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從湯加火山爆發(fā)談世界末日:怎樣的災(zāi)難可能使人類滅絕?

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從湯加火山爆發(fā)談世界末日:怎樣的災(zāi)難可能使人類滅絕?

超級火山噴發(fā)、恒星爆炸、小行星和彗星……

湯加火山再次劇烈噴發(fā) 噴發(fā)現(xiàn)場似“核爆” 圖片來源:視覺中國

按:南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島海底火山14日和15日發(fā)生火山噴發(fā),首都努庫阿洛法觀測到了海嘯。據(jù)衛(wèi)星照片顯示,火山灰、蒸汽和氣體在當(dāng)?shù)靥窖蠛C嫔峡丈v,巨大的聲響在美國的阿拉斯加都可以聽到。據(jù)法新社17日消息,湯加海底火山又發(fā)生了一次大噴發(fā)。日本、美國、加拿大、新西蘭、斐濟(jì)、薩摩亞、瓦努阿圖、澳大利亞和智利均發(fā)布海嘯預(yù)警。專家指出,事發(fā)地火山口已蘇醒,噴發(fā)活躍期可持續(xù)數(shù)周甚至數(shù)年。

湯加海域火山持續(xù)爆發(fā)并引發(fā)海嘯,是如同災(zāi)難大片一般的自然現(xiàn)象。在歷史上,我們可以看到,大規(guī)模的火山噴發(fā)可能會引發(fā)大規(guī)模的后果——至今為止記錄在案的最為猛烈的火山噴發(fā)之一坦博拉火山大爆發(fā)曾經(jīng)改變了地球的氣候,使得次年(1816年)成為了“無夏之年”?;鹕奖l(fā)導(dǎo)致周邊地帶發(fā)生多起海嘯,在歐洲,火山灰導(dǎo)致顆粒無收,很多人死于饑餓;多條河流泛濫,帶來了嚴(yán)重的流行性斑疹傷寒。在1816年,空氣中高濃度的火山灰和火山氣使得瑞士陰雨連綿,在此度假的文人被困于室內(nèi),不得已互相發(fā)起寫作挑戰(zhàn)——瑪麗·雪萊在此寫下了《科學(xué)怪人》,拜倫以《黑暗》描述了一個(gè)太陽熄滅的世界??諝庵械幕鹕剿樾冀o倫敦帶來了多彩的晚霞,這一奇觀在畫家特納的的“日落系列”中流傳后世……

盡管我們駕馭自然的能力與日俱增,人類還是很容易受到自然災(zāi)難的傷害。超級火山爆發(fā)并不像后世看來的那么浪漫,它們可能是致命的。近期由萊昂納多·迪卡普里奧主演的影片《不要抬頭》(Don't Look Up)則警示人們一顆彗星直接與地球相撞也將帶來毀滅性的后果,導(dǎo)致人類文明歷程中的空前浩劫。

人類究竟會不會因?yàn)槌壔鹕奖l(fā)、彗星撞擊地球這樣的事件而滅絕?《危崖:生存性風(fēng)險(xiǎn)與人類的未來》作者、牛津大學(xué)人類未來研究所高級研究員托比·奧德致力于研究有可能造成人類滅絕或文明永久崩潰的風(fēng)險(xiǎn),以及如何在這些危險(xiǎn)中保衛(wèi)人類。在下面這篇書摘中,托比·奧德帶領(lǐng)我們探尋能夠把人類所有成就都抹去的終極自然災(zāi)難。

《自然風(fēng)險(xiǎn)》(節(jié)選)

文 |[澳]托比·奧德(Toby Ord)

譯 | 韋斯琳 

超級火山噴發(fā)

超大規(guī)模的火山噴發(fā)(釋放出超過1000立方千米巖石的爆炸)被稱為超級火山噴發(fā)。與如同圓錐一般高聳在地表的典型火山不同,能形成超級噴發(fā)規(guī)模的火山往往因?yàn)獒尫懦龃罅康膸r漿而塌陷,留下一個(gè)被稱為破火山口的巨大凹坑。其中最著名的是黃石火山口,它上一次噴發(fā)是在63萬年前。

超級火山噴發(fā)的毀滅性遠(yuǎn)超史上其他事件。這樣的火山噴發(fā)會讓方圓100千米內(nèi)的所有東西都被埋在熾熱的落石中。厚厚的火山灰像雨一般落滿整個(gè)大陸。當(dāng)印度尼西亞的托巴火山在7.4萬年前噴發(fā)時(shí),1米厚的火山灰像毯子一樣覆蓋了印度,遠(yuǎn)至非洲都能發(fā)現(xiàn)火山灰的痕跡。但是,就像小行星和彗星一樣,真正造成生存性風(fēng)險(xiǎn)的是被黑暗籠罩的天空。

托巴火山噴發(fā)釋放的黑色火山灰和反射性硫酸鹽氣溶膠造成了火山冬天,據(jù)說在好幾年的時(shí)間里讓全球氣溫降低了好幾攝氏度。即使是1815年印度尼西亞坦博拉火山規(guī)模小得多的噴發(fā)(不到托巴火山噴發(fā)規(guī)模的1%),也造成全球溫度下降1,遠(yuǎn)至美國的一些地方出現(xiàn)了農(nóng)作物歉收和六月飛雪,這一年因此被稱為無夏之年。

研究超級火山噴發(fā)的專家通常認(rèn)為這一現(xiàn)象不會對人類滅絕直接造成威脅。雖然有一些早期證據(jù)表明,托巴火山的噴發(fā)也許差一點(diǎn)就摧毀了7.4萬年前的人類,但較新的證據(jù)越來越多地顯示出這不可能發(fā)生。

由于托巴火山噴發(fā)是我們所知的過去200萬年里最大規(guī)模的火山噴發(fā),而現(xiàn)在已有比當(dāng)時(shí)多出數(shù)千倍的人口分布在更廣泛的地區(qū),因此我們可以認(rèn)為火山噴發(fā)已經(jīng)不太可能導(dǎo)致人類滅絕。其影響可能與直徑110千米的小行星大致相當(dāng),有可能導(dǎo)致全球農(nóng)作物持續(xù)數(shù)年的大面積歉收。由于世界糧食儲備只有6個(gè)月左右,因此有數(shù)十億人可能會死于饑荒,文明也可能發(fā)生全球性崩潰。我認(rèn)為即使文明真的崩潰了,它也很可能復(fù)蘇,但如果不能恢復(fù),那就是一場生存性災(zāi)難。

雖然地質(zhì)學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十次超級火山噴發(fā)的遺跡,但它們的發(fā)生頻率仍然極難確定。最新報(bào)告給出的中心估計(jì)是每2萬年一次,但具有很大的不確定性。至于托巴火山那種規(guī)模的噴發(fā),同一分析報(bào)告得出的中心估計(jì)是每80萬年一次,但不確定性更大。

接下來的一個(gè)世紀(jì)會怎樣?天文學(xué)家已經(jīng)追蹤到越來越多的小行星,他們可以確定未來的100年會比平均水平更安全。不幸的是,火山比小行星難預(yù)測得多。盡管我們已經(jīng)知道曾有過超級噴發(fā)的大多數(shù)火山的位置,但預(yù)測火山是否即將噴發(fā)極其困難,一旦出現(xiàn)火山噴發(fā),我們將會措手不及。

