最新研究推翻原有理论 太阳起源再度成谜
发布时间：2012-1-29 14:07
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太阳起源
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新闻来源:驱动之家 据美国国家地理网站报道，近期利用最新3D电脑技术进行的一项模拟结果给了天文学家们当头一棒，让有关我们太阳系起源最有希望的理论突然之间变得摇摇欲坠。太阳系究竟起源于何方？这个问题再次成为一个难解的谜团。 一般认为像太阳这样的恒星是和其它恒星一起形成的。这些恒星一起形成的星团或星群或逐渐扩散开去，此时恒星之间的距离会随之增大，但是也有一些恒星之间的距离反而变得更加接近。很显然的，我们的太阳是单个的恒星，因此天文学家们推测太阳的起源有两种可能：要么是形成于星群之中，之后被踢了出去；要么是它在大约45亿年前和它最初的伙伴们逐渐因自然扩散而分离了。 梅西耶67(M67)是一个直径约100光年的星团，天文学家们研究之后认为这里正是当年太阳诞生的地方。这个星团中的恒星不但在大小，温度和化学成分等方面和太阳非常相似，并且它离开太阳的距离相对而言也不远，仅有约2900光年。 然而针对这一星团的最新研究结果却显示，有关太阳起源于M67星团的说法可能是站不住脚的。计算机模拟显示，如果要想把太阳这样一颗恒星“踢出去”，并运动到今天所处的位置上，这一星团中必须至少有2~3颗大质量恒星排成一个恰到好处的角度，构成一个巨大的星际弹弓，但是这样的情况极其罕见。 即便不考虑这样的情况的出现是多么罕见，即使真的出现了，这种强大的弹射力量也将让围绕着太阳的原始行星系分崩离析而绝无可能保留下来。芭芭拉·皮切多(Barbara Pichardo)是墨西哥国立自治大学的天体物理学家，她说：“当发生这种引力不稳定事件，行星盘将会蒸发，既有的行星将获得能量并被弹射出去。” 宇宙“爆米花” 分布在我们银河系中的2000~4000亿颗恒星，究其根本，均起源于早已爆发毁灭的远古恒星留下的原始材料——尘埃和气体云以及其中丰富的化学元素。当这些云团在重力作用下自然塌缩，恒星便可能形成。在这些大批量形成的恒星中，那些具有基本相同或相似化学成分的恒星一般而言倾向于形成于同一时期的同一片云团区域。皮切多说：“这就像是爆米花。你加热良久，然后听见‘呯！呯！呯！’的声音，恒星诞生了！” 为了寻找太阳当年的孪生兄弟姐妹，天文学家们使用光谱分析法，对恒星发出的光进行分析，这样可以了解其年龄和化学成分，并将此数据与太阳的情况进行对比。到目前为止，天文学家们在相对接近太阳的周围空间只找到了两颗可能的候选恒星——天文学家们在所有可能的候选恒星数据库中进行检索，最终在距离太阳325光年的距离内锁定两颗符合条件的恒星。 根据数据库检索结果，距离最近，并且包含类太阳恒星的星团是M67。 不过这一星团距离似乎显得太过遥远，并且其年龄也相对年轻了些。一开始天文学家们并未将此视作一个非常严重的问题，因此皮切多和她的同事们开展了一项历时一年的3D计算机模拟实验，以期获得新的证据来证明太阳起源于这一星团的结论。 排除原有星团理论 此项模拟结果给出了详细的银河系模型，其旋臂结构甚至银晕和神秘的暗物质结构。在模拟中小组还考虑了M67和太阳本身所显示出了上下震荡运动——这是所有围绕银心运行的天体都显示出的运动形式，其原因是由于和周遭其它天体之间存在的相互引力作用。研究小组的目标清晰，那就是重现过去45亿年间太阳走过的历程，重现当年M67和太阳之间的相互作用。 皮切多说：“我们以为自己可以观察到M67和太阳存在于同一位置的时刻，但是我们并未观察到这样的现象。”