中国对陨石的认识研究论文

现在人们已经知道，太空中的陨石可能是地球生命的来源，同时也是生命的杀手之一。

1908年6月30日清晨，俄国西伯利亚中通古斯卡河上游瓦纳瓦腊以北50千米的密林中，突然发出一声震耳欲聋的巨响，蘑菇云拔地而起，窜上近2万米的高空，森林中的动物和挺拔的大树一起被灼热的气浪冲倒、焚烧。连日熊熊的大火吞没了2000平方千米的原始森林。冲天火光照得方圆800千米内通红一片，1500千米外也能看到。在中心地区3000米范围内，出现200多个直径米1～50米的坑穴，其周围的树木呈放射状向外侧倾倒，就像自行车轮的辐条。据离爆炸地点60千米外的一位居民说，当时他站在门廊上，突然看到一个拖着一股烟尘的火球掠过，就感到热浪与刺眼的火光迎面扑来，强大的冲击波使他顿时失去知觉。他苏醒过来后，只觉得大地在颤抖，房子在摇晃，头顶传来雷鸣般的巨响，“好像觉得世界的末日到来”。160千米外一个在河岸工作的工人，被气浪掀入河中。在240千米外，强劲的风把地面刮去一层土，在安加拉河面上堆起一堵水墙。据科学家后来估计，这次爆炸的能量约为广岛原子弹威力的500倍。

爆炸的气浪使整个西伯利亚东部出现了强烈的气流，英吉利海峡彼岸的英国气象中心，也监测到大气压持续20分钟的上下剧烈波动。3500千米外的彼得堡以及澳大利亚、爪哇、华盛顿等地的地震仪都记录到地震波。连续两个晚上，天空异常明亮，甚至在苏格兰，午夜还可看清报纸上的字。

1937年，一颗直径不到1千米的名叫“赫米斯”的小行星以每小时3万千米的速度与地球“擦肩”而过，距地球仅78万千米。假如赫米斯与地球相撞，将释放出相当于10万个百万吨级炸弹的能量。

1947年2月12日上午，原苏联远东锡霍特—阿林山系的伯力居民们目睹了另一天空奇观：一颗火球拖着浓烟和火花，在空中向南美袭来，消失后不久，传来了一声巨大的爆炸声。正在执行任务的原苏联空军也观察到了这一现象，他们帮助调查人员找到了陨石坠落现场。

1972年8月10日，美国加利福尼亚上空58千米处传来隆隆巨响，一团巨大的火球划天而过。原来是一颗直径10米、重数千吨的小行星擦地球而过，险些撞上美国。美国宇航局的红外探测器记录了这次事件。

1976年3月8日北京时间下午3时许，在我国吉林省吉林市北部发生了一次世界罕见的陨石雨。百万群众看到一个耀眼的火球，向地面飞落，接着分裂为三个火球，一个形成满月，另两个呈足球大小的碎块，随后向地面坠落，轰隆之声响彻云霄，震起的土浪高达数十米。土块飞溅到百米之外，还升起了一个高达50多米的蘑菇云状的烟柱。大量陨石碎块撒落在吉林市北部近500平方千米的范围内。

吉林陨石雨撒落在一狭长带状区域内，东西长70多千米，南北方向最宽的地方不超过10千米。据研究，吉林陨石原先可能是一个直径2200千米的阿波罗型小行星的一部分，它在行星际空间飞行过程中，在800万年前被撞击分裂出一块直径大于10米的碎块，在40万年前又受到一次撞击，分裂出一块直径约2米的碎块。这颗碎块于1976年3月8日15时大体上沿着地球公转方向从后面追上地球。在进入地球大气层后，剧烈摩擦让它燃烧。陨石的一大部分被烧毁、气化，残留部分在大气层中产生多次崩裂，形成许多碎块落到地面上。到达地面时速度每秒只有几十米。科学家们对吉林陨石标本作了大量的物理化学研究与分析工作，1979年科学出版社出版了研究专著——《吉林陨石雨论文集》。

