當彗星分裂時，碎片如果撞上地球可能會造成毀滅性的破壞

彗星分裂是當下的實時話題。星際彗星鮑裡索夫彗星（2I/Borisov）剛剛分裂成至少兩塊。儘管那顆彗星在太陽系外加速，從未被再次觀測到，它們中的大多數沒有離開太陽系，而是圍繞著太陽旋轉並一次又一次地回到太陽系內部。

一篇新的論文檢驗了碎成片的彗星對地球的潛在危害。作者證明出彗星碎裂可能參與塑造地球上生命的潮起潮落。這可能再次發生。

在太陽系的深遠歷史中，曾有過比現在多得多的彗星。沒有人知道到底有多少，但彗星包含大量的水冰，科學家大體上認同地球獲取水的其中一種方式就是來自很長一段時間內的大量彗星撞擊。

一篇2019年的論文著眼於彗星對地球構成的現代威脅。標題為「來自彗星碎片的風險。」論文在英國皇家天文協會的月報上發表，唯一作者是位於北愛爾蘭阿爾馬天文臺和天文館的W.M. 納皮爾。

納皮爾當他在論文的介紹部分提及新仙女木邊界（YDB）時就開門見山。新仙女木期是發生在大約12900到11700年前的一段冰期。地質證據表明北半球在那段時間急速冷卻。

這張圖片展示了由代理溫度確定的溫度變化，取自格陵蘭島晚更新世和全新世初期的冰層的中部區域。圖片來源：美國地質勘探局，維基百科

新仙女木期是地球歷史上值得關注的一段時期。它曾是地球變暖的幾個幹擾之一，那次變暖始於大約25000年前。研究人員一直想弄明白是否是某種天體導致了新仙女木冷凍期，因為在北半球（發現的）來自那個時期的大量鉑塵。

正如納皮爾在論文中寫到的，天因（的設想）「…受到邊界處存在於整個北半球三十處地點的富含鉑的高純度的塵土支持。」他還提到「疑似撞擊物例如玻璃狀微球粒，納米金剛石，以及估計十百萬噸的磁性球粒（的發現）被認為是撞擊源。」

這些是俄羅斯西伯利亞波皮蓋隕石坑裡的納米金剛石。圖片來源：攝自大藤裕明-自然雜誌，維基百科

納皮爾還提到了與鉑結合的動植物群快速變化，天體撞擊的其他跡象以及氣候的急速冷凍的證據。他還引用了同時期大規模山火的證據，當時地球上多達10%的生物量都在幾個星期，或許僅僅幾天的時間裡燃燒了。

某種意義上說，這只是支持撞擊事件是導致新仙女木冰凍期的證據中的冰山一角。納皮爾在他的論文中還引用了許多其他研究。

這些背景帶我們來到他論文的主幹：彗星破裂對地球構成威脅並導致了過去的氣候劇變的命題。納皮爾並不是第一個研究這個（議題）的學者。有很多關於同一議題的研究論文，今日宇宙過去幾年就涵蓋了其中幾篇。

納皮爾他自己還就這一議題寫了其他論文。他2010年在皇家天文學會月報上發表了論文「舊石器時代的滅絕和金牛座情結」。在那篇論文中他列出一顆巨大的，50到100千米的彗星破碎，其中一部分撞上地球的證據。撞擊，他表明，導致了極速的冷卻以及金牛座流星雨。

他還在那篇論文中寫道「流星雨中的亞千米體可能在人們擔心的時間尺度上造成最大區域範圍內的撞擊風險。」

那仍是他的擔憂，他的新論文也支持了這點。但這篇論文試圖變得更明確。他寫道：「這篇論文的目標是去更細節地模擬祖彗星的分解，看看在當時的天文環境和地面記錄之間是否可以做出合理的匹配；並因此，更廣泛地，討論這種彗星在過去的氣候變化中扮演的角色。」這種類型的很多研究關注彗星恩克，又名2p/Encke。這是一顆1786年被首次記錄的周期性彗星。很多研究者想知道恩克是否導致了諸如新仙女木冰凍期之類的地表事件。甚至有一些證據表明通古斯大爆炸是彗星恩克的其中一塊撞擊地球的結果，以至於我們現在看到的恩克只是它原先大小的一部分。

這張照片，由美國國家航空航天局的斯皮策太空望遠鏡在紅外光下製成，展示了彗星恩克發光的核心區域以及彗星沿其軌道路徑散落的明亮塵埃痕跡。來源：美國國家航空航天局

這帶我們來到了這項研究的關鍵部分。彗星分裂，這我們知道。彗星不是成塊的固體巖石。它們包含著大量的裂縫和裂紋，在那些縫隙中是被凍住的揮發物。彗星靠近太陽時被加熱。隨著其中一些揮發物升華成氣體，彗星就會四分五裂。