关键的一点在于：太阳目前正以大约每小时10.8万公里的速度远离M67星团。皮切多和她的小组进行的模拟结果显示，在恰当的时间、恰当的地点，太阳曾经被M67弹射的几率是非常非常不可能的。如果要达成这样一次弹射，太阳的运动速度应当达到每小时20.9万公里，这将难以确保太阳系的安然无恙。 皮切多说：“在这一速度值下，如果行星没有被弹射出去，至少它们的轨道将会受到严重扰动而无法保持近圆形，而轨道的近圆形正是地球成为宜居行星的条件之一，也是为什么我们能够生存与此的条件之一。”如果地球的轨道偏心率比现在大得多，也就是说变得更加“扁”的话，当地球接近近日点时温度就会太高，而当接近远日点时温度又会太低，从而无法确保生命的生存。 天体物理学家侏里奥·纳瓦罗(Julio Navarro)来自加拿大维多利亚大学，他本人并未参与此项研究，他评价说：“这项研究让我们对M67作为太阳起源地的理论产生怀疑。”与此同时，尽管纳瓦罗认为确实需要进行更多的模拟实验来获得确凿的数据，但是他同时也指出这项最新的工作对于现有理论体系已经显示了巨大的杀伤力。 只要对太阳和M67星团的运动情况进行详细调查就能得到重要结果，因为一般而言，恒星被从星团中弹射出去以后将一直保持其最初的运动状态，和将它弹射出去的星团的运动状态保持一致。纳瓦罗指出：“M67的垂向运动比太阳要大5倍。这是一个严重的问题，M67的运动显然太过激烈了。”他说：“这样的情况下，你很难让人相信太阳怎么可能起源于这样一个星团之中。” 搜寻更多类太阳恒星 随着M67作为太阳最初起源地的理论被扫进垃圾堆，现在天文学家们还剩下几种不同的方案可供选择。其中一种理论认为太阳当年诞生的星群后来已经完全扩散消失而无迹可寻了。另一种理论则认为太阳起源于更加靠近银河系中心的位置，只是后来才向外侧迁移的，因为在更靠近银心的位置似乎存在较多的类太阳恒星。 然而，要想判定任何一种理论假说的真伪，天文学家们仍需要更多更详细的恒星星表和化学组分信息。瑞典乌普萨拉大学恒星物理学家本哥特·古斯塔森(Bengt Gustafsson)说：“你可以开始进行系统性的搜寻工作，找出太阳当年的孪生兄妹。一旦你真的找到了它们，你或许就可以确定它们的起源。” 目前人类最详细最全面的星表是上世纪90年代由欧空局(ESA)发射的“伊巴谷”卫星获取的，包括恒星的位置以及化学组成等信息。欧空局正准备在明年发射一颗更加先进的测量卫星“盖亚”(Gaia)，它将记录并编制一份包含数十亿颗恒星信息的迄今最全面的星表，其中约4000万颗恒星位于距离地球1000光年的范围之内，这一距离足够靠近，天文学家们将有能力测量出它们的化学组成信息。 加拿大维多利亚大学的纳瓦罗说：“不幸的是，我们至少还需要等上5年才能获得盖亚卫星的星表数据，但是从原则上来说，我们应当去努力搜寻更多的类太阳恒星，并在此过程中逐渐逼近我们所追寻问题的答案。”(文/新浪环球地理) 
8种科学的世界末日预言：宇宙的威胁过半 据英国《连线》杂志报道，2012年已经正式来临，这一年将注定载入史册，因为这是传说中的“末日之年”。但是科学已经指出，这样的末日论将注定落空，2012年将注定安然度过。但是我们的世界真的没有任何危险吗？不尽然，尽管玛雅人的末日预言是毫无根据的，12月21日也不会是世界末日，但是我们的世界有朝一日或许确实将面临严重的毁灭危机。这些末日设想与甚嚣尘上的末日阴谋论不同，它们都有着严谨的科学依据。以下就一起来盘点： 1 超级火山爆发 加州大学圣克鲁兹分校地震学家索恩·雷(Thorne Lay)说，由于某次地震引发全球断层带活动的可能性微乎其微。 