對于如何防止或延緩即將發(fā)生的超級噴發(fā),人們知之甚少。美國國家航空航天局最近進(jìn)行了一項(xiàng)非常初步的調(diào)查,研究從黃石火山口緩慢排出熱量的可能性,但像這樣的調(diào)查還處于最初階段,對活火山(特別是有超級噴發(fā)歷史的火山)任何形式的干擾顯然都必須非常謹(jǐn)慎。目前,我們應(yīng)對超級火山噴發(fā)的最佳辦法是建立能長久保存的糧食儲備或者發(fā)展應(yīng)急糧食生產(chǎn)技術(shù),為減輕損失做好準(zhǔn)備。

與小行星和彗星相比,我們對火山噴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的了解和管理仍處于初級階段。由于預(yù)測和預(yù)防的難度更大,這種風(fēng)險(xiǎn)可能從根本上更難應(yīng)對。最重要的是,據(jù)估計(jì),在接下來的一個(gè)世紀(jì)里,發(fā)生威脅文明的火山噴發(fā)災(zāi)難的概率是小行星和彗星撞擊概率總和的10倍左右。所以,超級火山噴發(fā)似乎是更大的風(fēng)險(xiǎn),需要格外關(guān)注。

2021年12月21日,湯加一火山噴發(fā) 大量白色氣體云升起 圖片來源:視覺中國

恒星爆炸

每顆恒星內(nèi)部都有兩股力量在持續(xù)對抗。引力使恒星壓縮聚合,而輻射壓力則使它分離解體。在恒星生命的大部分時(shí)間里,這兩股力量處于平衡狀態(tài),避免恒星坍縮為一個(gè)點(diǎn)或消散在太空中。但有些恒星到了某個(gè)時(shí)刻會出現(xiàn)壓力無法對抗引力作用的災(zāi)難性情形,以相對論性速度坍縮。它們可以瞬間達(dá)到難以置信的高密度,引發(fā)新一輪的巨大壓力,使恒星爆炸,這就是所謂的超新星爆發(fā)現(xiàn)象。在短暫的時(shí)間里,一顆超新星放出的光芒可以讓整個(gè)星系黯然失色。只需幾秒鐘,它就能釋放出相當(dāng)于太陽在100億年內(nèi)所輻射的能量。

超新星最早可見于中國古代天文學(xué)家在公元185年的記錄,當(dāng)時(shí)一顆明亮的新星突然照亮了他們頭頂?shù)奶炜铡V钡?span>20世紀(jì)30年代,科學(xué)家們才開始對超新星有所了解,到了50年代,他們意識到靠近地球的超新星會對地球構(gòu)成威脅。

仙后座A(Cas A)的超新星遺跡,大質(zhì)量恒星爆炸的碎片 圖片來源:視覺中國

1969年,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種嶄新而獨(dú)特的恒星爆炸類型。冷戰(zhàn)期間,美國發(fā)射了一些間諜衛(wèi)星,通過捕捉特有的伽馬射線閃光來探測是否存在秘密核試驗(yàn)。衛(wèi)星探測到一些短脈沖伽馬射線,但其特征與核武器放射出來的完全不同。天文學(xué)家們認(rèn)定,它們不可能來自地球,甚至不可能來自銀河系,而一定是來自數(shù)十億光年之外的極其遙遠(yuǎn)的星系。

是什么引起了這種伽馬射線暴?這個(gè)謎團(tuán)仍有待破解。主流理論認(rèn)為,脈沖較長的爆發(fā)是在一種罕見的超新星中產(chǎn)生的,而脈沖較短的爆發(fā)則是在兩顆中子星碰撞時(shí)產(chǎn)生的。每一次爆發(fā)所釋放的總能量與超新星相似,但集中在兩個(gè)指向相反方向的窄錐區(qū)域中,因此可以在極遠(yuǎn)的距離上探測到它們。

例如,20083月,100億光年外的一個(gè)星系中的伽馬射線暴所發(fā)出的光到達(dá)了地球,它的亮度仍然足以讓肉眼看見??拷栂档某滦潜l(fā)或伽馬射線暴可能會帶來災(zāi)難性的影響。雖然伽馬射線和宇宙射線本身不會到達(dá)地球表面,但它們在我們的大氣層中引發(fā)的反應(yīng)可能會構(gòu)成威脅。最危險(xiǎn)的很可能是產(chǎn)生氮氧化物,它將改變地球的氣候,并嚴(yán)重侵蝕臭氧層,最后一種影響被認(rèn)為是最致命的,會讓我們連續(xù)好幾年極大地暴露在紫外線輻射下。

對于這樣的事件發(fā)生在地球附近并造成全球?yàn)?zāi)難(通常定義為全球臭氧消耗達(dá)到30%或更多)的可能性,天文學(xué)家做了估測。(我認(rèn)為此類事件對文明的威脅比小行星、彗星撞擊和超級火山噴發(fā)的威脅要小。)平均每個(gè)世紀(jì)里超新星爆發(fā)的概率約為1/5000000,伽馬射線暴發(fā)生的概率為1/2500000

與探測小行星一樣,我們可以通過在宇宙中搜尋最直接的威脅來對接下來100年里這些事件發(fā)生的可能性做出更準(zhǔn)確的推算。探測伽馬射線暴會比較困難,因?yàn)槲覀儗λ鼈兞私廨^少,而且它們可以從更遠(yuǎn)的距離攻擊地球。對于超新星爆發(fā)和伽馬射線暴這兩種威脅,我們還沒有找到任何潛在的威脅源,但也不能完全排除它們的存在,因此,我們估計(jì)接下來的一個(gè)世紀(jì)出現(xiàn)這類風(fēng)險(xiǎn)的概率比平均水平略有降低。

這類事件發(fā)生的概率非常小,似乎頂多是小行星和彗星撞擊這類規(guī)模相當(dāng)?shù)臑?zāi)難發(fā)生概率的1/20,超級火山噴發(fā)發(fā)生概率的1/300。不過,在把這類風(fēng)險(xiǎn)擱置一邊之前,我們還是希望消除與這些數(shù)字相關(guān)的一些不確定性。我們需要更多的研究來確定恒星爆炸導(dǎo)致滅絕的臨界點(diǎn)。我們應(yīng)該開始對100光年之內(nèi)的潛在超新星進(jìn)行分類,以確定它們有多大可能性在接下來的一個(gè)世紀(jì)中爆發(fā)。從更廣泛的層面上看,我們應(yīng)該改進(jìn)我們對這些風(fēng)險(xiǎn)及其剩余不確定因素的模型分析,努力把我們對它們的認(rèn)識程度提高到與對小行星和彗星的了解相當(dāng)?shù)乃健?/p>

2015年1月17日,位于湯加首都努庫阿洛法以北65公里海域的海底火山噴發(fā) 圖片來源:視覺中國

小行星和彗星

一顆直徑10千米的小行星朝著地球的方向快速移動(dòng)。它們直接碰撞的概率很小千百萬年來,它一直在太陽系中穿行,每一次都與地球擦身而過。但經(jīng)過漫長的時(shí)間,碰撞的可能性就會增加,而這一天終于來了。

