的首席科学家戴维·克林(David Kring)说,这颗流星以较小的角度向我们飞来,可能“就来自小行星带”。

得益于很多俄罗斯司机为解决交通事故纠纷而使用的仪表板摄像机,这一事件本被非常好地记录了下来。这一爆炸还产生了人耳听不到的响亮的次声波,它们也被全球旨在监测核爆炸的传感器网络清晰地监听到了。这些测量结果表明,车里雅宾斯克空中爆炸的能量相当于400千吨的TNT,是广岛原子弹威力的30多倍。在此基础上,科学家们计算出,该流星体进入大气层时重约10,000吨,直径约18米。最重要的是,这一流星的火球和爆炸都显现出了与通古斯事件惊人的相似性。

有了全部这些数据,科学家们希望能做一次时间旅行。美国宇航局马歇尔空间飞行中心流星体环境办公室主任、天文学家比尔·库克(Bill Cooke)说,他们想用车里雅宾斯克事件“来更好地限定1908年发生在西伯利亚的事件”。

彗星和小行星都能产生足够剧烈的空中爆炸,引发能把松树和杉树连根拔起的冲击波。然而,克林说,彗星可以在同一高度上产生比小行星爆炸威力更大的破坏。

研究人员计划利用对车里雅宾斯克事件能量、爆炸高度和破坏情况的精确测量并整合对小行星残骸的分析,以此来建立一个计算机模型。一旦有了这个模型,他们就会对这一事件进行计算机模拟,之后就可以把它运用到通古斯大爆炸上。

虽然根据对激波的测量以及来自核试验的数据对其爆炸的高度已经有了很好的估计,但关于通古斯事件唯一确凿的数据仍只有地震记录和破坏程度。剩下的则都存在不确定性。“它相当于2兆吨还是20兆吨的能量?我们不知道,”克林说,“但通过利用车里雅宾斯克模型并以破坏程度来进行校准,我们将会知晓这个数字。”

而一旦科学家们知道了这个能量值,就能直接确定该物体的质量。他说:“我认为,就很多人而言,对车里雅宾斯克事件的观测结果将支持通古斯事件其实是由一颗松散的石质小行星而非彗星所引发的观点。”然而,英国伦敦帝国学院的加雷斯·柯林斯(Gareth Collins)却认为,现在就放弃彗星还为时过早。毕竟,已经知道彗星携带了许多能量,一个有说服力的例子就是苏梅克-列维9号彗星,它在1994年撞上了木星并留下了可见的伤痕。

美国桑迪亚国家实验室(位于新墨西哥州)的马克·博斯劳(Marc Boslough)已深入研究了这些数据,可能很快就会有一个明确的答案。即便在车里雅宾斯克陨击事件发生前,利用估计出的数据,他就一直在对通古斯事件进行计算机模拟。

现在,他确信能完善他的模型。通过把车里雅宾斯克事件的有关数据加入他先前对通古斯大爆炸的模拟,他说:“我认为,车里雅宾斯克事件将会增加我们之前对通古斯大爆炸模拟的可信度。”下一步将会是采用新的模型来更进一步地研究通古斯事件。

但是,如果通古斯大爆炸确实是一颗小行星所引发的话,那么一块发生爆炸的巨型太空岩石怎么会没有留下任何痕迹呢?每天有小流星体爆炸和碎裂,但直到2013年仍有一些人不愿意接受大型太空岩石也会如此的观点。

重金属

一种可能的解释就在于铁。含有大量铁的流星体往往会在其穿过地球大气层的旅程中幸存下来。以1947年坠落在俄罗斯远东地区群山中的老爷岭(Sikhote-Alin)陨石为例。它超过90%是铁,当它进入大气层后会碎裂成几块,最大的重达1,750千克。

相比之下,车里雅宾斯克的陨石则被归类为“LL型球粒陨石”,这意味着它金属含量低且铁含量尤其低。这大大削弱了这类石质流星的结构,因此它们会破裂成无数的碎片。欧洲空间局近地天体小组的负责人德特勒夫·科希尼(Detlef Koschny)说:“把一块石头和一块铁进行比较:如果你用锤子敲击它们,石头会破碎,而铁则会出现一个凹痕。”

当一颗石质流星以超音速穿行于大气中时,所产生的热量会烧蚀其自身的物质。随后它会进入到高超声速激波,在到达地面之前发生爆炸。“我们在车里雅宾斯克事件中看到了这一过程,而且根据目击者的说法这显然也发生在了通古斯事件中,”科希尼说。

车里雅宾斯克和其他火流星事件的教训是,如果你想找到些什么的话,最好尽快赶到现场。“对于通古斯大爆炸,第一次科学考察是在事发后差不多20年,”科希尼说,“但陨石会随着时间发生改变。它们会被风化,各种东西会开始在它们之上生长。一旦当它们落到地球上,就会被改变。所以,除非你收集了很多样本并在实验室里对每一样都进行分析,否则你永远也不会找到任何东西。”

但最起码,车里雅宾斯克事件可以帮助排除所有其他的理论。科希尼说:“当然,如果它是一个UFO或者是美国的秘密武器,那会更有趣,但我恐怕它大概不是。”

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