1989年初，美国科学家宣布一条震惊世界的新闻：一颗能产生相当于2万颗氢弹爆炸能量的小行星“1989FC”将在当年3月22日，在距地球约69万千米的远处飞过。这颗小行星的轨道比较特殊，绕太阳的公转周期为年（大多数小行星的公转周期为3～7年），每隔33年要飞近地球一次。我国天文学家认为，假如这颗直径为300米左右的小行星击中地球，如在高空爆炸，由于碰撞速度高达16千米/秒，将撞击出一个直径为6千米左右的圆形撞击构造坑，在半径为几十千米范围内产生强烈地震。

1989年8月，一颗直径1千米的小行星“1989PB”在距地球400万千米处飞过。

1991年1月，直径5～10千米的小行星（1991BA）在距地球17万千米处掠过，这个距离不到地球至月球距离的一半，在天文上算是“千钧一发”了。

1989年，有一位天文学家预言，地球的唯一卫星——月亮将在1992年遇到一颗大流星的撞击，估计月球将损失过半。尽管在1992年，我们并未经历这一劫难，但月球表面的满目疮痍告诉我们，人们不仅要忧地球的“天”，还要忧毗邻星星的“天”，因为它们的被撞同样要带来地球的灾难。在南极等地，中外科学家已经找到一些被认为是从月亮上掉到地面的陨石。

天体相撞在宇宙太空中是正常现象。一些科学家甚至认为陨石是地球生命的来源之一。但是，大型陨石对地球环境的威胁也是显而易见的。自从20世纪80年代以来，各国有识之士一直在呼吁人们要正视来自近地空间的威胁。

目前威胁人类的近地小天体主要是彗星核和小行星，彗星核在其中只占几个百分点，因而，密度较大的小行星比彗星更有可能光临地球。但不能轻视的是，尽管有能力穿过地球大气层并撞击地球的彗星不多，与直径同样大小的小天体相比，彗星速度快（小行星撞击地球的速度为20千米/秒，短周期彗星为30～40千米/秒，长周期彗星为50～60千米/秒），撞击时释放的能量较大，将对地球构成更大的威胁。有学者估计，彗星撞击在撞击灾害中约占25%。另外，彗星具有松散的结构，强度低，就像子弹打向高速飞来的一团棉花上，很难说有多大的效果，这就增加了防御的难度，至少在目前是一个没有解决的难题。

小行星是火星和木星轨道之间的游荡者，目前全世界共发现小行星1万多颗。小行星的特点是体积小、质量小，各自有各自的运行轨道，偶然也有一些小行星会闯入地球轨道附近，成为近地小行星，成为最有可能光顾地球的危险“天外来客”。据有关学者统计，1898～1977年的80年间，共发现近地小行星43颗；1978～1982年发现了28颗；1983～1989年发现45颗；而1990年1年中，发现的小行星竟达14颗。迄今为止，发现的近地小行星最大的为直径8千米左右的“16271var”，其中77颗的直径在1～5千米，其他大部分直径在200米以上。除了这些近地小行星之外，天文学家估计还有95%以上的直径大于1千米的近地小行星和彗星核尚未被发现。更令人担忧的是，对直径小于100米的近地小行星的搜索发现率不足。由此可见，人类对近地小行星和彗核的了解是如此之少，对太空威胁的防御无异于自动地让位于“上帝掷骰子”。人类真正的威胁来自对近地空间了解的不足。

我们常在繁星闪烁的夏夜，见到划空而过的流星。它们都是一些直径小于50米的非铁质近地小天体，在闯入地球大气层时，与大气相摩擦燃烧而发光，一闪而逝。流星体穿过大气未烧尽而落到地面的部分，就成为在陈列馆展出的陨石，如我国的吉林陨石。一旦直径大于50米的近地小行星闯入地球空间，人类的天然屏障——大气圈也无法阻挡这些不可一世、横冲直撞的入侵者，它们就会如“通古斯卡爆炸”一样，对地球构成灾难式的危害。更大的撞击，甚至产生如白垩纪末恐龙灭绝的全球性灾难，导致人类文明的终结。英国科学家约翰通过计算表明，1908年，通古斯卡的爆炸即使发生在美国的乡村，也会造成万人死亡和价值45亿美元的财产损失。如果发生在人口众多的国家，如中国的人口聚集区，其后果不堪设想。