它在墨西哥海岸附近撞向地球表面,時(shí)速超過6萬千米。1萬億噸巖石的移動(dòng)速度是如此之快,撞擊時(shí)產(chǎn)生的能量相當(dāng)于同等質(zhì)量TNT炸藥的100倍。在短短幾秒鐘內(nèi),它釋放出相當(dāng)于廣島原子彈爆炸百億倍威力的能量:等于冷戰(zhàn)時(shí)期全部核武器的1萬倍。它撞出了一個(gè)30千米深的坑,直穿地殼這個(gè)深度是帝國大廈高度的60倍,珠穆朗瑪峰高度的3倍多。方圓1000千米以內(nèi)的所有東西都被撞擊火球釋放的熱量毀滅。海嘯摧毀了加勒比地區(qū)。數(shù)以萬億噸計(jì)的巖石和塵埃被拋向天空深處。其中一些過熱的巖石落在幾百萬平方千米的土地上,燒死動(dòng)物的同時(shí)引發(fā)大火,使災(zāi)難進(jìn)一步蔓延。但更致命的是留在空中的灰塵。

塵土翻滾飛揚(yáng),一直升騰到大氣層頂端,遮擋了陽光。正是這種現(xiàn)象把區(qū)域性的災(zāi)難變成了大規(guī)模的滅絕。慢慢地,這種情況就蔓延至整個(gè)世界,地球持續(xù)數(shù)年被黑暗吞沒。伴隨著黑暗而來的是嚴(yán)重的全球降溫,因?yàn)殛柟獗粔m埃擋住,被海床蒸發(fā)時(shí)釋放的硫酸鹽氣溶膠所反射。寒冷和黑暗殺死地球上的植物,動(dòng)物挨餓受凍,恐龍億萬年的統(tǒng)治結(jié)束,四分之三的地球物種滅絕。

小行星和彗星都有可能造成這樣的破壞。小行星是塊狀的巖石或金屬,主要出現(xiàn)在火星和木星的軌道之間。它們的直徑從大約1000千米到只有幾米不等。彗星是由巖石和冰塊混合而成的塊狀物,直徑范圍稍窄。許多彗星都位于極度橢圓的軌道上,大部分時(shí)間在外行星之間或之外,然后周期性地穿過內(nèi)太陽系。當(dāng)它們離太陽足夠近時(shí),太陽的輻射會剝落彗星的部分冰層和塵埃,形成一條閃亮的尾巴。進(jìn)入我們大氣層的小行星或彗星碎片,與大氣層摩擦產(chǎn)生熱量,燃燒起來,被稱為流星。落到地球上而留存下來的碎片被稱為隕石。

我們最早的祖先一定見過彗星在天空中閃耀,但只能猜測它們真正是什么。古希臘人猜測它們像云彩或彩虹一樣,是大氣現(xiàn)象。6世紀(jì)的印度天文學(xué)家正確地猜出它們遠(yuǎn)在地球之外這個(gè)想法在1000年里都未能得到確證。直到1577年,第谷·布拉赫證明了那一年出現(xiàn)的彗星來自月球之外,因?yàn)橄嗑噙b遠(yuǎn)的觀測者在同一時(shí)間看到的彗星幾乎處于夜空中的同一位置。

河北保定:古長城上看彗星 圖片來源:視覺中國

隕石自古以來就為人所知,但直到19世紀(jì)初,科學(xué)家才確定它們來自地球之外。與此同時(shí),天文學(xué)家開始探測圍繞太陽運(yùn)行的小行星。

1960年,美國地質(zhì)學(xué)家尤金·舒梅克明確指出,地球上的一些坑并不是由地質(zhì)活動(dòng)造成的,而是受到了遠(yuǎn)古時(shí)代的巨大隕石的撞擊,這些最終落下的碎片讓我們看到地球很容易遭受來自宇宙的災(zāi)難性沖擊。

1980年,由路易斯和沃爾特·阿爾瓦雷斯父子領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家小組發(fā)現(xiàn),白堊紀(jì)和古近紀(jì)之間的地質(zhì)界限富含銥元素,而這種元素在地球表面極為罕見,在小行星中倒是更普遍。他們想到,這可能是解釋白堊紀(jì)末期那場大滅絕的確鑿證據(jù),恐龍就是在這場大滅絕中消亡的。釋放出這么多銥的小行星,其直徑應(yīng)該能達(dá)到10千米,使銥飄散到各處的黑暗塵埃云足以抑制光合作用并引起大滅絕。只是當(dāng)時(shí)還沒有發(fā)現(xiàn)規(guī)模和年代符合這次撞擊的隕石坑。

10年后,這個(gè)隕石坑被發(fā)現(xiàn)了。6600萬年的地質(zhì)活動(dòng)將它掩埋在后來形成的數(shù)千米的巖石層之下,但重力測量的結(jié)果顯示出一個(gè)由隕石造成的高密度花崗巖撞擊環(huán)——一個(gè)圍繞墨西哥小鎮(zhèn)??颂K魯伯的巨大圓圈。挖掘工作證實(shí)了這個(gè)隕石坑的年代和成因。

關(guān)于這次撞擊是否足以導(dǎo)致大滅絕的爭論仍在繼續(xù),但隨著越來越多能對得上的證據(jù)的出現(xiàn),人們逐漸形成了共識。其中20世紀(jì)80年代對核冬天的發(fā)現(xiàn)尤為重要,其景象就是類似的高空黑色云團(tuán)使地球變冷變暗。此外,越來越多的證據(jù)表明,這種撞擊會使海床上的含硫巖石蒸發(fā),釋放出大量的硫酸鹽氣溶膠,讓地球變得更冷更暗。

隨著人們越來越清楚地認(rèn)識到地球很容易受到小行星和彗星的撞擊,這一威脅開始得到認(rèn)真的對待。小行星和彗星的撞擊先是出現(xiàn)在科幻作品中,后來受到了科學(xué)研究的關(guān)注。阿爾瓦雷斯關(guān)于小行星造成上一次大滅絕的假說啟發(fā)舒梅克在1981年召開了一次意義深遠(yuǎn)的會議,撞擊災(zāi)害學(xué)由此創(chuàng)立??茖W(xué)家們雄心勃勃地提出了尋找和追蹤小行星的計(jì)劃。由于公眾越來越關(guān)注撞擊威脅,美國國會兩黨開始支持這項(xiàng)計(jì)劃。1994年,國會指示美國國家航空航天局對90%直徑大于1千米的近地天體進(jìn)行追蹤。

至此,人們大部分的注意力都集中在小行星上,因?yàn)樗鼈兏R姡菀鬃粉?,轉(zhuǎn)變它們的飛行方向也更容易。天文學(xué)家根據(jù)大小對它們進(jìn)行了分類。那些直徑在10千米以上的小行星(使恐龍滅絕的那顆小行星就有這么大)有可能引起大規(guī)模滅絕。人類有可能在這場天災(zāi)中存活下來,但造成我們滅絕的嚴(yán)峻風(fēng)險(xiǎn)顯然存在。