这是因为一次地震活动中所释放出的能量与由于地震引发的断层带撕裂长度有关。举例来说，2004年震撼印度洋的印尼9.1级大地震撕裂了900英里 (约合1450公里)的俯冲断层带，这是有史以来单个地震事件中记录到的最大数值，显示这场地震的威力巨大。事实也的确如此：这场地震及其引发的海啸造成将近30万人死亡。 幸好，分隔不同板块之间的主要断层带并非均匀连续，其间遍布不规则区域，如断层类型的差异以及中间掺杂着的较小规模次一级板块等等，这些不均匀性都将在地震位移发生之后迅速遏制住进一步的断层移动，从而阻止更大规模的灾难发生。 然而，自然界中还隐藏着其他更加重大的危险。 索恩说：“更加可怕的情形是出现一次巨型火山爆发，就比如隐藏在美国黄石国家公园的那座超级火山。事实上，在地质历史时期黄石地区就曾经经历过超级火山爆发事件，时间大约是在200万年前以及64万年前。一旦再次出现这样规模的爆发，对于整个北美洲而言都将是一场灾难。” 超级火山爆发常常会和大规模物种灭绝事件紧密相关，如6500万年前白垩纪末期恐龙的灭绝事件。在一份采访电邮中，法国巴黎地质学研究院的地球物理学家安妮-赖斯·切尼特(Anne-Lise Chenet)提到，当时地球上发生了严重的火山爆发事件，形成了厚度超过2000英尺(约600米)的熔岩层，厚度达1万英尺(约合3000米)的世界规模最大的熔岩高原——印度徳干高原同样形成于这一时期。另外，科学家们指出大约在2.5亿年前的那场史上规模最大的生物大灭绝事件可能和今天西伯利亚地区的一座超级火山发生爆发有关。索恩说，这种超级火山爆发将释放出巨量的硫，二氧化碳和火山灰，这些物质足以改变全球气候模式，导致生态食物链崩溃，并最终引发物种大灭绝事件。 在过去的10年间，黄石巨型火山地区的地面已经缓慢上升了大约10英寸(约合25.4厘米)，这显示熔化的岩浆可能正在地下聚集。索恩认为，在其一生中，这座火山可能已经发生过十几次喷发。最近，这里的细小火山管中开始喷出水蒸气，但是地质学家们还无法确定这是否将是另一次大规模喷发事件的前兆。 
一般而言，小行星是最有可能和地球相撞的天体类型。6500万年前一颗直径约15公里的小行星撞击了今天墨西哥尤卡坦半岛附近地区，部分造成了恐龙的灭绝命运。 2004年，有科学家宣称一颗直径约275米，名为阿波利斯(Apophis)的小行星将有2%的可能性在2029年撞击地球。这一消息震动全球并引发了对小行星的探测和防御研究热潮。随后的更精确的计算显示，这颗小行星和地球发生撞击的可能性实际大约为25万分之一。 很幸运的是，看起来现在并没有类似大小的天体正位于地球运行的轨道之上。因此，用美国普渡大学行星科学家杰·梅洛什(Jay Melosh)的话说就是“我们或许是安全的，至少在接下来的数百万年内是这样”。 但是不能忽视那些体型更小的潜在威胁。美国航空航天局的专家表示，大约每100年就会有一颗直径超过50米的小天体撞击地球。这样的撞击将造成地区性的灾难，如洪水，整座城市的毁灭或农业衰败。而每隔大约10万年就会有一颗直径约1公里的天体撞击地球，这样的尺度大约相当于12座城市街区——一旦发生这样的撞击，它造成的灾难将要严重的多，并且是全球范围内的灾难：持续的酸雨将毁灭农作物，大量漂浮的粉尘将隔绝阳光，爆炸和大火将毁灭一切。 根据美国加州大学圣克鲁兹分校行星科学家埃里克·艾斯旁(Erik Asphaug)的说法，为了充分了解我们所面临的来自宇宙的威胁，科学家们正在严密监视整个太阳系空间，搜寻任何正朝着地球飞来的物体。到目前为止他们已经找到大约900个直径大于1公里的小天体，其运行轨道和地球相交，而据估计，这样的天体总数大约有1000颗。不过幸运的是，计算显示到目前为止似乎没有任何一颗这类天体将会和地球发生撞击。 艾斯旁说：“这些被发现的天体和地球在最近的未来发生撞击的可能性非常非常小，但是这并不意味着我们是100%安全的。”因为我们几乎不可能确保找到全部会撞击地球的潜在小天体。他说：“永远存在一些不确定性，我们必须与其共存，或者死去。” 
