南京文化日历|震惊世界的“彗木大冲撞”

发布时间:2018-07-13

1994年7月15日,南京紫金山天文台宣布苏梅克-列维9号彗星的19颗彗核将于7月17日清晨和7月22日16时06分先后与木星碰撞。果然,1994年7月17日4时15分到22日8时12分的5天多时间内,SL9的20多块碎片接二连三地撞向木星,这相当于在130多个小时中,在木星上空不间断地爆炸了20亿颗原子弹,释放出了约40万亿吨“TNT”烈性炸药爆炸时的能量。千千万万的人亲眼目睹了人类历史上从未有过的一次天文事件,这是人类首次观测到太阳系内与行星有关的天体相撞过程。

(苏梅克-列维9号彗星的碎片)

“不速之客”的发现和到来

这颗彗星是美国天文学家尤金·苏梅克和卡罗琳·苏梅克夫妇以及天文爱好者戴维·列维1993年3月24日利用美国加州帕洛玛天文台的46厘米天文望远镜发现的,故以他们的姓氏命名。这颗彗星的运气不好,在1992年7月7日靠土星靠得太近,以致穿过了木星引力的洛希极限,被木星强大的潮汐力粉碎为21个碎片。1994年7月,这群碎片再度返回木星,苏梅克-列维9号似乎是带着复仇之心要找土星进行清算。21块碎片组成浩浩荡荡的彗星群,鱼贯而行,如同一列近200万千米长的太空列车,以每秒60千米的宇宙速度扑向木星。21块碎片对木星的撞击一直延续到7月22日。

(苏梅克-列维9号彗星其一个最大块的碎片正在撞击木星)

天文学家们推测,这颗彗星环绕木星运行也许已经有一个多世纪了,由于它距离地球太遥远和亮度太暗淡而久久未被发现。它开始时可能只是一颗从外层空间进入太阳系的普通彗星。据目前推测,太阳系外围有一个由数十亿颗彗星构成的彗星带。可能是由于过往星体产生的引力摄动的原因,不时有一些彗星脱离彗星带而进入太阳系。有的彗星像匆匆过客,只是从太阳系掠过,然后再回到外层空间,有的彗星则像哈雷彗星一样被吸进太阳系轨道作周期性运行。苏梅克--列维9号彗星显然就是被木星轨道捕捉住的一位“不速之客”。

苏梅克--列维9号彗星与木星相撞的撞击点正好在相对于地球的背面阴暗处,人们在地球上无法直接观察到撞击情况。但是木星周围有16颗卫星和两道暗淡的光环,科学家们可以观察到撞击对木星的卫星和光环产生的反光效应。此外,木星的自转周期为9小时56分钟,众多的撞击点可以随着木星的快速自转运行到面对地球的位置,使人类每隔20分钟左右就能观察到撞击后出现的蘑菇状烟云和其他效应。

彗木“亲吻”的壮观瞬间

18日3时30分,美国夏威夷冒纳凯阿火山顶上的全球最大的天文望远镜记录了彗星最大的碎片(第7块)撞击木星的经过。该碎片直径32公里,撞击释放了相当于2.5万亿吨TNT炸药的能量,产生的亮度超过了木星整体。美国马里兰大学的女天文学家露西·麦克法登说:这块碎片巨大的冲击力造成的痕迹十分明显,其落点上空出现了由尘云构成的抛物面。

19日凌晨3时26分,直径与第7块相近的第8块碎片以每秒60公里的速度飞速而来产生的能量(6万亿吨TNT)相当于地球上所有核武器爆炸能量的几倍,产生的亮度瞬间超过了整个木星,引起的抛物面般灰云达地球般大小,剧烈的爆炸造成的瞬间温度约30000℃。

19日晚6时30分,最强烈的碰撞发生了!第9块碎片与第7块大小相仿,巨大的创面位于木星南半球东北缘,留下的暗斑直径达3万公里。撞击产生的能量相当于2.5亿颗广岛原子弹。澳大利亚天文学家观测到,撞击产生的巨大火球与随之爆发出的余辉范围达3个地球那么大。美国天文学家指出,撞击改变了木星的基本外观,并在木星表面形成了黑色疤痕。"疤痕"中有多种气体混和物和大量尘埃粒子。

(木星被撞击出来的斑痕)

21日,发生最壮观的一幕:第14、15、16块碎片于4时起相隔10小时撞击在同一地区。第14块碎片以每小时21万千米的速度坠向木星,随之产生的火球上升到数百千米的高空。第15号彗核撞向木星大气纵深处,火球上升到2000公里的高度,尘云直径相当于地球的3倍。第16块碎片碰撞产生的亮度是第14块的2倍,并产生了持续15分钟的爆炸。

21日晚11时04分,上海佘山天文台观测到的木星已伤痕累累,各个撞击创面直径超过1万公里,其中最大的直径估计有3万公里,其容积大大超过地球体积(地球直径为13000公里),与此同时,木星周围的木纹型云层出现紊乱。

22日下午4时6分,最后一块碎片落地,这最后的一"吻",使历时6天的千年万载难遇的天象奇观随之落幕。美国芝加哥大学两位天文学家利用设置在南极地区的望远镜观察到,撞击木星南半球产生的火球亮度已远不如以前。通过光谱分析,证实了木星及其大气层中含有硫、氨、硫化氢等分子,但没有找到预想中的水。

此次撞击释放的总能量为二战时美军投放在广岛的原子弹能量的10亿倍。初步观测表明,彗星碎片的撞击已改变了木星的外貌。留下4个直径几万公里的深坑,其直径是地球的几倍。木星的云层留下了黑色疤痕,这疤痕需很长时间才能消去。强烈的爆炸已使木星大气层的气流和成分发生变化。

为揭示生命起源与进化提供契机

SL9彗星撞木星这个天文奇观,突显了木星为内太阳系扮演着“太空吸尘机”的角色。研究指出它的强大引力可吸掉不少彗星和小行星,木星发生彗星撞击的机会率是地球的2000至8000倍。

由于木星与地球的平均距离约6.3亿公里,彗木相撞所释放的巨大能量及木星大气与表层的环境巨变,对地球与近地空间环境几乎没有影响。但如果设想木星上具有生命及其生态系统,如果木星上也有人类文明,如果这次撞击发生在地球上,6500万年前恐龙灭绝的灾变事件又会再现。

尽管自那次通古斯大爆炸以后迄今尚未发生过外星体撞击地球的事件,但地球并不是平安无事了。天文学家们经过观测发现,在火星的外侧和木星的内侧有一个由数目众多的小行星构成的小行星带。它们一般都是按照正常轨道运行,但是总有那么一些不安分守己分子悄悄逃跑,进入近地轨道,给地球带来威胁。1989年曾有一颗小行星与地球擦肩而过,引起人们一阵紧张。

这次慧木相撞使天文学家们激动不已,它可能是望远镜发明以来,甚至是望远镜发明以前的很长时间以来,人类所能观察到的第一次大规模天体相撞。

科学家们计算,在太阳系中,像这次彗木相撞的天文奇观大约要隔数百万年乃至上千万年才会出现一次,它为人类更深刻地了解宇宙的奥秘,揭示地球上生命的起源及进化(如对恐龙的灭绝的争论)提供了千载难逢的机会。