依據彗星分裂時的大小和軌跡，散布的碎片的橫截面或軌跡長度能很快變得比地球的還要大。這意味著與碎片碰撞比與彗星的核心碰撞的可能性大得多。與這些碎片群的邂逅便是論文的主幹。

碎片最大分散速度2米每秒的軌跡長度在十個軌道周期（33年）間的演化。長度的峰值出現在接近太陽的路上，疊加在軌跡長度的長期增長上。航程位於1個天文單位的用點標註。向內和向外的相鄰軌跡長度差不多相等。圖片來源：納皮爾，2019。

納皮爾的論文聚焦的是叫做木星家族的彗星，彗星恩克是其中一員。（恩克實際上是名為恩克-類型彗星的小組中的一員，它們的軌道沒有到達木星。）這些彗星位於木星的引力作用下，具有20年或更短的軌道（周期）。恩克它自己每3.3年繞著太陽旋轉（一周）。由於這些彗星頻繁地旅行到太陽系內部區域，它們是對地球更大的威脅。

納皮爾創作了直徑20千米，50千米，100千米以及150千米（12，31，62以及93英裡）的土星家族彗星的模型。這些模型追蹤了彗星演化的10000年。論文指出儘管彗星因升華而損失了質量，那些質量損失比模擬出的100個世紀間裂解損失的質量少上好幾個量級。

一顆彗星的氣態和塵埃尾巴相互分離。圖片來源：…, 維基

研究及其模型指出彗星更有可能出現在近日點，當彗星被太陽加熱時。

最終的成果是這樣的：大多數模型「…預測在6000—20000年的時間範圍內，有約莫750-1500起分裂事件產生質量大於1017克的碎片簇。在每秒30千米的撞擊速度下，1017克的碎片帶有107公噸的衝擊能量。」作為比較，美國在日本廣島投下的原子彈僅有15千噸能量。

在任何可能的場景中，所有的碎片都不會撞上地球。碎片的軌跡會在近日點蔓延並變得分散，在遠日點又收縮。

軌跡長度在十個軌道周期（33年）間的演化，最大色散速度有10，5以及2米每秒（由上到下）。航程位於1個天文單位的再次用點標註。圖片來源：納皮爾，2019。

碎片軌跡長度隨著時間變得更長接近。但撞擊能量減少隨著速度降低。

碎片的軌跡長度在靠近近日點時隨著時間的推移而變長。但出於同樣的原因，撞擊能量卻隨著速度的降低而減少了。

一段時間裡，彗星碎片的撞擊能量減弱了。圖片來源：納皮爾，2019。

在一間果殼裡，納皮爾的研究展現了彗星是怎樣易於分裂並在與太陽系內部相撞時損失大量質量的。碎片的軌跡能擴展到大於地球的橫截面，（因此）增添了與地球撞擊的機率。同時，碎片含有大量的撞擊能量。但隨著時間的推移，那些能量減弱，碎片軌跡又會收縮。

根據納皮爾的論文以及其他類似的研究，彗星碎片化並不罕見，且對人類構成實際威脅。有足夠的證據表明彗星的解體已經塑造了地球的氣候，例如新仙女木期發作的時候。彗星碎片化還可能導致了阿卡德帝國的滅亡。

在他論文的結論部分，作者寫道：「我在一條短期軌道上模擬了一顆大型彗星的解體，以彗星恩克為原型，發現在母體解體的過程中，有對一個或多個短暫的流星「颶風」的合理期望，且強度遠超現代經驗。

阿卡德帝國大約在公元前2250年。阿卡德帝國被廣泛認為是由於氣候變化而覆滅的。那場氣候變化可能是由彗星碎片的撞擊而引發的。圖片來源：中東地勢地圖，維基

單單一顆彗星就能製造多場流星「颶風」的事實很是麻煩。而且不僅是大型物體的撞擊會構成威脅。「足量的流星煙霧可能會在這樣的撞擊中產生，引起幾年時間的突然降溫並伴隨著廣泛的野火，」納皮爾寫道。

他論文的最後一句話是 「12900年前新仙女木邊界發作時的地表動蕩以及大約公元2350年前的多個早期文明的同時覆滅，可能（都）由這種性質的事件引發。」

美國國家航空航天局和其他機構正忙著編目可能撞擊地球的潛在危險物體，大多數是小行星。即將到來的雙小行星重改向測試（DART）任務將測試技術去重新導向潛在的危險小行星。

但小行星不像彗星一樣趨向分裂。已經有一些有關如何處理危險彗星的研究，尤其是用雷射偏轉它們。

但為了儘可能保護地球免於破碎的彗星以及它們的碎片流，還有很多工作要去做。

作者: universetoday

FY: 七仲夏

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