3 彗星撞击 这样的不确定性有一部分源自小行星的姊妹——彗星。这两者的区别在于：小行星主要组成成分是岩石和金属，而彗星的主要成分则是冰和尘埃。10月20日，哈特利-2号彗星运行到距离地球仅1100万公里处，这是近100年来彗星最接近地球的距离之一。 艾斯旁说：“彗星尤其危险，因为它们来自太阳系边缘地区，具有极高的速度。”他说，当彗星掠过地球近旁时，由于地球的引力加速作用，其速度高达每小时10万英里(约合16万公里)。一旦发生撞击，撞击体的运动速度越快，其撞击时释放出的动能就越大。对于被撞击的地球而言，这当然也就意味着更大的伤害。对于人类而言，这或许就将意味着毁灭。而雪上加霜的是，要想提前找到隐藏在外太阳系中的彗星困难重重，因为这些小天体非常“黑”，反光率很低。 不过，当它们运行到距离地球约3.9亿英里(约合6.3亿公里)处时，情况将发生改变：在这一距离上，太阳的热量开始加热彗星表面，使其释放出尘埃和气体构成的明亮彗尾，变得非常明显而容易被找到。 假设科学家们能够开发出一套有效的方法能够发现远在木星轨道外侧，正飞向我们的彗星，那么地球上的工程师们将拥有10年的时间设计方案，准备应对这样一场潜在的灾难性事件。 不过艾斯旁也承认如果真的发现一颗直径10公里的冰雪球径直朝地球冲来，我们似乎并没有多少方案可供选择，除非“用核弹炸毁它”。 
根据美国加州理工学院地球生物学家乔·克什维克(Joe Kirschvink)的观点，另一项对地球的潜在威胁正隐藏在一些不起眼的小小藻类之中。他提出了一种可能性，即一种广泛分布在潮湿地表，湖泊，海洋和土壤中的藻类：硅藻，将可能导致地球大气成分发生灾难性的改变。 和其它许多藻类一样，硅藻也通过光合作用将二氧化碳合成为可为机体使用的糖分。在光合作用的过程中，硅藻利用太阳提供的能量将水分子打碎，形成氢气和氧气，其中氧气是其它生物生存必不可少的物质。 但是如果某种硅藻变种不能利用水分子或者其它环境中的替代物，如铁或氢元素来完成其生命活动，那么它们可能将会转而利用盐(氯化钠)作为原料。这样的结果是释放出剧毒的氯气。假定硅藻们释放出的氯气没有杀死它们自己，并且它们的生长没有受到遏制，那么这种藻类将出现爆发性增长，并在此过程中释放出足以致命的有毒气体。 克什维克说：“这种可怕的情况如果持续，只需数百万年它就可以毁掉整个地球。” 如果这种硅藻灾难成真，那么这就将成为地质历史上第二次由于一种微小生命体而给全球的生物带来灭绝的浩劫。上一次类似的事件发生在大约23.5亿年前，当时一种名为蓝菌的细菌首次进化出了进行光合作用的能力。由于蓝菌的作用，原始地球大气中的氧气含量急剧上升，而之前的地球大气则主要是二氧化碳，这样的改变对于那些厌氧生物而言无疑是一场灾难。 克什维克说：“对于当时的地球环境来说，氧气是一种新鲜事物。”而如果今天的硅藻决定发起“第二次氧气危机”，那么基本上是没有什么力量能够阻止它们的——在这场战争中它们拥有其它大部分生物所不具备的特殊优势：它们不需要依赖氧气存活。 不过幸运的是，在我们这颗蓝色星球上，这种微生物赖以进行光合作用的原材料：水非常充沛，因此在这样的情况下，这些小生物也没有必要转而变成释放氯气的“魔鬼”。 