在上一次的滅絕事件中,所有體重超過5千克的陸地脊椎動(dòng)物都被殺死了。直徑110千米的小行星可能引起全球?yàn)?zāi)難,也可能大到足以構(gòu)成生存性風(fēng)險(xiǎn),要么直接使人類滅絕,要么導(dǎo)致文明崩潰至不可恢復(fù)的地步。雖然這種較小規(guī)模的小行星撞擊引發(fā)生存性災(zāi)難的概率要小得多,但這樣的小行星撞擊地球的概率要高得多,兩種概率就抵消了。

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并追蹤到眾多的近地小行星,我們因此對近地小行星的總量有了很好的了解。這些信息告訴我們,平均來說在一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里,直徑110千米的小行星撞上地球的概率約為1/6000,直徑超過10千米的小行星撞擊的概率則是1/1500000。

那么,我們這個(gè)世紀(jì)呢?通過分析已知小行星的確切軌道,天文學(xué)家可以確定它們是否真的有可能在未來100年內(nèi)撞擊地球。我撰寫本書的時(shí)候,直徑大于1千米的近地小行星里有95%已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),并沒有哪一顆看上去明顯會與地球相撞。所以幾乎所有剩余的風(fēng)險(xiǎn)都來自我們尚未追蹤到的那5%。直徑大于10千米的小行星撞擊地球的可能性更小,因?yàn)樘煳膶W(xué)家?guī)缀醮_定已經(jīng)找到了這一范圍內(nèi)所有的小行星,而且它們不會構(gòu)成直接的危險(xiǎn)。根據(jù)我們掌握的軌道信息,直徑110千米的小行星在接下來的100年內(nèi)撞擊地球的概率降至約1/120000,直徑10千米以上的小行星撞擊地球的概率則約為1/150000000。

這些概率讓人大大松了一口氣。雖然的確有這樣的風(fēng)險(xiǎn),但它已經(jīng)得到詳細(xì)研究,而且證據(jù)顯示這種事發(fā)生的概率非常小。這是一個(gè)人人皆知的風(fēng)險(xiǎn),但風(fēng)險(xiǎn)并不算大。如果人類會在未來的100年內(nèi)滅絕,那么幾乎可以肯定原因不是小行星或彗星撞擊。

雖然不確定因素依然存在,但總的來說,這是一個(gè)人類團(tuán)結(jié)一致應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)的故事。從人們開始對全球?yàn)?zāi)難的風(fēng)險(xiǎn)有科學(xué)認(rèn)識,到政府開始認(rèn)真采取應(yīng)對措施,只用了12年時(shí)間?,F(xiàn)在28年過去了,幾乎所有的大量級小行星都已被追蹤。國際合作以聯(lián)合國認(rèn)可的組織和國際空間衛(wèi)士計(jì)劃聯(lián)盟為載體開展。這項(xiàng)事業(yè)運(yùn)作良好,美國國家航空航天局得到的資助從2010年到2016年增加了10倍以上。在我看來,小行星和彗星撞擊是人們應(yīng)對得最好的生存性風(fēng)險(xiǎn)。

下一步要做什么?天文學(xué)家在追蹤小行星方面取得了巨大成功,現(xiàn)在可能是時(shí)候?qū)⒁恍┤说淖⒁饬D(zhuǎn)向彗星了。雖然很難確定,但我覺得最有可能的是它們構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)與剩下未被追蹤的小行星帶來的風(fēng)險(xiǎn)水平差不多。開展更多研究后,天文學(xué)家也許能將短周期彗星納入用于改進(jìn)小行星探測和認(rèn)識長周期彗星的風(fēng)險(xiǎn)框架。

在如此了解小行星撞擊概率的情況下,剩余的不確定性主要在于這樣一次撞擊是否會導(dǎo)致人類滅絕尤其是直徑范圍在110千米的小行星。因此,利用最新的氣候模型與核冬天模型,構(gòu)建反映撞擊后冬天效應(yīng)持續(xù)時(shí)間和嚴(yán)重程度的模型是很有價(jià)值的。

其他自然風(fēng)險(xiǎn)

我們面臨的其他潛在災(zāi)難并不少。即使只談?dòng)凶銐蚩茖W(xué)證據(jù)支持的自然風(fēng)險(xiǎn),也還是有很多風(fēng)險(xiǎn)我這里無法詳細(xì)闡述。

有些威脅從長遠(yuǎn)來看是真正的風(fēng)險(xiǎn),但在未來一千年里都不會發(fā)生。其中最重要的是太陽最終會變得更亮,這將帶來非常高的滅絕風(fēng)險(xiǎn),但這種現(xiàn)象只在大約10億年后才會出現(xiàn)。冰期(冰河時(shí)代)的再度出現(xiàn)將給人類帶來巨大的困難,但這在未來一千年里不會發(fā)生。人類退化或轉(zhuǎn)變?yōu)樾挛锓N等演化情況在未來一千年里也不會構(gòu)成威脅。

眾所周知,有些風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性非常小。例如恒星穿過太陽系時(shí)可能會擾亂行星軌道,導(dǎo)致地球凍結(jié)或沸騰,甚至撞上另一顆行星,但這在未來20億年內(nèi)發(fā)生的概率只有1/100000。這種情況也可能由于行星軌道動(dòng)力的混亂不定而發(fā)生,但概率同樣微乎其微。一些物理理論認(rèn)為,太空的真空狀態(tài)本身可能是不穩(wěn)定的,可能會坍縮形成真正的真空。這種坍縮將以光速擴(kuò)散,摧毀所有生命。然而這種情況在每一個(gè)世紀(jì)里發(fā)生的概率不會高于1/10000000,人們普遍覺得這種可能性還要更低。

有些威脅不至于危及人類的生存,它們不太可能導(dǎo)致人類滅絕或文明的永久崩潰。颶風(fēng)或海嘯等許多地方性或區(qū)域性的災(zāi)難就是如此,一些涉及全球的風(fēng)險(xiǎn)也是同樣的道理。例如,地球的整個(gè)磁場會發(fā)生很大的變化,有時(shí)甚至?xí)耆崔D(zhuǎn)方向,我們在磁場方位重新調(diào)整的過程中會更多地暴露在宇宙射線之下。然而這種情況出現(xiàn)得足夠頻繁,以致我們可以斷定它不是關(guān)乎人類存亡的風(fēng)險(xiǎn)(自人類和黑猩猩分化以來,500萬年中這種情況大約發(fā)生了20次)。這類風(fēng)險(xiǎn)只有一項(xiàng)經(jīng)過充分研究的影響,那就是癌癥的發(fā)病率似乎會略微增加,因此它也不是會導(dǎo)致文明崩潰的那種風(fēng)險(xiǎn)。

最后,有些風(fēng)險(xiǎn)是自然產(chǎn)生的,但人類活動(dòng)大大加劇了它們的影響,因此,它們介于自然風(fēng)險(xiǎn)和人為風(fēng)險(xiǎn)之間,其中包括自然產(chǎn)生的流行病。我不把它們列為自然風(fēng)險(xiǎn),而是納入人為風(fēng)險(xiǎn)。

《危崖:生存性風(fēng)險(xiǎn)與人類的未來》
[澳]托比·奧德(Toby Ord) 著 韋斯琳 譯
 中信出版社·新思文化2021-10-21

本文書摘部分節(jié)選自《危崖:生存性風(fēng)險(xiǎn)與人類的未來》第三章《自然風(fēng)險(xiǎn)》,經(jīng)出版社授權(quán)發(fā)布,較原文有刪節(jié)。

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從湯加火山爆發(fā)談世界末日:怎樣的災(zāi)難可能使人類滅絕?