目前科学界的共识是，只要地外撞击体的直径处于千米～5千米之间，就有可能使全球笼罩于撞击所造成的巨大烟尘中，太阳光将完全被阻挡，地球就会被长达数月甚至数年的黑暗而寒冷的冬天所笼罩。据研究，恐龙突然灭绝就可能是由于陨石撞击地球引起的。

1801年1月1日，意大利天文学家皮亚齐在火星和木星轨道之间发现新行星起，就揭开了人类发现和研究小行星的序幕。从第一颗谷神星、智神星、婚神星、灶神星……整个19世纪，发现400个以上，到了20世纪，小行星的发现愈加频繁。到现在为止，天文学家已发现多达5000颗。其中已测算出运行轨道并编号的近3000颗。据估计，现代天文望远镜发现的小行星不到总数的千分之几。

虽为数众多，但这些小行星体积和质量都很小。最大的谷神星直径只有770千米，不到月球直径1/4，体积不足地球体积1/450。如果你登上小行星，能一目了然地意识到是在一个行星上，四周越远越向下弯，球形感油然而生。1937年发现的赫梅斯小行星，直径不足1千米，只有泰山的一半高。因此到现在为止，小行星全部聚集成团，充其量只有一颗中等卫星的大小，同大行星的大小相比，真是差得太远了。

这么浩浩荡荡的小行星军团，多数都集中行走在火星和木星轨道之间的小行星带上，越出这个范围的极少。但也有少数沿椭圆轨道运行，远时可以跑到木星以远的空间，甚至跨过土星轨道之外，近时却大踏步走进地球轨道里侧，甚至深入到金星轨道之内，为“近地小行星”，成为太阳家族的不安定分子，很可能是未来伤害地球的主要“杀手”。

近地小行星轨道偏心率一般比较大，从它与地球之间距离来说，最近时一般几百千米，少有贴近到百万千米的。1937年10月小行星赫姆，在地球外80万千米附近掠过，只相当于月地距离的2倍。1989年3月，也有一颗小行星飞到距地球75万千米的位置，又远离我们而去。从辽阔的宇宙空间尺度来看，说它们与地球近在咫尺，也许并不夸张。这么多小行星在地球附近空间穿来穿去，确实让人捏一把汗。

根据专家的看法，直径大于1千米的小行星以及超过600米的彗星，原则上都有可能成为地球的潜在敌人。据天文学家计算，目前宇宙中，直径为1千米的“危险分子”大约有1200～2000颗。

那么近地小行星与地球碰撞几率如何呢？各方面估计不尽相同，出入也大。有人估计，平均几十万年或几千万年才发生一次，这对地球46亿多年的漫长岁月而言，可以用“司空见惯”来形容了。

——每年都发生的可能性五十万分之一。

——今后100年的可能性十万分之一。

——人的一生中的可能性二十万之一。

像彗木碰撞，每1000～8000万年有1次。

日本吉川真通过分析，直径为1千米以上小行星撞击概率12万年1次，今后2600年间，有五六个小行星处于和地球较为接近的状态，最近是相距15万千米，约为月地距离一半。所以，所谓杞人忧天不无道理，所谓天地冲撞也并不是危言耸听，应唤起天文学家和公众注意。

目前，从这一角度看，就算是百万分之一的几率，一旦小天体突袭地球，人类应抢先预报，测算轨道。对此，中国天文学家通过传媒公布了科学预测：未来100年之内，地球可相安无事。北京天文台研究员李启斌和同事经研究后发现，21世纪会有小行星三度“接近”地球，第一次是编号4179的小行星于2004年9月29日在距地球150万千米处一擦而去；第二次是2069年，2340号小行星在距地球100万千米见上一面，后又会于2086年重新来到105万～110万千米的地方拜会地球。