5 致命病毒 在很多电影中都曾经描述过一场席卷全球的致命疫病。而在真实世界中，这样的可能性并非完全没有可能，如每个人都知道的H5N1高致病性禽流感。 不过当然并不是每个人都会不幸感染这种可怕的病毒，但是前一段时间美国和荷兰的科学家们已经在雪貂的身上对其进行相关基因改造研究，使得这种本已致命的病毒更加危险。在基因改造进行之前，这种病毒仅能通过接触传染，但是经过基因改造之后的病毒可以在空气中存活并在雪貂个体之间传播而无需直接接触。这样的研究项目一经曝光立即激起了公众的恐慌和愤怒，人们担心这些变异病毒会从实验室中泄露，从而造成严重后果。 但是，这样的病毒传播会成为世界末日吗？或许不会。这是皮特·卡托那(Peter Katona)的观点。他是美国加州大学洛杉矶分校的研究人员，其专业领域便是生物恐怖主义防范。他认为这样的病毒事件并不太可能造成毁灭性事件，不过他也承认这样的事件确实将是一场“可怕的浩劫”。 对于这种观点，加州理工学院的病毒学家艾里斯·黄(Alice Huang)表示赞同，她说：“某一种特定种类的病毒不太可能杀死全世界所有的物种，因为不同物种所具备的基因多样性确保了至少将会有一部分物种对于这种病毒具有免疫力。” 即便是前面提及的那种经过实验室基因改造的H5N1高致病性禽流感病毒变种，它也只有5个变异种，并且这种变异幅度都不算太大，因而人群对于这一病毒毒株在某种程度上拥有一定的免疫力，因此它将很难造成人类作为一个物种的“灭绝”。 她说：“如果一种病毒想要杀死整个地球上所有的人类，那么它必须造成迅速的死亡，最长不应超过1周。”之所以如此，是因为一旦病毒感染超过1周以上，人体的免疫系统将回过神来，开始对病毒做出反应并杀死入侵病毒。并且，这种病毒还必须能够迅速传播，几乎在同时感染全世界大部分的人口。 她说，想象一下这样的情景：要想达到这样的效果，除非是你派出数千架无人机，飞行到全球每一个有人居住的角落散播病毒气凝胶，才有可能做到一次性让几乎所有人口都感染这种病毒。 或者，除非出现这样的情景：那就是某一种超级病毒隐匿在冰层之下或洋底热泉喷口附近，这些致命病原体在此生长繁殖。然后由于某种突发的超级自然灾难，这些病毒被一下子释放出来，造成大规模感染和死亡。 当然，请不要沉浸在上面的描述之中，因为这纯属幻想。黄女士指出，所有这些情形在现实生活中都是非常不可能出现的。甚至在科幻小说中，往往某种致命病毒也是从外太空来的，而非上面所描述的那些途径。 
超新星爆发是宇宙中最强大的爆炸事件。根据美国航空航天局的估算，其在一瞬间释放出的能量几乎相当于太阳在100亿年内释放的能量的总和。 这样的超新星一般分为两类，一类是超大质量恒星在走完其500万~2000万年生命历程后，其核心发生重力塌缩，另一种就是所谓的1a型超新星，这是一颗白矮星的致密核心密度进一步升高时引发的剧烈爆炸。 根据美国俄亥俄州立大学天文学家托德·汤姆森(Todd Thompson)的说法，在我们的银河系中，大质量恒星核区塌缩的情况要比1a型超新星的案例多出2~4倍。并且，在我们的银河系中大约每隔100年左右就会发生一起核区塌缩引发的超新星爆发案例。幸运的是，所有这些爆发中绝大部分都发生在安全的距离范围内，距离地球至少都有5~10个秒差距(约合 16.5~33光年)。在这样的距离上，地球是安全的。 假设这种超新星爆发出现的位置在银河系中是随机的，那么对于地球而言，大约每50亿年将会遭遇一次破坏性的超新星爆发事件。不过事实上由于银河系是一个由旋臂结构构成的整体，并且绝大部分超新星爆发都发生在旋臂之中，而地球会不断进出这些旋臂结构，因此，正如汤姆森所指出的那样：“事实上每当我们进入一个旋臂结构时，我们都有可能遭遇距离在10个秒差距危险范围之内的超新星爆发事件。这样的事件发生的几率约为1亿年一次。” 一旦遭遇此类剧烈的宇宙爆发事件，我们将会面临强烈的X射线和宇宙射线辐射风险：高能电子，质子和α粒子。这些粒子都几乎以光速运行，另外还有高能伽马射线，这种射线拥有极高能量，足以杀死细胞。 超新星爆发释放的剧烈辐射将摧毁地球的臭氧层，从而导致更多的紫外线抵达地面。这样的结果是皮肤癌患病率的急剧上升，并导致细菌和浮游生物的大量死亡，甚至导致地球进入一个新的冰期。 