超級火山噴發(fā)、恒星爆炸、小行星和彗星……

湯加火山再次劇烈噴發(fā) 噴發(fā)現(xiàn)場似“核爆” 圖片來源:視覺中國

按:南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島海底火山14日和15日發(fā)生火山噴發(fā),首都努庫阿洛法觀測到了海嘯。據(jù)衛(wèi)星照片顯示,火山灰、蒸汽和氣體在當(dāng)?shù)靥窖蠛C嫔峡丈v,巨大的聲響在美國的阿拉斯加都可以聽到。據(jù)法新社17日消息,湯加海底火山又發(fā)生了一次大噴發(fā)。日本、美國、加拿大、新西蘭、斐濟(jì)、薩摩亞、瓦努阿圖、澳大利亞和智利均發(fā)布海嘯預(yù)警。專家指出,事發(fā)地火山口已蘇醒,噴發(fā)活躍期可持續(xù)數(shù)周甚至數(shù)年。

湯加海域火山持續(xù)爆發(fā)并引發(fā)海嘯,是如同災(zāi)難大片一般的自然現(xiàn)象。在歷史上,我們可以看到,大規(guī)模的火山噴發(fā)可能會引發(fā)大規(guī)模的后果——至今為止記錄在案的最為猛烈的火山噴發(fā)之一坦博拉火山大爆發(fā)曾經(jīng)改變了地球的氣候,使得次年(1816年)成為了“無夏之年”?;鹕奖l(fā)導(dǎo)致周邊地帶發(fā)生多起海嘯,在歐洲,火山灰導(dǎo)致顆粒無收,很多人死于饑餓;多條河流泛濫,帶來了嚴(yán)重的流行性斑疹傷寒。在1816年,空氣中高濃度的火山灰和火山氣使得瑞士陰雨連綿,在此度假的文人被困于室內(nèi),不得已互相發(fā)起寫作挑戰(zhàn)——瑪麗·雪萊在此寫下了《科學(xué)怪人》,拜倫以《黑暗》描述了一個(gè)太陽熄滅的世界。空氣中的火山碎屑給倫敦帶來了多彩的晚霞,這一奇觀在畫家特納的的“日落系列”中流傳后世……

盡管我們駕馭自然的能力與日俱增,人類還是很容易受到自然災(zāi)難的傷害。超級火山爆發(fā)并不像后世看來的那么浪漫,它們可能是致命的。近期由萊昂納多·迪卡普里奧主演的影片《不要抬頭》(Don't Look Up)則警示人們一顆彗星直接與地球相撞也將帶來毀滅性的后果,導(dǎo)致人類文明歷程中的空前浩劫。

人類究竟會不會因?yàn)槌壔鹕奖l(fā)、彗星撞擊地球這樣的事件而滅絕?《危崖:生存性風(fēng)險(xiǎn)與人類的未來》作者、牛津大學(xué)人類未來研究所高級研究員托比·奧德致力于研究有可能造成人類滅絕或文明永久崩潰的風(fēng)險(xiǎn),以及如何在這些危險(xiǎn)中保衛(wèi)人類。在下面這篇書摘中,托比·奧德帶領(lǐng)我們探尋能夠把人類所有成就都抹去的終極自然災(zāi)難。

《自然風(fēng)險(xiǎn)》(節(jié)選)

文 |[澳]托比·奧德(Toby Ord)

譯 | 韋斯琳 

超級火山噴發(fā)

超大規(guī)模的火山噴發(fā)(釋放出超過1000立方千米巖石的爆炸)被稱為超級火山噴發(fā)。與如同圓錐一般高聳在地表的典型火山不同,能形成超級噴發(fā)規(guī)模的火山往往因?yàn)獒尫懦龃罅康膸r漿而塌陷,留下一個(gè)被稱為破火山口的巨大凹坑。其中最著名的是黃石火山口,它上一次噴發(fā)是在63萬年前。

超級火山噴發(fā)的毀滅性遠(yuǎn)超史上其他事件。這樣的火山噴發(fā)會讓方圓100千米內(nèi)的所有東西都被埋在熾熱的落石中。厚厚的火山灰像雨一般落滿整個(gè)大陸。當(dāng)印度尼西亞的托巴火山在7.4萬年前噴發(fā)時(shí),1米厚的火山灰像毯子一樣覆蓋了印度,遠(yuǎn)至非洲都能發(fā)現(xiàn)火山灰的痕跡。但是,就像小行星和彗星一樣,真正造成生存性風(fēng)險(xiǎn)的是被黑暗籠罩的天空。

托巴火山噴發(fā)釋放的黑色火山灰和反射性硫酸鹽氣溶膠造成了火山冬天,據(jù)說在好幾年的時(shí)間里讓全球氣溫降低了好幾攝氏度。即使是1815年印度尼西亞坦博拉火山規(guī)模小得多的噴發(fā)(不到托巴火山噴發(fā)規(guī)模的1%),也造成全球溫度下降1,遠(yuǎn)至美國的一些地方出現(xiàn)了農(nóng)作物歉收和六月飛雪,這一年因此被稱為無夏之年

研究超級火山噴發(fā)的專家通常認(rèn)為這一現(xiàn)象不會對人類滅絕直接造成威脅。雖然有一些早期證據(jù)表明,托巴火山的噴發(fā)也許差一點(diǎn)就摧毀了7.4萬年前的人類,但較新的證據(jù)越來越多地顯示出這不可能發(fā)生。

由于托巴火山噴發(fā)是我們所知的過去200萬年里最大規(guī)模的火山噴發(fā),而現(xiàn)在已有比當(dāng)時(shí)多出數(shù)千倍的人口分布在更廣泛的地區(qū),因此我們可以認(rèn)為火山噴發(fā)已經(jīng)不太可能導(dǎo)致人類滅絕。其影響可能與直徑110千米的小行星大致相當(dāng),有可能導(dǎo)致全球農(nóng)作物持續(xù)數(shù)年的大面積歉收。由于世界糧食儲備只有6個(gè)月左右,因此有數(shù)十億人可能會死于饑荒,文明也可能發(fā)生全球性崩潰。我認(rèn)為即使文明真的崩潰了,它也很可能復(fù)蘇,但如果不能恢復(fù),那就是一場生存性災(zāi)難。

雖然地質(zhì)學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十次超級火山噴發(fā)的遺跡,但它們的發(fā)生頻率仍然極難確定。最新報(bào)告給出的中心估計(jì)是每2萬年一次,但具有很大的不確定性。至于托巴火山那種規(guī)模的噴發(fā),同一分析報(bào)告得出的中心估計(jì)是每80萬年一次,但不確定性更大。

接下來的一個(gè)世紀(jì)會怎樣?天文學(xué)家已經(jīng)追蹤到越來越多的小行星,他們可以確定未來的100年會比平均水平更安全。不幸的是,火山比小行星難預(yù)測得多。盡管我們已經(jīng)知道曾有過超級噴發(fā)的大多數(shù)火山的位置,但預(yù)測火山是否即將噴發(fā)極其困難,一旦出現(xiàn)火山噴發(fā),我們將會措手不及。

