對(duì)于地球上的人類來(lái)說(shuō)歧蕉,最可怕的末日景象之一可能就是地球被快速移動(dòng)的巨大彗星或小行星撞擊。這樣的天體會(huì)以巨大的力量撞擊地球康铭,以至于造成毀滅性的災(zāi)難惯退,就像2013年的車?yán)镅刨e斯克事件或1908年的通古斯事件那樣,可能會(huì)造成數(shù)百萬(wàn)人死亡从藤,并造成數(shù)十億美元的財(cái)產(chǎn)損失催跪。更大天體對(duì)地球撞擊產(chǎn)生的影響可能更大,比如大約6500萬(wàn)年前造成恐龍滅絕的那次夷野。
圖1:2013年2月懊蒸,流星擊中了俄羅斯車?yán)镅刨e斯克市,這是自1908年發(fā)生通古斯卡事件以來(lái)地球上發(fā)生的最大規(guī)模悯搔、最猛烈的天體撞擊事件
盡管如此骑丸,地球所經(jīng)歷的撞擊依然無(wú)法與木星相提并論,后者是太陽(yáng)系中受天體撞擊次數(shù)最高妒貌、受影響也最大的天體通危。那么,為何木星會(huì)成為頻繁撞擊的“靶子”苏揣,這是因?yàn)槠滟|(zhì)量太大的緣故嗎黄鳍?畢竟,木星的質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)系中所有剩余行星平匈、衛(wèi)星框沟、小行星藏古、柯伊伯帶和奧爾特云的總和。換句話說(shuō)忍燥,木星只是因?yàn)樗翘?yáng)系中最大的目標(biāo)而被頻頻撞擊嗎拧晕?
圖2:2019年8月7日拍攝的木星圖片顯示,木星南半球有明亮的白色瞬態(tài)閃光梅垄,這是自1994年舒梅克-列維9號(hào)彗星撞擊太陽(yáng)系最大行星以來(lái)的第七次撞擊
撞擊木星事件層出不窮
2016年3月17日厂捞,兩名業(yè)余天文學(xué)家格利特·科恩鮑爾(Gerrit Kernbauer)和約翰·麥克隆(John Mckeon)碰巧在觀測(cè)木星并記錄成像數(shù)據(jù)時(shí)队丝,發(fā)現(xiàn)這顆氣態(tài)巨星的邊緣出現(xiàn)過(guò)一道令人驚訝的閃光靡馁,而唯一能產(chǎn)生這種閃光的原因就是發(fā)生了撞擊事件。盡管閃光比其他現(xiàn)象更容易受到關(guān)注机久,比如最近對(duì)月球的撞擊臭墨,但木星不僅比其他行星受到的撞擊次數(shù)更多,而且比太陽(yáng)系中任何已知天體受到的高能撞擊也更多膘盖。
1994年6月胧弛,蘇梅克-列維9號(hào)彗星(Shoemaker-Levy 9)解體并與木星相撞,得益于對(duì)引力的理解侠畔,科學(xué)家們提前1年就已經(jīng)預(yù)測(cè)到該事件结缚。盡管這些碎片與木星的碰撞持續(xù)了6天,但它們使木星表面陷入黑暗長(zhǎng)達(dá)數(shù)月時(shí)間软棺。在分裂成20多塊碎片之前红竭,原始彗星的直徑大約為5公里,這與撞擊地球码党、導(dǎo)致恐龍滅絕的那個(gè)天體差不多大小德崭。
2009年7月,業(yè)余天文學(xué)家安東尼·韋斯利(Anthony Wesley)在木星上發(fā)現(xiàn)了與地球大小相當(dāng)?shù)暮邳c(diǎn)揖盘。這個(gè)黑點(diǎn)很可能是由直徑在200公里到500公里的小行星撞擊造成的眉厨,其釋放的能量可能是通古斯事件的數(shù)千倍。
