尤里 • 苏梅克(Eugene M. Shoemaker)于1997年7月18日不幸去世,享年69岁。苏梅克一生致力于地球、月球、行星及其表而冲击坑(crater)的研究是星体冲击坑科学理论的奠基人。他还与其妻子卡洛琳(Garolyn)合作。在近地小行星和彗星观测方面,做出了开创性的贡献。苏梅克留给我们最重要的科学遗产,是他用大量材料证明了早期太阳系曾屡遭撞击这一事实及他对冲击成坑过程的详尽描述。

苏梅克生于洛杉矶,19岁时在美国加利福尼亚理工学院完成了大学学业。当时,东西方对峙日其,冷战气氛极浓。美国地质学勘查的主要任务之一,就是在科罗拉多州和犹他州寻找铀矿。1948年,刚刚大学毕业一年的苏梅克以“美国地质勘探局”(US Geological Survey,简称USGS)雇员的身份加入到了找铀的行列。他在研究美国西南部火山岩的同时,对月球表面环形山的成因产生了兴趣:环形山究竟是火山作用造成的呢?还是小行星、彗星撞击的结果?(这一问题直至“阿波罗”飞船登月成功带回月球岩石样本后才有了定论)。而苏梅克在他1952年第一次勘测亚利桑那州的限石坑后便确信,无论是这个坑,还是月球上众多的环形山,都是由撞击形成的。1956年,苏梅克被派到内华达州的核试验场绘制核爆炸坑的地形图,他在测绘过程中注意到;从地层学来看,核爆炸所形成的坑与刚石冲击坑具有相同的倾覆地质结构。这些坑由外至里越来越深,部分坑洞被冲击渣反填。在其1960年的博士论文中,苏梅克具体阐述了这一重大发现。

1960年,美国航空航天局(NASA)制订并开始实施美国太空研究计划。苏梅克奉命创立了“美国地质勘探局天文地质部”并领导一个研究小组,担负绘制月球表面冲击坑图的任务。他们一方面在地球上用望远镜观测获得资料,另一方面借助美国的一系列月球探测卫星,如徘徊者号(Ranger)、观察者(Surveyor)、月球轨道观测器(Lunar Orbiter)和阿波罗飞船(Apollo)发回的数据精心绘制。此外,苏梅克还参与了利用不载人行星探测器“旅行者号”(Voyager)研究木星、土星和天王星表面冲击坑的工作。

阿波罗登月计划曾令苏梅克激动不已,他梦想着做一名宇航员,渴望成为第一个亲自到月球上勘测的天文地质学家。遗憾的是,他被诊断出患有阿狄森氏病,因而无缘实地探索月球。苏梅克对此十分沮丧,他说;“该死!我不愿当什么‘宇航员遴选委员会’委员,我想自己去登月”。不过,苏梅克在美国航空航天局休斯顿宇航中心多年来尽心尽力,对阿波罗11号、12号宇航员的培训工作做出了杰出的贡献。

尽管无法亲自到月球上研究环形山,身在地球的苏梅克依然对冲击坑痴心不改,在妻子的协助下继续他对地球、月球冲击结构与成因的探素。他目光敏锐、明察秋毫,无论是大幅图片还是微小细节都处理得独具匠心。其冒险精神则使他比同时代的其他地质学家经历了更多的沟沟坎坎、沼泽泥潭。

冲击坑或者说环形山对于没有空气的天体如月球、小行星而言,是极其重要的一个组成部分。苏梅克与唐纳德 • 高尔特(Donald Gault)首先提出,无空气天体表面应保留着一层撞击后残留的冲击渣,他称之为“风化层”(regolith)。苏梅克还是第一位通过测量冲击坑物质密度与直径间的关系从而推算星球表面年龄的地质学家。例如,月球表面受严重冲击的斜长岩高地的寿命被证明超过400亿年,但月球海(月球表面的阴暗区)中最年轻的玄武岩寿命只有25亿年。

1972年,苏梅克和埃莉诺 • 赫林(Eleanor Helin)在美国加州西南部帕洛马山天文台用直径0.46 m的施米特望远镜寻找近地小行星。25年来,苏梅克和妻子用30年代的老仪器先后发现140颗近地小行星。如417Amor、Apollo和Aten等。另外,还有32颗彗星也是在苏梅克的名义下发现的。

为了确认冲击坑的起源,苏梅克还将地球表面冲击坑的分布和大小与历史上地球所可能遭受过的撞击联系起来,并发现这两者间有显著的相关性。此外,他还注意到地球和月球上的那些时间距今较近的冲击坑在大小和年代方面非常接近,关系密切。苏梅克利用帕洛马山天文台关于近地小行星的观察材料,同时结合地球冲击坑密度与年代的关系,提出了估算小行星撞击地球的几率理论。他指出,威胁地球的小行星撞击是可以通l过观察与计算估计预测的。“国际空间保卫局”(The International Spaceguard Survey)现在跟踪和辨识宇宙中可能冲击地球的天体的做法,其指导思想正是源于苏梅克的开创性研究。

苏梅克科学生涯中最辉煌、著名的成就,当推1993年SL9(Shoemaker-Levy9)号彗星的发现。这颗彗星是由苏梅克夫妇和业余天文爱好者大卫 • 利维(David levy)共同找到的。这次发现似乎很偶然;苏梅克夫妇手上有些不小心漏了点光的胶卷。为了节约,他们便在一个观察条件很恶劣的夜晚用这些胶卷拍了一些照片。拍摄完2小时后,卡洛琳在才冲洗出来的照片当中,见到有一张质很差、形状不完整的星体照片,它看上去像颗“破碎的彗星”。于是他们立即把电话打到了亚利桑那天文观察台的詹姆斯 • 斯科蒂(James Scotti)那里。斯科蒂在确认后兴奋地对他们说;“嗨,伙计!那真是颗彗星!”。后来拍摄到的照片表明,这颗彗星看起来像串“珍珠项链",它被认为是1992年接近、通过木星时分裂出的土星家族的彗星。几天后,天文学家们测算出了它的轨道并且预言;SL9彗星将于次年撞击木星。果然,人类在1994年7月第一次观察到了大行星被撞击的壮观场面。据此,天文学家们找到了太阳系内行星被撞击的一般特征。此外,撞击所产生的甲烷和含硫气体还形成了人们从未见过的黑暗斑痕。进一步的研究表明,SL9类彗星极其罕见。

苏梅克是在前往澳大利亚内地测绘冲击坑图的路途中,因发生车祸而遇难的,他去世时还穿着野外工作的靴子。卡洛琳在这场意外事故中幸免于难。

[Nature,Vol1389,1997年9月11日]