如果地球被一个小行星撞击，那会如何？

3分钟后，城市里出现隆隆巨响，几千扇窗户被震碎。站在窗边的人不幸被玻璃碎片划伤。大约共有1500人受伤，几乎都是因为碎玻璃。还有7200座房屋受损。除去安·霍奇斯（1954年她在沙发上休息时被陨石碎片砸中），这是唯一一次有记载的小行星致使人员受伤、建筑受损的事件。

这起事件提醒人类，我们周围存在一个鲜有人谈论的危险因素，大众对它毫不在意，但它真实存在。实际上，太阳系并不是人类想象中的空空****，而完全是另外一个样子。它更像是一个射击场，一个大得超出我们想象的竞技场。行星在“射击场”里运动，要躲过周围许多物体，这些物体叫作小行星（asteroide），它们沿各自轨道疯狂地朝任意方向移动。“小行星”一词于1802年由威廉·赫歇尔爵士（Sir William Herschel）引入。第一颗小行星——谷神星（Cerere），是意大利人朱塞普·皮亚齐（Giuseppe Piazzi）发现的，1801年1月1日，他在巴勒莫天文台观察星星时发现其中一颗在移动。当时的人也许会将此类物体统一归为行星，因为距离天王星的发现才刚刚过去20年，并且在此之前，约翰·波得（Johann Bode）曾运用他和约翰·丹尼尔·提丢斯（Johann Daniel Titius）共同提出的定律[1]预测，火星与木星之间存在一颗行星，而新发现的这个天体正好就处于火星与木星之间。但不同于天王星，任何办法都判断不出谷神星的形状。即使用最厉害的望远镜观测，它也始终是个小星点儿。一年后，德国天文学家海因里希·威廉·奥伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）在一条与谷神星运转轨道相似的轨道上发现了另一个小行星，并为其取名智神星（Pallade）。赫歇尔引入的希腊词汇“小行星”用来描述这些天体非常合适：aster-oides，意指“近似恒星，但却像行星一样会运动的天体”。1804年天文学家发现了婚神星（Giunone）， 1807年又发现了灶神星（Vesta）。此后一直过了40年，突然，科学家又有了新的发现，这一次行星之间出现新天体的频率很高，所以不可能将它们一一列举出来，更主要的原因是，这些天体的运行轨道相互交叉，甚至完全重合。1854年，经过很长时间的讨论，人们将谷神星和其他大约30个近似行星的天体重新归类，定为“小行星”。2006年，冥王星也被降级为矮行星，此前科学家发现了数千颗与其相似的外海王星天体[2]。另外，这也给了谷神星一个赢回面子的机会，它现在也被归为“矮行星”。

今天已知的小行星大约有100万颗（还不算上外海王星天体），小到只有几米宽的，大到直径530千米的灶神星。外海王星天体的大小很难估算，其中（225088）2007OR10（也被非正式地叫作“共工星”）的直径达到1230千米，它是太阳系里未被命名的行星、矮行星和卫星中最大的天体[3]。大部分已知的小行星都聚集在火星与木星轨道之间，即所谓的“小行星主带”（fascia principale degli asteroidi，通常也叫“小行星带”）。对地球有潜在威胁的小行星就位于这块区域：潜在危险小行星，包括所有宽度大于140米，且在一百年内能运行到距地球7 500 000千米以内的小行星。这类小行星还挺多的：目前有2044颗[4]，其中157颗宽度超过1千米。潜在危险小行星一共包括20 000个近地天体，即运行轨道与地球公转轨道相交的天体。基于“越大的天体越明亮”这一规律，今天的天文学家认为，所有宽度大于1千米的近地天体（约900个）都已经被观测到了。那些更小的天体自然是更难找的，据估测，宽度大于140米的天体中大约还有2/3没被发现。在整个小行星带中，宽度超过100米的小行星至少有2500万个。小行星密集的另一大区域是海王星轨道外侧，通常称为“柯伊伯带”（fascia di Edgeworth-Kuiper）。这块区域很广，按照估算，柯伊伯带里面的小行星数量和总质量最多或达到小行星主带的200倍。但由于距离太远，并且这些天体比较小，我们至今只发现了大约1000颗，其中包括另外4颗矮行星（冥王星、阋神星、鸟神星、妊神星）。小行星主带的天体主要由岩石构成，与此不同，柯伊伯带的“居民”主要由易挥发物质构成，如水、氮、氨和甲烷。如果这些天体向太阳移动至日地距离，它们将会变成气体——彗星就是这么产生的。柯伊伯带外侧是无边无际的外太阳系区域——离散盘（disco diffuso）和奥尔特云（Oort），人类不知道这些区域有多宽广，很可能有上万亿颗彗星汇聚于此。这里提到的所有天体——小行星和彗星共同组成了“太阳系小天体”家族，它们其实是某些物质的残余，45亿年前诞生的那些行星正是由这一物质构成。谷神星、灶神星、智神星以及其他少数天体则或许是远古时代的行星雏形（没能发展成型的行星胚胎）残留下来的。