圖3:木星撞擊留下了巨大的傷疤兽狭,在可見光下可以看到很大的黑點(diǎn)憾股,但在紅外線下可以看到亮點(diǎn)
在2010年前后,木星撞擊事件似乎非常頻繁箕慧。2010年6月服球,韋斯利與克里斯托弗·戈(Christopher Go)分別觀察到木星撞擊事件。盡管閃光只持續(xù)了兩秒鐘颠焦,但撞擊木星的天體質(zhì)量約有500到2000噸斩熊、直徑在8到13米之間。據(jù)稱伐庭,木星可能每年都會(huì)被幾個(gè)這種大小的天體撞擊粉渠。
僅僅幾個(gè)月后分冈,也就是2010年8月,木星上又發(fā)生了撞擊事件霸株,造成了規(guī)模稍小雕沉、強(qiáng)度較低的閃光,但其釋放的能量可能與車?yán)镅刨e斯克事件相差無(wú)幾去件。鑒于科學(xué)家目前對(duì)木星的了解坡椒,我們實(shí)際上可以開始對(duì)撞擊它的物體進(jìn)行分類。
還有很多其他的撞擊事件:2012年9月尤溜,丹·彼得森(Dan Petersen)在木星上觀測(cè)到另一次“閃光”倔叼,天文學(xué)家喬治·霍爾(George Hall)甚至捕捉到了它的視頻」常科學(xué)家們確定撞擊天體的大小與2010年8月的那次大致相同缀雳,直徑小于10米。最近幾年梢睛,比如2016年3月、2018年5月和2019年8月识椰,木星都曾遭到天體撞擊绝葡,襲擊者的直徑介于8米到20米之間。
木星體積太大最顯眼腹鹉?
很可能其他行星也會(huì)受到撞擊藏畅,但是所有的數(shù)據(jù)都表明,木星受到撞擊的頻率比任何其他行星都要高功咒。這到底是為什么愉阎?
圖4:地球和木星的體積對(duì)比。從橫截面積來(lái)看力奋,木星的橫截面積是地球的125倍榜旦,這將導(dǎo)致小行星和彗星撞擊火星的幾率是地球的125倍,但實(shí)際頻率要高得多
毫無(wú)疑問(wèn)景殷,你首先要考慮體積因素溅呢。當(dāng)我們討論任何行星受到撞擊的頻率時(shí),最簡(jiǎn)單的估計(jì)是把三個(gè)因素疊加起來(lái):撞擊天體(彗星猿挚、小行星咐旧、流星等)的速度、可以相互作用的天體數(shù)量密度以及它們可能撞擊的橫截面绩蜻。
經(jīng)過(guò)木星與地球的彗星和小行星的速度幾乎完全相同铣墨,它們的密度也大致相同。由于木星離小行星帶更近办绝,所以遭遇小行星撞擊的可能性更高伊约。但是橫截面卻大不相同:木星的直徑大約是地球的11.2倍姚淆,這意味著它的橫截面大約是地球的125倍。
然而碱妆,更大的撞擊頻率不能僅用體積大小和橫截面來(lái)解釋肉盹。2009年對(duì)木星的撞擊來(lái)自比美國(guó)亞利桑那州巴林杰隕石坑更大的天體。據(jù)估計(jì)疹尾,這類撞擊在地球上大約每隔1萬(wàn)到10萬(wàn)年才會(huì)發(fā)生一次上忍。單就其體積而言,科學(xué)家們預(yù)計(jì)這種規(guī)模的撞擊木星每100年也不會(huì)遇到一次纳本。然而窍蓝,在過(guò)去的25年里,我們已經(jīng)看到了木星遭到至少2次大規(guī)模撞擊繁成。
這表明了另一個(gè)令人不安的事實(shí):如果地球被這些體型龐大的天體撞擊的頻率與木星同樣高吓笙,那么我們不僅每100年就會(huì)看到巴林杰隕石坑規(guī)模的撞擊,而且滅絕級(jí)別的事件發(fā)生的頻率將是實(shí)際發(fā)生的數(shù)千倍巾腕!
