地球的灾变和文明初探
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太阳是太阳系唯一的恒星，也是唯一的能源基地。太阳的寿命约为150亿年，现在，它已度过了50亿年进入中年期，正处于稳定的主序恒星阶段，停留在此阶段的时间大约是100亿年。太阳上剧烈的热核聚变反应及其产生的全部辐射场、引力场等直接影响着太阳系的大行星及其他所有小天体。对人类来说，最关注的首先是对地球的影响和作用。太阳上物理状态无不直接或间接影响地球物理环境和生态环境的变化，如日震、黑子活动、耀斑、磁暴、太阳风等等，其中的奥秘有待进一步揭开。现在，专门研究太阳的太阳物理学已悄然兴起。
早在17世纪初开普勒就认为，在火星与木星之间过于宽阔的地带应当有一颗未知的行星。1801年，意大利天文学家在这个地带发现了第一颗小行星，直径约1000千米，取名谷神星，以后陆续有新的发现。截止到2009年4月9日，在这个地带已确认轨道，并获得国际永久编号的小行星已达212999颗。这些小行星的成因至今还难有定论，但是探测和研究这些小行星却具有非常重要的意义：
第一，太阳系的演化研究。小行星质量很小，不论如何形成，其内部热能早已丧失，它没有能力改变自身的形态和物理特征，因此，它可能保存着太阳系演化早期的大量信息，是宇宙标本物质。
第二，宇航安全或宇航中间停靠站。穿过小行星带的行星际飞行，要避开小行星的撞击，必须知道它的轨道。对于有些较大的小行星，可以考虑利用它的宇宙速度做搭载或做中间停靠站之用。
第三，资源价值。有的小行星富含对人类有用而地球上稀少的矿物，可考虑开采利用或拖回地球使用。据美国《科学》周刊报道，小行星1986DA，直径213千米，质量200亿吨，估计含铁100亿吨、镍10亿吨、黄金1万吨、铂10万吨等。
第四，避开撞击地球的可能性。绝大多数小行星都在小行星带内绕太阳运行，不会和地球相撞。但有少数轨道特殊的小行星的近日点深入到火星、地球、金星甚至水星轨道内，被称为“近地小行星”。它们在运行过程中可能与地球相撞或因靠近地球而被地球引力拉拽，坠向地球形成撞击事件。
迄今，最负盛名的小行星撞击地球事件为：
第一，6500万年之前，一颗直径约10千米的小行星撞击地球，使生态系统发生重大灾变，导致统治地球生物界长达1.6亿年之久的恐龙家族在短期内灭绝。20世纪90年代，资源卫星探测到墨西哥南部海域有一直径160千米。180千米的陨星坑，经海底蛙人取样分析，发现铱的含量反常，是曾经遭受小天体撞击的证据之一。地质钻探还找到撞击时形成的玻璃陨石，经对样品做同位素年代测定，恰为距今6500万年之前。20世纪70年代以来，包括古生物学家在内的科学界已经普遍接受这一说法。
第二，近年发现，2.5亿年前的二叠纪末期地球上曾发生过一次直径8千米～11千米的小行星撞击事件，导致地球上生物大灭绝，约90％的海洋和80％的陆地动植物从地球上消失。已探测到遗留的撞击坑位于现在的澳洲海岸附近的海洋中，直径约200千米。
科学家认为，发生如此激烈撞击事件的概率是每1亿年发生一次，而直径1000米级的小行星撞击概率为100万年一次，直径100米级小行星撞击概率为10000年一次。
1994年7月17-22日，发生了一次人类有史以来所观测到的太阳系天体的最大撞击事件。名为苏梅克一列维的彗星分裂为21块，连珠炮似的撞入木星大气层，速度达到每秒60千米，比炮弹的速度大10倍以上。受冲击被加热的彗星物质，混合着来自木星大气的高温气体形成烟柱，高达3000千米以上，散落物又坠入木星大气层，在木星表面留下21块黑色疤痕。其中最大的是第七块彗星碎片，撞击的伤痕在木星南部表面，直径达2万多千米，比地球的直径还大。从第一块碎片开始撞击到最后一块碎片的撞击，共持续了107小时45分。21次撞击的总能量相当于40万亿吨TNT炸药爆炸的能量，约相当于40万颗氢弹爆炸释放的能量，瞬间最高温度可达到30000℃。地球上的天文学家早在1年多前就对这次撞击事件做出了相当准确的预报，误差不超过20分钟。这次的彗木撞击事件，难道是上帝对地球人类发出的善意警示吗?!