这一物质在太阳系里四处漂泊，同由它构成的行星之间始终保持着积极“互动”。尤其是木星，它是小行星主带的“警察”。木星的引力巨大，能将小行星限制在各自的轨道上，甚至促使其中一些与自己共用一条轨道，这些被“选中”的小行星即为所谓的“特洛伊群小行星”（Asteroidi Troiani）。而其余的小行星——“半人马小行星”（Centauri）——则在气态巨行星（giganti gassosi）之间随意穿梭，据估测，其中宽度超过1千米的小行星共有数百万颗，它们的分类介于小行星和彗星之间。海王星更是控制着所有位于其轨道外侧的天体，以至这些天体都被称作“外海王星天体”。例如，海王星每绕太阳公转2周，冥王星就要绕太阳公转3周。通常是海王星将彗星推向内太阳系（sistema solare interno），而木星则引导这些彗星反向运动，摧毁它们或将它们整个“推”出太阳系。1994年，行星之王——木星“吞”下了一整颗彗星，即苏梅克-列维9号（Shoemaker-Levy 9）。连续的撞击形成了壮观的火球，给木星云层留下了短暂但巨大的创伤痕迹，有的创面直径比我们的地球直径还大几倍。

地球见证了这整个事件，并且随时可能变成下一个太空垃圾。由于自身性质，潜在危险小行星的绕轨运行速度十分接近地球的公转速度，所以二者相撞时速度有限，但撞向太阳的彗星却没有速度限制，它们就像晴空里的闪电。实际上除了天体大小、密度以外，决定撞击后果的另一个主要因素正是撞击速度。更笼统一点地说，小行星的速度越快、密度越大，造成的影响就越严重。在接下来的场景中，我们将要讨论的是一个典型的岩质小行星，其撞击速度为25千米/秒，即90 000千米/小时，密度是3千克/分米3。天体撞击速度越快（如彗星），或密度越大（如以铁元素为主的小行星），导致的后果相应地也就越严重。

宽度小于1米的天体。这样的天体被称为“流星体”（meteoroide）。我们不知道此类天体有多少，也许这个问题根本没有意义，因为“流星体”这个类别甚至包括行星际尘埃（polvere interplanetaria）——由直径只有几微米的颗粒构成。地球每天能收集15 000吨行星际尘埃，它们以数百万颗流星体的形式进入地球大气层。这么小的天体到达不了地球表面，会在距地表10千米左右的地方全部变成气体。更大的尘埃会更明亮，能在夜里看见：它们是流星，即人们说的“坠落的星星”。地球经过一颗彗星的轨道时，会拦截这颗彗星落在身后的所有行星际尘埃，这便形成了陨星雨（sciame meteoritico）。

宽度1米左右的天体。这样的流星体便是名副其实的小行星。地球每个月会被此类天体撞击好几次，它们形成的流星非常明亮。这些流星的专有名称是“火流星”（bolide），善于观测的人一生中可以看见数十次呢。根据历史记录，有些流星雨（比如1月的象限仪座流星雨）掉落的陨石比有名的8月英仙座流星雨（也叫“圣洛伦佐的眼泪”）掉落的陨石还多。

宽度为5米的天体。这种规模的小行星平均每4天撞击一次地球。它们是非常明亮的火流星，进入大气层时会被迅速加热，导致一些易挥发物质变成气体，接着会发生爆炸，威力堪比一个小型核弹。不过爆炸发生在海拔约40千米的地方。一些碎块会落到地面上，即陨石。2000年坠落在加拿大塔吉什湖（Tagish Lake）地区的小行星便是广为人知的陨石之一。

宽度为50米的天体。这一类型包括通古斯陨石事件[5]（l’evento di Tunguska）中的天体，它是有记载以来威力最大的天体陨落事件，大约每800年出现一次。1908年6月30日，一个宽度为50～80米的天体进入大气层，在距离西伯利亚地面仅8千米的上空爆炸，十分危险。那次爆炸释放出的能量相当于美国试验过的威力最大的氢弹“喝彩城堡”（Castle Bravo， 1500万吨TNT当量）。2150平方千米的森林被彻底夷为平地，但幸运的是，西伯利亚泰加森林人烟稀少，所以并没有人受到重伤。有少数人见证了这起事件，他们说“天空分成了两半”，然后出现了一颗特别亮的火球，根本无法用眼睛直视。距离事发地65千米的一位目击者称，当时他觉得非常热，甚至以为身上的衣服要烧起来了。这次爆炸引发了一场里氏5级的地震，全世界的地震仪都检测到了。但还存在一个谜团——至今仍未找到一个弹坑，也没有找到该天体的任何碎片，以至人们猜测那是一颗由易挥发物质构成的彗星，所以才没留下痕迹。它也可能是一个宽度小于50米的天体，但由于运行速度过快而具有如此大的破坏性。此外，小行星的密度也是一个重要因素：撞击形成直径为1.2千米的亚利桑那陨石坑的天体差不多也就是50米宽，但它很可能只由铁和镍组成，所以要重得多。