這顆導(dǎo)致恐龍滅絕的小行星在6500萬(wàn)年前撞到地球上面睛,撞擊面約有5到10公里寬,而舒梅克-列維9號(hào)彗星1994年撞擊木星時(shí)尊搬,其大小和釋放的能量與此都差不多叁鉴。1994年,我們真的只是碰巧看到了五十萬(wàn)分之一的撞擊幾率嗎佛寿?這是極不可能的幌墓。相反,我們必須考慮木星與地球不同的另一個(gè)主要方面:引力冀泻。
質(zhì)量高引力大“招風(fēng)”
行星并不只是靜止于太空中常侣,等著其他天體來(lái)撞,它們會(huì)以一種與質(zhì)量成正比的方式扭曲時(shí)空本身的結(jié)構(gòu)弹渔。行星的質(zhì)量越大胳施,它對(duì)周圍所有物體、正在下落的物體和附近物體的引力就越大捞附。相比之下巾乳,當(dāng)我們將其放在木星附近觀察時(shí),地球的引力顯得相當(dāng)弱小鸟召。如果某個(gè)天體以10千米/秒或更低的速度緩慢地從地球附近經(jīng)過(guò)胆绊,地球的引力場(chǎng)會(huì)很好地把它吸引過(guò)來(lái)。但小行星的速度可達(dá)17千米/秒或更高欧募,彗星的運(yùn)動(dòng)速度則超過(guò)了50千米/秒压状。換句話說(shuō),地球引力場(chǎng)并不能幫我們把物體吸引過(guò)來(lái)。
但是木星的質(zhì)量是地球的317倍种冬。它的半徑很大镣丑,只要物體相對(duì)于它的運(yùn)動(dòng)速度小于50千米/秒,它就能將其引向附近娱两。換句話說(shuō)莺匠,每顆小行星和大多數(shù)經(jīng)過(guò)木星附近的彗星都有被這個(gè)巨大星球的引力拉向碰撞軌道的風(fēng)險(xiǎn)。
圖5:星正在吞噬其最大的衛(wèi)星木衛(wèi)三十兢。與太陽(yáng)系中所有其他行星不同的是趣竣,木星具有如此巨大的引力,以至于經(jīng)過(guò)它附近的小行星和彗星都很可能被它的引力勢(shì)阱所吸引旱物,并與我們太陽(yáng)系中最大的氣體巨星相撞
的確遥缕,木星的體積比地球大,而且這種增大的體積可將碰撞頻率提高100多倍宵呛。但實(shí)際上单匣,木星遇到的撞擊幾率比這個(gè)數(shù)字還要高數(shù)百倍。這是為何宝穗?因?yàn)槟拘堑囊ψ阋晕罅康腻缧呛托⌒行强拷С樱@是地球無(wú)法做到的。木星如此頻繁地受到撞擊逮矛,是由于引力的綜合作用虎忌,以及距離太陽(yáng)更遠(yuǎn)的物體速度更慢因此更容易被捕獲所致。
體積確實(shí)很重要橱鹏,但沒(méi)有引力那么重要。特別是堪藐,相對(duì)于這顆氣態(tài)巨星附近天體的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)說(shuō)莉兰,引力所起的作用最大。太陽(yáng)系中唯一能更好地捕捉小行星和彗星的天體就是太陽(yáng)礁竞,但木星的捕捉能力緊隨其后糖荒。與人們普遍認(rèn)為“木星似乎根本沒(méi)有保護(hù)太陽(yáng)系內(nèi)部”的觀點(diǎn)相反,它實(shí)際上充當(dāng)了“出氣筒”模捂,用來(lái)吸引那些本來(lái)不會(huì)擊中任何東西的天體捶朵。