人类有文字记载的文明历史还不到10000年，这期间还没有遭遇到严重撞击事件，但近地小行星对地球的威胁已绝对不容忽视了。20世纪80年代以来，以美国帕洛玛山天文台“小行星和彗星巡天搜索”计划为代表的国际监测网正在形成，执行国际“近地小行星研究”计划，自1997年-2008年9月18日，已发现并获得正式编号的小行星97466颗，数量列世界第一。未来10年之内，计划将监控所有直径大于100米的小行星，使地球成为一颗设防的星球。中国紫金山天文台在江苏盱眙观测基地投资近2000万元，建成的1.04／1.2米施密特近地天体探测望远镜已于2007年投入使用，监测能力排名世界第五位。
多年来，天文学界曾一致认为银河系属于旋涡星系，有五条悬臂：英仙臂、猎户臂、人马臂、南十字臂和矩尺臂。但据斯皮策空间红外望远镜2008年6月公布的观测资料显示，银河系的银盘中只有二条主要旋臂：盾牌一半人马臂(即南十字臂)和英仙臂，其余较小的三条旋臂是猎户臂、人马臂和矩尺臂。银河系中心区属棒状结构，棒长2.7万光年，与太阳―银心连线相交约44°角。因此，银河系应属于棒旋星系类型。太阳系的位置在猎户臂内侧，距银心2.8万光年，绕银心公转周期长达2.7亿年，线速度220千米／秒。与此同时，太阳系还在厚约5000光年的银道面有上、下振荡的运动，这种运动的周期为6200万年。银河系中的大多数恒星是在旋臂中诞生的，大质量恒星的寿命只有几千万年，短暂的寿命使它走不出旋臂就消亡了，在旋臂外几乎看不到它的踪影。而类似太阳的小质量恒星，其寿命在100亿年以上，它们才有足够长的时间在振荡运动中进出旋臂。迄今，太阳已经多次穿越银河系的悬臂，据推算，太阳差不多有6000万年处在旋臂之内，8000万年处在旋臂之外。
银河系旋臂对于太阳系行星的环境会产生什么影响现在尚无确切结论，但一些事实却非常值得人类思考：6500万年前恐龙灭绝的时期，太阳系正处在旋臂之外；而人类形成并进入文明的年代，太阳系正处在旋臂之中。这一事实是否意味着处在旋臂之内对生命的繁衍更为有利?我们现在处于猎户臂里，至少还将在其中穿行2000万年。银河系中的恒星除做绕银河系中心的公转运动之外，还有自身独立的运动，太阳还正携带它的家族向着“奔赴点”(也称“向点”)――武仙座方向运动，速度为19.7千米／秒。地球则以1.5亿千米半径的螺旋式运动轨迹，承载着人类现代文明和所有物种的繁衍前行。
现代地质学家普遍认为，地球上曾有过三次大冰期：第一次是距今6亿。7亿年前的震旦纪大冰期；第二次是距今2.5亿～3亿年前的石炭一二叠纪大冰期；第三次是距今200万年以前的第四纪大冰期。每一次冰期，全球气候严寒，冰盖绵延，冰河遍地。古生物学研究表明，在三大冰期中都有生物存活，震旦纪只有原始藻类的存活遗迹，而其后的二个大冰期都有高级生物生存的证据，人类的进化便是在第四纪大冰期中完成的。在整个大冰期中，又出现过五次亚冰期和夹在其中的间冰期时代，在地球上形成了五度寒暖交替。全球人类文明史是在约1万年前开始的间冰期时代发育成长的，而1万～10万年前的原始人则生活在气候严寒的亚冰期中。因此，人类的历史已经历了五次寒暖交替的考验。亚冰期时代，在与严寒做激烈拼搏的条件下，原始人类得以保存并有所发展。间冰期时代，气候温和，生物繁衍，人类在经历了亚冰期的严峻锻炼之后，获得了有利于生产和改进生活条件的能力，得到了更大发展，逐渐走向文明。
我们现代人类有幸生活在一个间冰期时代，但现代间冰期将在多久之后进入下一轮亚冰期，这是当前人类最为关心的重大问题，但当今人类现在还没有可靠的预测证据。而这种轮回的灾变和文明，又是否与太阳系在银盘上因振荡运动而处在旋臂内外有关?这是人类值得进一步深入探索的新课题。
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