宽度为100米的天体。它们被称为“城市杀手”。这类天体的撞击能释放出相当于“沙皇炸弹”（la bomba Zar）的能量，“沙皇炸弹”可是人类引爆过的威力最大的氢弹。岩质小行星不会因为大气层温度高而升华为气体，而是会落到地上变成碎片。这类天体的撞击能够形成和亚利桑那陨石坑一样大的坑，而且能让30千米内的任何东西全部化为乌有。类似事件大概每6000年发生一次。

宽度为500米的天体。它们是“大区杀手”。这类小行星到达地面时几乎完整无缺，撞击后能形成直径为9千米的陨石坑。它们的爆炸强度是沙皇炸弹的200倍。从200千米处看，爆炸形成的火球比太阳光还亮3倍。撞击40秒后会传来7级的地震波，3分钟后会出现火山抛出物，即因地壳熔化而产生并被抛射到空中的碎屑物质。再过10分钟，冲击波会把所有窗户震成碎片，不管距离有多远。200千米正好是意大利海岸与第勒尼安海（Tirreno）中心的平均距离，如果撞击发生在这片海上，浪高15米左右，甚至50米的海啸将会席卷意大利沿海地区。海啸浪高很难计算，主要是因为它与海底构造有很大关联，所以不同地方发生的海啸也就大不相同。此类事件大约每180 000年发生一次。

宽度为1千米的天体。为了与前面两个名称保持一致，我们称这类天体为“国家杀手”。它们引发的事件比“大区杀手”强10倍，地球上每隔900 000年会发生一次。这类撞击会产生直径为18千米的陨石坑，以及一场8级地震。200千米处的人会看见比太阳光强21倍的亮光，纸张会着火，人也会被三度烧伤。撞击将产生玻璃珠大小的火山抛出物，以及能击倒树木、毁坏建筑的冲击波。这类撞击会导致大量粉末被喷入平流层，挡住星星，导致接下来数年内的冬季更为寒冷。如果撞击发生在第勒尼安海区域，将会引**高50～140米的海啸——17分钟内便会席卷沿海地区。

宽度为5千米的天体。绰号“大陆杀手”，释放的能量是“喝彩城堡”的100万倍，可形成直径为70千米的陨石坑。200千米内的人无处逃生：撞击后会出现比太阳光线强烈700倍的强光，所有可燃烧的东西都会化为灰烬。实际上，不管隔得多远观测都不算安全，就连600千米处的衣物都会着火。活下来的唯一办法是离得足够远，远到看不见撞击产生的那个火球。撞击还会导致9.4级的地震，人类记录的最强地震也仅此而已。地面上将会覆盖一层4米厚的火山碎屑物，平均大小像橙子一样。形成的冲击波压强将超过11个大气压，足以毁灭任何物体。如果撞击发生在第勒尼安海上，将会有浪高700～1400米的海啸席卷意大利沿海地区，海水甚至会横扫山谷，越过亚平宁山脉。此类撞击每4 000 000年发生一次，导致数年内气候异常。这类小行星会造成诸多后果，直径90千米的美国切萨皮克湾陨石坑（cratere della baia di Chesapeake）就是其中一例。