如此巨大的威胁存在于现在，以此类推，可知在史前时期一样存在着这种风险，而且，很有可能这种威胁变成了现实，从而使得那些令今人叹为观止的史前文明遭受灭顶之灾，化为灰烬。

尽管地球上大多数的陨石坑都被自然之手抹平了，或者被海水吞没了，但科学家们还是发现了120多个地球上幸存下来的冲击坑，而且现在每年还在辨认若干新的冲击坑。

——亚里桑那陨石坑。这是1905年美国工程师、企业家巴林杰首先确认是陨石坑的，所以，该坑又名巴林杰陨石坑。它不仅大，而且奇特，是当地旅游观光的好去处。巴林杰陨石坑的直径约1200米，深约180米，边缘高30～40米，接近为四方形。如此巨型陨石坑，就是绕周边走一圈，至少也得花好几个小时。形成巴林杰陨石坑的是个“大铁块”，估计直径达60米，质量约100万吨，在2万年以前以每秒约20千米的速度冲击地球，发生特大爆炸，从而给地球留下至今难愈的“创伤”。

——南非阿扎尼亚的维列德福盆地。该盆地在南纬27℃附近，直径达70千米，调查结果表明它大约形成于3亿年以前。

——澳大利亚中部的亨伯里陨石坑群。澳大利亚中部气候干旱，亨伯里地区人迹稀少，这里保存着13个坑穴，其中最大1个是卵圆形，最长直径220米，深12米。亨伯里陨石坑的发现，是1930年11月25日一场流星雨引出来的。

——爱沙尼亚萨莱马岛的卡利湖。20世纪20年代末，确定该湖是一个陨石坑，直径为110米，深22米。在湖周围千米范围内，还发现有至少6个坑。萨莱马岛位于波罗的海东侧，面积2600多平方千米。在不大的小岛上有陨石坑群，也是很难得的。造成该岛陨石坑群的流星雨爆发在大约3500年前。

——加拿大魁北克省的环形湖。这里最初是一架美国飞机在魁北克省的昂加瓦地区发现的一个特别圆的小湖，后来，查明是一个陨石坑。直径比亚里桑那陨石大3倍，最大深度超过500米，据估计，陨石坑的年龄不到2亿年。

——我国学者徐道一、严刚等在20世纪80年代认为太湖也是一个陨石撞击坑。我国陆续发现一些陨石坑。内蒙古河北交界处的多伦陨击坑，直径170千米。吉林九台县的上河湾陨击坑，直径30千米。广州始兴县的陨击坑，直径3千米。在广东新兴县还发现一个陨击坑，直径达6千米。

——最近也有学者撰文指出四川盆地就是一个巨大的陨石坑。

——科学家还宣称在海底探明有陨石坑，并大胆提出，地球上的许多海洋盆地，甚至是太平洋、墨西哥湾等，也是陨石撞击出来的。不过这种推想毕竟太不符合观测事实。

被认为是来自火星的陨石

无论如何，天体冲撞地球，在地球演化中扮演了不可或缺的角色，这是多数科学家公认并认真思考的事实。

科学家们比较一致的认识是：对地球威胁最大的主要是小行星、彗星以及流星体等近地小天体。一是把所有直径大于1千米的近地小天体登记在案，加强观测和监视。二是及时筛选出有危险的近地天体，及时有效预防和拦截。那么就要建设“空间警戒网”。在全球范围内建立口径不小于2米、专用于小天体观测的天文望远镜，并研究和实施拦截、击毁、改变小天体运动轨道的技术。最重要的是给出近地小行星的预警时间，使人类有可能做好充分准备。