對于如何防止或延緩即將發(fā)生的超級噴發(fā),人們知之甚少。美國國家航空航天局最近進(jìn)行了一項(xiàng)非常初步的調(diào)查,研究從黃石火山口緩慢排出熱量的可能性,但像這樣的調(diào)查還處于最初階段,對活火山(特別是有超級噴發(fā)歷史的火山)任何形式的干擾顯然都必須非常謹(jǐn)慎。目前,我們應(yīng)對超級火山噴發(fā)的最佳辦法是建立能長久保存的糧食儲備或者發(fā)展應(yīng)急糧食生產(chǎn)技術(shù),為減輕損失做好準(zhǔn)備。

與小行星和彗星相比,我們對火山噴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的了解和管理仍處于初級階段。由于預(yù)測和預(yù)防的難度更大,這種風(fēng)險(xiǎn)可能從根本上更難應(yīng)對。最重要的是,據(jù)估計(jì),在接下來的一個(gè)世紀(jì)里,發(fā)生威脅文明的火山噴發(fā)災(zāi)難的概率是小行星和彗星撞擊概率總和的10倍左右。所以,超級火山噴發(fā)似乎是更大的風(fēng)險(xiǎn),需要格外關(guān)注。

2021年12月21日,湯加一火山噴發(fā) 大量白色氣體云升起 圖片來源:視覺中國

恒星爆炸

每顆恒星內(nèi)部都有兩股力量在持續(xù)對抗。引力使恒星壓縮聚合,而輻射壓力則使它分離解體。在恒星生命的大部分時(shí)間里,這兩股力量處于平衡狀態(tài),避免恒星坍縮為一個(gè)點(diǎn)或消散在太空中。但有些恒星到了某個(gè)時(shí)刻會出現(xiàn)壓力無法對抗引力作用的災(zāi)難性情形,以相對論性速度坍縮。它們可以瞬間達(dá)到難以置信的高密度,引發(fā)新一輪的巨大壓力,使恒星爆炸,這就是所謂的超新星爆發(fā)現(xiàn)象。在短暫的時(shí)間里,一顆超新星放出的光芒可以讓整個(gè)星系黯然失色。只需幾秒鐘,它就能釋放出相當(dāng)于太陽在100億年內(nèi)所輻射的能量。

超新星最早可見于中國古代天文學(xué)家在公元185年的記錄,當(dāng)時(shí)一顆明亮的新星突然照亮了他們頭頂?shù)奶炜?。直?span>20世紀(jì)30年代,科學(xué)家們才開始對超新星有所了解,到了50年代,他們意識到靠近地球的超新星會對地球構(gòu)成威脅。

仙后座A(Cas A)的超新星遺跡,大質(zhì)量恒星爆炸的碎片 圖片來源:視覺中國

1969年,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種嶄新而獨(dú)特的恒星爆炸類型。冷戰(zhàn)期間,美國發(fā)射了一些間諜衛(wèi)星,通過捕捉特有的伽馬射線閃光來探測是否存在秘密核試驗(yàn)。衛(wèi)星探測到一些短脈沖伽馬射線,但其特征與核武器放射出來的完全不同。天文學(xué)家們認(rèn)定,它們不可能來自地球,甚至不可能來自銀河系,而一定是來自數(shù)十億光年之外的極其遙遠(yuǎn)的星系。

是什么引起了這種伽馬射線暴?這個(gè)謎團(tuán)仍有待破解。主流理論認(rèn)為,脈沖較長的爆發(fā)是在一種罕見的超新星中產(chǎn)生的,而脈沖較短的爆發(fā)則是在兩顆中子星碰撞時(shí)產(chǎn)生的。每一次爆發(fā)所釋放的總能量與超新星相似,但集中在兩個(gè)指向相反方向的窄錐區(qū)域中,因此可以在極遠(yuǎn)的距離上探測到它們。

例如,20083月,100億光年外的一個(gè)星系中的伽馬射線暴所發(fā)出的光到達(dá)了地球,它的亮度仍然足以讓肉眼看見??拷栂档某滦潜l(fā)或伽馬射線暴可能會帶來災(zāi)難性的影響。雖然伽馬射線和宇宙射線本身不會到達(dá)地球表面,但它們在我們的大氣層中引發(fā)的反應(yīng)可能會構(gòu)成威脅。最危險(xiǎn)的很可能是產(chǎn)生氮氧化物,它將改變地球的氣候,并嚴(yán)重侵蝕臭氧層,最后一種影響被認(rèn)為是最致命的,會讓我們連續(xù)好幾年極大地暴露在紫外線輻射下。

對于這樣的事件發(fā)生在地球附近并造成全球?yàn)?zāi)難(通常定義為全球臭氧消耗達(dá)到30%或更多)的可能性,天文學(xué)家做了估測。(我認(rèn)為此類事件對文明的威脅比小行星、彗星撞擊和超級火山噴發(fā)的威脅要小。)平均每個(gè)世紀(jì)里超新星爆發(fā)的概率約為1/5000000,伽馬射線暴發(fā)生的概率為1/2500000。

與探測小行星一樣,我們可以通過在宇宙中搜尋最直接的威脅來對接下來100年里這些事件發(fā)生的可能性做出更準(zhǔn)確的推算。探測伽馬射線暴會比較困難,因?yàn)槲覀儗λ鼈兞私廨^少,而且它們可以從更遠(yuǎn)的距離攻擊地球。對于超新星爆發(fā)和伽馬射線暴這兩種威脅,我們還沒有找到任何潛在的威脅源,但也不能完全排除它們的存在,因此,我們估計(jì)接下來的一個(gè)世紀(jì)出現(xiàn)這類風(fēng)險(xiǎn)的概率比平均水平略有降低。

這類事件發(fā)生的概率非常小,似乎頂多是小行星和彗星撞擊這類規(guī)模相當(dāng)?shù)臑?zāi)難發(fā)生概率的1/20,超級火山噴發(fā)發(fā)生概率的1/300。不過,在把這類風(fēng)險(xiǎn)擱置一邊之前,我們還是希望消除與這些數(shù)字相關(guān)的一些不確定性。我們需要更多的研究來確定恒星爆炸導(dǎo)致滅絕的臨界點(diǎn)。我們應(yīng)該開始對100光年之內(nèi)的潛在超新星進(jìn)行分類,以確定它們有多大可能性在接下來的一個(gè)世紀(jì)中爆發(fā)。從更廣泛的層面上看,我們應(yīng)該改進(jìn)我們對這些風(fēng)險(xiǎn)及其剩余不確定因素的模型分析,努力把我們對它們的認(rèn)識程度提高到與對小行星和彗星的了解相當(dāng)?shù)乃健?/p>

2015年1月17日,位于湯加首都努庫阿洛法以北65公里海域的海底火山噴發(fā) 圖片來源:視覺中國

小行星和彗星

一顆直徑10千米的小行星朝著地球的方向快速移動(dòng)。它們直接碰撞的概率很小千百萬年來,它一直在太陽系中穿行,每一次都與地球擦身而過。但經(jīng)過漫長的時(shí)間,碰撞的可能性就會增加,而這一天終于來了。