宽度为10千米的天体。现在我们终于说到“恐龙杀手”了。这类天体的撞击将会形成一个直径为130千米的陨石坑，引发10级地震，人类还不曾记录过这个级别的地震。撞击的后果是毁灭性的，我们最好把参照距离换成2000千米。身处这一距离的人看不见碰撞发出的光，但会在7分钟后感受到地震，甚至连这里的建筑都会受损。冲击波会在1小时40分钟后传过来，距离再远的树木都会被连根拔起。假如碰撞发生在海里，那么2个半小时过后，意大利海岸将会激起120～240米高的海浪。如果是发生在第勒尼安海中，海浪的高度或许还要高10倍。不过一直让第勒尼安海承受这些极端的假设，它也太可怜了。大量的岩石会在变成气态后上升到平流层的高温层（alta stratosfera），数十年后再落回地面，接着将会开始一个漫长的冬季。尚不清楚导致恐龙灭绝的天体有何特征：很可能是一颗球粒陨石，但也不排除它是颗体积更小，但撞击速度极快的彗星。陨石的威力确实大，但无法解释恐龙为什么会灭亡。现在地质学家和古生物学家一致认为，某颗小行星在地球环境最恶劣的时候撞击了它，当时地球正经历严重的德干暗色岩（Trappi del Deccan，印度半岛中西部的一块熔岩地区）火山喷发。这给地球造成了巨大压力，破坏了地球上生态系统的稳定。此时降落的陨星便是导致大规模灭绝的最后一击。此类事件每隔约1.8亿年发生一次，形成的陨石坑有如加拿大的曼尼古根（Manicouagan）陨石坑一般，现在它成了壮观的曼尼古根湖。

宽度为50千米的天体。没有地质依据表明如此规模的天体曾撞击地球：此类事件发生的周期超出了地球的年龄。它们在太阳系形成初期很常见，当时各个行星刚刚形成。这类撞击会形成最大直径为600千米的陨石坑和11级地震。地球上没有任何生物能安然无恙，撞击产生的冲击波即使在地球另一边也能清楚地感受到。10 000千米以内的所有东西都会化为灰烬。这个时候谈论海啸已经没有意义了，因为这类小行星的直径是地球上海洋深度的好几倍，不可能激起更大的浪了。火山抛出物将被喷向太空之中，然后变成小陨石，穿梭于行星之间。这样一颗小行星的撞击将导致地球上的冬季持续数十年，地球上大部分生物都会消失，只有能在最极端环境下存活的简单生命可以死里逃生。最可能由这类小行星撞击形成的陨石坑是南非弗里德堡陨石坑（Vredefort），它的直径为300千米，形成于20亿年前。还有其他类似的地质遗迹，如加拿大魁北克省的米斯塔西尼湖（lago Mistassini），不过尚无确凿的科学依据证明它们是此类撞击的产物。

宽度为500千米的天体。我们可以管它们叫“行星建设者”。这些天体相互碰撞、熔化，像拼积木一样组装在一起，形成了岩质行星，比如我们都知道的地球。如果今天有一颗类似灶神星（直径约530千米）的小行星撞击地球，地球将彻底变成另一副模样。最终形成的陨石坑直径可达4000千米左右。这等规模的陨坑在太阳系里只有少数几例：火星上的希腊平原（la Hellas Planitia）和月球上的艾托肯盆地（Bacino Aitkten），两者都诞生于太阳系形成初期。此类天体对地球的撞击非常强烈，会将地壳中大部分物质都带出来：像削苹果一样“削”去地球的外壳，将数不清的物质抛向太空深处。地球上剩下的东西会燃烧成灰烬，海水将会蒸发，只有藏在岩石裂缝中的极端细菌能躲过一劫，其他更高级的任何生命都会灭亡。

宽度为5000千米的天体。最后还有“行星杀手”。44亿年前月亮的出现正是多亏了它们——月亮是地球形成之初与一个火星大小的天体碰撞后产生的。如果再发生一次类似的碰撞，整个地球都将熔化，所有生命都会消失，还有大量物质被抛射到轨道上。地球上的水分会蒸发变成炽热气体，直至地球变成甜甜圈状，这种炽热气体叫“索内斯蒂亚”（sinestia）。如果两个天体迎面相撞，或两个天体运动速度特别快时，双方都将彻底毁灭。不会有任何行星形成，碰撞产生的碎屑云团逐渐扩大，形成一个新的小行星带。

今天，面对小行星的威胁我们无力自保。车里雅宾斯克事件中的小行星本来可以被提前发现，但是没有，因为它是从太阳方向飞过来的。到目前为止，小行星在撞击地球前被发现的情况只出现过3次，每次都是撞击前几天，甚至前几个小时才被发现。因此，研究人员正在申请更多经费用于小行星的研究项目，这些项目的最终目的是尽可能多地找出潜在危险小行星。想在未来研究出能避免车里雅宾斯克事件或通古斯事件的技术，人类仅仅处在第一步。恐龙没想到自己会因为一颗小行星而灭绝，它们没能观测到那颗小行星的到来。但我们没有任何失败的借口。

[1] 提丢斯-波得定律。

[2] 常简称为海外天体，指太阳系中身处位置或运行轨道超出海王星轨道范围的天体。

[3] 经过公开投票，2020年它已被正式命名为“共工星”，成为首颗以中文命名的天体。

[4] 本书完成较早，实际上至2020年9月，已知的潜在危险小行星共有2116颗。

[5] 因该事件发生于通古斯河附近而得名。——编者注