7 轨道变化 地球围绕太阳的公转轨道发生改变也将危及地球上的生命。在太阳系中木星是质量最大的行星，其巨大的引力甚至会对其它各大行星的轨道运行构成影响。比如，经过数百万年之后，木星的引力作用将让水星轨道的偏心率增加，其远日点将更远，近日点将更近。 根据一项2008年发表在《天体物理学报》上的论文，随着水星的轨道偏心率继续增大，水星将最终难逃坠入太阳灰飞烟灭的命运。并且，这一变化还有更加严重的后果，那就是水星的轨道最远处将越过金星轨道。加州大学圣克鲁兹分校天文学家格里格·劳林(Greg Laughlin)说：“很快这就将导致一场真正的灾难。”劳林是这份发表于2008年的论文的作者之一。他说：“水星和金星一旦发生致命相撞，火星将被踢出太阳系。” 当然，还有最坏的情况，那就是水星和地球发生相撞。这样一次撞击将彻底摧毁地球，尽管地球几乎要比水星大上20倍，仍将难逃厄运。 对于劳林这样的行星地质学家来说，行星轨道发生的轻微变化都将增加一份潜在的危险。不过不要太过担心，根据计算，以上这种情形在未来50亿年内发生的可能性低于1%。 
美国航空航天局行星学家克里斯·麦克凯(Chris McKay)警告说：“即便地球逃过了和水星的相撞，最终还是难逃被太阳吞噬的命运。”太阳在过去40多亿年间持续发光发热，其能量的来源是其核心区的氢 -氦核聚变反应。随着太阳逐渐变老，太阳的温度将变得越来越高，越来越亮。 在大约10亿年之内，科学家们预计太阳的亮度将增加大约10%。这增加的额外热量将让地球地表温度升至200华氏度(约合摄氏93度)以上。海洋将会消失，现有的气候模式将崩溃。墨西哥瓜纳华托大学天体物理学家克劳斯-皮特·施罗泽(Klaus-Peter Schrœder)形象地说：“那时候一切的高档房产都将变得一文不值，我们将不得不外出寻找另一颗新的行星定居。” 那些不想搬家的人只能指望施罗泽的同事，英国苏塞克斯大学天文学家罗伯特·史密斯(Robert Smith)的观点最终被证明是正确的。史密斯指出，天文学家和工程师将或许将有能力改变并扩大地球的轨道半径，使之逃离被太阳吞噬的厄运。具体方法就是利用时不时进入内太阳系的小行星。 通过改变飞过地球附近的小行星的轨道，使之从地球的前方擦过地球，这样它的动量就会有一部分转移到地球身上，这就等于给前进中的地球“加速”了一把。地球的公转速度加快就意味着地球的轨道半径也将随之变大。如果能坚持这样做长达数百万年，到时候地球的轨道半径将能够扩大5%左右，这就将意味着减少 10%左右的太阳热量。 然而即使是这样做了也只是延缓了地球被太阳摧毁的时间而已。再过大约70亿年，太阳将变成一颗红巨星，其体积和亮度将远远超过现在的太阳。麦克凯说：“那时候的太阳的体积将变得极其巨大，地球轨道事实上将位于太阳体内。”并且除非我们扩大地球轨道的努力十分成功，否则地球几乎将不可避免地被太阳巨大的火焰和高温彻底吞噬。 施罗泽说：“尽管我不信教，但是很多预言的实现或许确实需要一些时间。”他开玩笑说：“《圣经》中提到世界最终将毁于一场终极烈焰，看起来这种说法还是有一点根据的。”(文/新浪科技) 
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