它在墨西哥海岸附近撞向地球表面,時(shí)速超過6萬千米。1萬億噸巖石的移動(dòng)速度是如此之快,撞擊時(shí)產(chǎn)生的能量相當(dāng)于同等質(zhì)量TNT炸藥的100倍。在短短幾秒鐘內(nèi),它釋放出相當(dāng)于廣島原子彈爆炸百億倍威力的能量:等于冷戰(zhàn)時(shí)期全部核武器的1萬倍。它撞出了一個(gè)30千米深的坑,直穿地殼這個(gè)深度是帝國大廈高度的60倍,珠穆朗瑪峰高度的3倍多。方圓1000千米以內(nèi)的所有東西都被撞擊火球釋放的熱量毀滅。海嘯摧毀了加勒比地區(qū)。數(shù)以萬億噸計(jì)的巖石和塵埃被拋向天空深處。其中一些過熱的巖石落在幾百萬平方千米的土地上,燒死動(dòng)物的同時(shí)引發(fā)大火,使災(zāi)難進(jìn)一步蔓延。但更致命的是留在空中的灰塵。

塵土翻滾飛揚(yáng),一直升騰到大氣層頂端,遮擋了陽光。正是這種現(xiàn)象把區(qū)域性的災(zāi)難變成了大規(guī)模的滅絕。慢慢地,這種情況就蔓延至整個(gè)世界,地球持續(xù)數(shù)年被黑暗吞沒。伴隨著黑暗而來的是嚴(yán)重的全球降溫,因?yàn)殛柟獗粔m埃擋住,被海床蒸發(fā)時(shí)釋放的硫酸鹽氣溶膠所反射。寒冷和黑暗殺死地球上的植物,動(dòng)物挨餓受凍,恐龍億萬年的統(tǒng)治結(jié)束,四分之三的地球物種滅絕。

小行星和彗星都有可能造成這樣的破壞。小行星是塊狀的巖石或金屬,主要出現(xiàn)在火星和木星的軌道之間。它們的直徑從大約1000千米到只有幾米不等。彗星是由巖石和冰塊混合而成的塊狀物,直徑范圍稍窄。許多彗星都位于極度橢圓的軌道上,大部分時(shí)間在外行星之間或之外,然后周期性地穿過內(nèi)太陽系。當(dāng)它們離太陽足夠近時(shí),太陽的輻射會剝落彗星的部分冰層和塵埃,形成一條閃亮的尾巴。進(jìn)入我們大氣層的小行星或彗星碎片,與大氣層摩擦產(chǎn)生熱量,燃燒起來,被稱為流星。落到地球上而留存下來的碎片被稱為隕石。

我們最早的祖先一定見過彗星在天空中閃耀,但只能猜測它們真正是什么。古希臘人猜測它們像云彩或彩虹一樣,是大氣現(xiàn)象。6世紀(jì)的印度天文學(xué)家正確地猜出它們遠(yuǎn)在地球之外這個(gè)想法在1000年里都未能得到確證。直到1577年,第谷·布拉赫證明了那一年出現(xiàn)的彗星來自月球之外,因?yàn)橄嗑噙b遠(yuǎn)的觀測者在同一時(shí)間看到的彗星幾乎處于夜空中的同一位置。

河北保定:古長城上看彗星 圖片來源:視覺中國

隕石自古以來就為人所知,但直到19世紀(jì)初,科學(xué)家才確定它們來自地球之外。與此同時(shí),天文學(xué)家開始探測圍繞太陽運(yùn)行的小行星。

1960年,美國地質(zhì)學(xué)家尤金·舒梅克明確指出,地球上的一些坑并不是由地質(zhì)活動(dòng)造成的,而是受到了遠(yuǎn)古時(shí)代的巨大隕石的撞擊,這些最終落下的碎片讓我們看到地球很容易遭受來自宇宙的災(zāi)難性沖擊。

1980年,由路易斯和沃爾特·阿爾瓦雷斯父子領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家小組發(fā)現(xiàn),白堊紀(jì)和古近紀(jì)之間的地質(zhì)界限富含銥元素,而這種元素在地球表面極為罕見,在小行星中倒是更普遍。他們想到,這可能是解釋白堊紀(jì)末期那場大滅絕的確鑿證據(jù),恐龍就是在這場大滅絕中消亡的。釋放出這么多銥的小行星,其直徑應(yīng)該能達(dá)到10千米,使銥飄散到各處的黑暗塵埃云足以抑制光合作用并引起大滅絕。只是當(dāng)時(shí)還沒有發(fā)現(xiàn)規(guī)模和年代符合這次撞擊的隕石坑。

10年后,這個(gè)隕石坑被發(fā)現(xiàn)了。6600萬年的地質(zhì)活動(dòng)將它掩埋在后來形成的數(shù)千米的巖石層之下,但重力測量的結(jié)果顯示出一個(gè)由隕石造成的高密度花崗巖撞擊環(huán)——一個(gè)圍繞墨西哥小鎮(zhèn)??颂K魯伯的巨大圓圈。挖掘工作證實(shí)了這個(gè)隕石坑的年代和成因。

關(guān)于這次撞擊是否足以導(dǎo)致大滅絕的爭論仍在繼續(xù),但隨著越來越多能對得上的證據(jù)的出現(xiàn),人們逐漸形成了共識。其中20世紀(jì)80年代對核冬天的發(fā)現(xiàn)尤為重要,其景象就是類似的高空黑色云團(tuán)使地球變冷變暗。此外,越來越多的證據(jù)表明,這種撞擊會使海床上的含硫巖石蒸發(fā),釋放出大量的硫酸鹽氣溶膠,讓地球變得更冷更暗。

隨著人們越來越清楚地認(rèn)識到地球很容易受到小行星和彗星的撞擊,這一威脅開始得到認(rèn)真的對待。小行星和彗星的撞擊先是出現(xiàn)在科幻作品中,后來受到了科學(xué)研究的關(guān)注。阿爾瓦雷斯關(guān)于小行星造成上一次大滅絕的假說啟發(fā)舒梅克在1981年召開了一次意義深遠(yuǎn)的會議,撞擊災(zāi)害學(xué)由此創(chuàng)立??茖W(xué)家們雄心勃勃地提出了尋找和追蹤小行星的計(jì)劃。由于公眾越來越關(guān)注撞擊威脅,美國國會兩黨開始支持這項(xiàng)計(jì)劃。1994年,國會指示美國國家航空航天局對90%直徑大于1千米的近地天體進(jìn)行追蹤。

至此,人們大部分的注意力都集中在小行星上,因?yàn)樗鼈兏R?,更容易追蹤,轉(zhuǎn)變它們的飛行方向也更容易。天文學(xué)家根據(jù)大小對它們進(jìn)行了分類。那些直徑在10千米以上的小行星(使恐龍滅絕的那顆小行星就有這么大)有可能引起大規(guī)模滅絕。人類有可能在這場天災(zāi)中存活下來,但造成我們滅絕的嚴(yán)峻風(fēng)險(xiǎn)顯然存在。

在上一次的滅絕事件中,所有體重超過5千克的陸地脊椎動(dòng)物都被殺死了。直徑110千米的小行星可能引起全球?yàn)?zāi)難,也可能大到足以構(gòu)成生存性風(fēng)險(xiǎn),要么直接使人類滅絕,要么導(dǎo)致文明崩潰至不可恢復(fù)的地步。雖然這種較小規(guī)模的小行星撞擊引發(fā)生存性災(zāi)難的概率要小得多,但這樣的小行星撞擊地球的概率要高得多,兩種概率就抵消了。