进行这项工作绝非一朝一夕之功，它需要唤起全世界的注意，集中全人类的智慧，参与到保卫地球的行动中来。

1993年4月，天文学家们特意在意大利的埃里斯召开专门国际会议，共同讨论了小天体可能撞击地球的问题。会议通过并发表了《埃里斯宣言》，受到了很多国家和组织的重视和关注。

策略一：让近地小天体偏离原轨道

首先测定近地小天体的位置并掌握其活动特征。设法用一个很小的冲力改变天体的运行速度，使小天体偏离原来轨道，它们就不会同地球相撞。改变天体的轨道，可以通过改变其质量来实现。具体办法有：

（1）激光束。通过一种巨大的激光装置把极大能量投射到近地小天体一侧。激光束使被投射一侧表面温度急剧升高，使它裂开并最终分离出来，这样就减少了天体质量，从而改变其运动速度和轨迹。当然这种技术要求，目前还难达到。

（2）质量转移器。设想在危险目标上安装一台质量转移器，让其在上面不断挖掘矿物，并不断抛入太空并持续数年或数十年，最后达到减小其质量和改变其轨迹的目标。

当然，这种机械任务对目前来讲难度也很大。

策略二：使用核弹

在目标物上空几百米处引爆一枚核弹，可使用一个巨大的装上核弹头的拦截导弹射向目标上空。

该办法的原理同前面讲到的“激光束”一样，炸弹的能量使目标物一侧急剧升温使之分裂。

科学家们计算了各种可能性；其重量达到1万吨（可偏转1千米直径的物体），大到1000万吨（可偏转10千米直径的物体）。这种技术被认为是最可能成功使用的手段。

策略三：直接撞击

美国人使用一颗铜质弹头的卫星，成功撞击了一颗彗星，成为当年轰动一时的新闻。这就使采用直接撞击来击毁或改变近地小行星成为现实。当然，要想真正实现，还需要做大量研究和试验。

策略四：借力打力

这一计划堪称是争议中的星球大战计划“灵巧卵石”的老大哥。它建议把体积很小的小行星准确地引入地球轨道，用它们攻打一颗较大的小行星。这一办法不能说是异想天开，但尚未经过认真研究。

据中科院紫金山天文台研究员赵海斌介绍，自2006年10月我国首台近地天体望远镜投入试运行以来，3年多的时间里共发现721颗小行星。这要归功于这台专门用于近地天体搜索的、施密特型1米近地天体探测望远镜，它主要用于搜寻宇宙中可能威胁地球安全的近地天体。

赵海斌解释说，小行星大多由石块、金属和尘埃构成，小如卵石，大如山脉，形状不规则，外表暗淡。它们本该聚集在火星和木星轨道之间、被天文学家称为“小行星带”的地方绕太阳公转。但它们由于质量较小，常被大行星的引力摄动而远离原来的轨道。在这种情况下，地球可能成为它们的目标。

为及时搜索出对地球存在潜在威胁的近地天体，并加入国际小行星观测网，紫金山天文台和南京天文仪器研制中心联合研制了1米施密特近地天体探测望远镜。据赵海斌介绍，截至目前，他们已经向国际小行星中心上报7万多个小行星的近30万次观测数据；发现了拥有临时编号的新小行星721个；其中40个小行星已经精确定轨，获得了永久编号。

据了解，在紫金山天文台发现并获得国际临时编号的700多颗小行星中，近地小行星“2007JW2”最引人注目，它是一颗阿波罗型近地小行星，到太阳的最近距离为6800万千米，估计直径1400米左右，绕太阳一周只需年。

赵海斌说，在国际天文学界，发现小行星的能力是一个国家天文观测能力的重要标志之一。这项工作不但对天体物理学、天体化学和生命学等学科的研究有帮助，还有利于防范小行星与地球的碰撞。

据有关专家介绍，紫金山天文台和南京天文仪器研制中心联合研制的这台望远镜性能是中国第一，世界第五。口径为改正镜1米，主镜米。近地天体探测望远镜安装于紫金山天文台盱眙观测站，位于安徽江苏两省交界的铁山寺国家森林公园保护区内。