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并追蹤到眾多的近地小行星,我們因此對近地小行星的總量有了很好的了解。這些信息告訴我們,平均來說在一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里,直徑110千米的小行星撞上地球的概率約為1/6000,直徑超過10千米的小行星撞擊的概率則是1/1500000。

那么,我們這個(gè)世紀(jì)呢?通過分析已知小行星的確切軌道,天文學(xué)家可以確定它們是否真的有可能在未來100年內(nèi)撞擊地球。我撰寫本書的時(shí)候,直徑大于1千米的近地小行星里有95%已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),并沒有哪一顆看上去明顯會與地球相撞。所以幾乎所有剩余的風(fēng)險(xiǎn)都來自我們尚未追蹤到的那5%。直徑大于10千米的小行星撞擊地球的可能性更小,因?yàn)樘煳膶W(xué)家?guī)缀醮_定已經(jīng)找到了這一范圍內(nèi)所有的小行星,而且它們不會構(gòu)成直接的危險(xiǎn)。根據(jù)我們掌握的軌道信息,直徑110千米的小行星在接下來的100年內(nèi)撞擊地球的概率降至約1/120000,直徑10千米以上的小行星撞擊地球的概率則約為1/150000000。

這些概率讓人大大松了一口氣。雖然的確有這樣的風(fēng)險(xiǎn),但它已經(jīng)得到詳細(xì)研究,而且證據(jù)顯示這種事發(fā)生的概率非常小。這是一個(gè)人人皆知的風(fēng)險(xiǎn),但風(fēng)險(xiǎn)并不算大。如果人類會在未來的100年內(nèi)滅絕,那么幾乎可以肯定原因不是小行星或彗星撞擊。

雖然不確定因素依然存在,但總的來說,這是一個(gè)人類團(tuán)結(jié)一致應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)的故事。從人們開始對全球?yàn)?zāi)難的風(fēng)險(xiǎn)有科學(xué)認(rèn)識,到政府開始認(rèn)真采取應(yīng)對措施,只用了12年時(shí)間?,F(xiàn)在28年過去了,幾乎所有的大量級小行星都已被追蹤。國際合作以聯(lián)合國認(rèn)可的組織和國際空間衛(wèi)士計(jì)劃聯(lián)盟為載體開展。這項(xiàng)事業(yè)運(yùn)作良好,美國國家航空航天局得到的資助從2010年到2016年增加了10倍以上。在我看來,小行星和彗星撞擊是人們應(yīng)對得最好的生存性風(fēng)險(xiǎn)。

下一步要做什么?天文學(xué)家在追蹤小行星方面取得了巨大成功,現(xiàn)在可能是時(shí)候?qū)⒁恍┤说淖⒁饬D(zhuǎn)向彗星了。雖然很難確定,但我覺得最有可能的是它們構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)與剩下未被追蹤的小行星帶來的風(fēng)險(xiǎn)水平差不多。開展更多研究后,天文學(xué)家也許能將短周期彗星納入用于改進(jìn)小行星探測和認(rèn)識長周期彗星的風(fēng)險(xiǎn)框架。

在如此了解小行星撞擊概率的情況下,剩余的不確定性主要在于這樣一次撞擊是否會導(dǎo)致人類滅絕尤其是直徑范圍在110千米的小行星。因此,利用最新的氣候模型與核冬天模型,構(gòu)建反映撞擊后冬天效應(yīng)持續(xù)時(shí)間和嚴(yán)重程度的模型是很有價(jià)值的。

其他自然風(fēng)險(xiǎn)

我們面臨的其他潛在災(zāi)難并不少。即使只談?dòng)凶銐蚩茖W(xué)證據(jù)支持的自然風(fēng)險(xiǎn),也還是有很多風(fēng)險(xiǎn)我這里無法詳細(xì)闡述。

有些威脅從長遠(yuǎn)來看是真正的風(fēng)險(xiǎn),但在未來一千年里都不會發(fā)生。其中最重要的是太陽最終會變得更亮,這將帶來非常高的滅絕風(fēng)險(xiǎn),但這種現(xiàn)象只在大約10億年后才會出現(xiàn)。冰期(冰河時(shí)代)的再度出現(xiàn)將給人類帶來巨大的困難,但這在未來一千年里不會發(fā)生。人類退化或轉(zhuǎn)變?yōu)樾挛锓N等演化情況在未來一千年里也不會構(gòu)成威脅。

眾所周知,有些風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性非常小。例如恒星穿過太陽系時(shí)可能會擾亂行星軌道,導(dǎo)致地球凍結(jié)或沸騰,甚至撞上另一顆行星,但這在未來20億年內(nèi)發(fā)生的概率只有1/100000。這種情況也可能由于行星軌道動(dòng)力的混亂不定而發(fā)生,但概率同樣微乎其微。一些物理理論認(rèn)為,太空的真空狀態(tài)本身可能是不穩(wěn)定的,可能會坍縮形成真正的真空。這種坍縮將以光速擴(kuò)散,摧毀所有生命。然而這種情況在每一個(gè)世紀(jì)里發(fā)生的概率不會高于1/10000000,人們普遍覺得這種可能性還要更低。

有些威脅不至于危及人類的生存,它們不太可能導(dǎo)致人類滅絕或文明的永久崩潰。颶風(fēng)或海嘯等許多地方性或區(qū)域性的災(zāi)難就是如此,一些涉及全球的風(fēng)險(xiǎn)也是同樣的道理。例如,地球的整個(gè)磁場會發(fā)生很大的變化,有時(shí)甚至?xí)耆崔D(zhuǎn)方向,我們在磁場方位重新調(diào)整的過程中會更多地暴露在宇宙射線之下。然而這種情況出現(xiàn)得足夠頻繁,以致我們可以斷定它不是關(guān)乎人類存亡的風(fēng)險(xiǎn)(自人類和黑猩猩分化以來,500萬年中這種情況大約發(fā)生了20次)。這類風(fēng)險(xiǎn)只有一項(xiàng)經(jīng)過充分研究的影響,那就是癌癥的發(fā)病率似乎會略微增加,因此它也不是會導(dǎo)致文明崩潰的那種風(fēng)險(xiǎn)。

最后,有些風(fēng)險(xiǎn)是自然產(chǎn)生的,但人類活動(dòng)大大加劇了它們的影響,因此,它們介于自然風(fēng)險(xiǎn)和人為風(fēng)險(xiǎn)之間,其中包括自然產(chǎn)生的流行病。我不把它們列為自然風(fēng)險(xiǎn),而是納入人為風(fēng)險(xiǎn)。

《危崖:生存性風(fēng)險(xiǎn)與人類的未來》
[澳]托比·奧德(Toby Ord) 著 韋斯琳 譯
 中信出版社·新思文化2021-10-21

本文書摘部分節(jié)選自《危崖:生存性風(fēng)險(xiǎn)與人類的未來》第三章《自然風(fēng)險(xiǎn)》,經(jīng)出版社授權(quán)發(fā)布,較原文有刪節(jié)。

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