两个世纪以前,天文学家和地质学家就已认识到地球自诞生以来就不断到一种被称作流星体的小型地外物体的撞击。这种宇宙残骸环绕太阳运行,并有自己的固定轨道。由于某些流星体的运行轨道与地球相交,因而这些宇宙残骸就不可避免地在某一时刻某个交叉点上与地球相撞。事实上,每天都有100多吨地外物质进入我们的地球,大部分天外物质都是些细小的尘埃粒,轻轻地漂浮而下,人不知鬼不觉地落在地球上。

人们因此会认为,流星体对人类构成了威胁,是一种危险的天文现象。你不必过分担心,流星击中人的现象实际上很少发生,自有历史记载以来,流星击中人的事件只发生过一两次,大部分星地相撞只造成了轻微损害。唯一一次可以得到证实的事故发生在上个世纪初,一颗流星击中了一条狗。

大型流星体击中地球的概率非常低。5万年前,一颗有房子那么大的流星落在了美国亚利桑那州的温斯乐城附近,在地面撞出了一个直径达一英里宽的大坑,科学家们将这个圆石坑命名为巴林格陨石坑。

科学家们还发现了几个规模更大的陨石坑,尽管在自然力的作用下已被严重侵蚀,但科学家们还是从中提取了很多有价值的资料。科学家们由此推测平均每5000万年到一亿年,就有一颗直径达几英里的小行星撞击地球。

最著名的一次小行星撞击地球事件发生在6500万年前,当时一颗体积巨大的小行星撞击了墨西哥尤卡坦半岛西北海岸的奇科鲁卢波城附近。这个外来物体将大量的沙砾和尘土抛向高空,形成了一个非常浓厚的尘埃云,并迅速扩展到全球,数月之后这些尘埃才降落到地面上。根据地质记录,这次撞击与恐龙的灭绝是同时发生的,因而大,部分古生物学家将恐龙的灭绝归咎于小行星撞击。然而恐龙的灭亡却为哺乳动物的发展、进化腾出了空间。

陨石给地球带来的好处实际上远大于它的副作用。体积适中的陨石为天文学家和地质学家提供了大量地外信息资料。尽管陨石在落向地球的过程中由于与大气层发生摩擦严重改变了它的外观,但这些天外来客仍然提供了太阳系早期演化的珍贵资料和样品。

据科学家们推算,小行星的体积如果足够大的话,它就能将自身的碎片连同被它撞击的地面物质一起冲向太空,加入到环绕太阳运行的陨石群中。更重要的是,这一过程也可以发生在其他星球上:月亮、火星和小行星灶神星都有物质被撞落到地球上。尽管它们的残骸物在发现的所有的陨石中只占很小的比率,但它却证明了一个一直受到争论的观点:藏匿在陨石中的生命可以在星际间旅行。

很久以前,人们就知道一块像鹅卵石那么大的陨石实际上对地球造不成什么伤害,因为地球大气层为我们提供了有效的保护,因此人们并不担心一块像鹅卵石那么大的陨石会落在我们头上。然而,陨石冲向地球的速度却让我们感到吃惊,它的速度在每秒16到60公里之间,如果陨石的体积足够大,在冲向地球的过程中没有被大气层完全消化掉,那它对地面造成的冲击效果就非常明显。

当陨石冲向地球时,挡在它前面的气体由于与陨石发生强烈摩擦,温度会升高到华氏3000度,甚至更高。即使是一块像鹅卵石那么大的陨石也能将它周围的气体以及它本身加热到异常高的温度,从而在夜空中形成一颗明亮的流星。

尽管流星看上去仿佛就在不远的山头上,但实际上它远在你上方25~80英里处。当流星呼啸着穿过大气层时,它的大部分物质都一层层脱落成细小的颗粒。在大气层强烈摩擦下,一颗流星要想到达地面,哪怕是作为一个很小的陨石残留物落到地面,它的体积也必须大过一把椅子。如果一颗流星能幸运地到达地面,我们通过其余温能很快鉴别出它的身份。

陨石大致可分为三种类型:石质、石铁质和铁质。每个种类都含有完整的化学成分以及远比地球更为古老的历史资料。最古老的陨石是石质的,石质陨石中最古老的是球粒状陨石。球粒状陨石含有放射性铀,年龄在46亿年左右,远比地球和月亮上的岩石古老得多。球粒状陨石记录了太阳和它的行星从一片混沌的气体和尘埃开始形成星球的原始资料。在太阳诞生后的数百万年里,许多围绕太阳运行的宇宙残骸重新结合,形成了更大的物体。然而,太阳系中的某些原始物质并没有变成行星或卫星的一部分,这些宇宙残骸继续环绕太阳运行。大部分陨石位于火星和木星之间,因此这一区域被称作小行星带。所谓小行星是指那些通过天文望远镜能够识别出来的较大物体。小行星带是由数千颗小行星和几百万颗更小的物体组成的。

小行星带上的小行星和陨石年龄大都在45亿年以上,是在太阳和其行星形成后不久形成的,大部分宇宙残骸仍在火星轨道外面继续绕日运行。但是在其他行星引力作用下,某些残骸物被拉向一个更小的绕日轨道,并与地球的运行轨道相互交叉。当地球运行到陨石特别丰富的区域时(8月中旬和11月中旬),全世界都能看到陨石降落的壮观景象——流星雨。

然而,来自太阳系中其他大星体的陨石是如何降落到地球上的呢?要想逃离金星或地球的引力,逃离物体至少必须要达到每秒7英里的逃逸速度才能脱离主星体,火星是3英里每秒。要达到这一速度,撞击地球或金星的物体直径至少要超过300英尺,比撞击巴林格陨石坑的陨石体积还要大。

足够大的体积加上足够快的速度,撞击物碎片连同被它撞击的物质碎片才能飞入太空。撞击残骸物一旦进入太空,它就会沿着一个长长的椭圆形轨道绕日飞行。通常情况下,逃离物的运行轨道与它脱离的主星体非常近,主星体的引力既可以重新俘获它,也可以使其偏离原来的运行轨道,进入一个新的运行轨道。如果新的运行轨道比原来的运行轨道呈更长的椭圆形,那它就会与另一个行星的运行轨道相交,另一个行星的引力场就可能将其拉向自己的怀抱。在某些情况下,另一个行星指的是木星,因为木星是太阳系中最大的行星,其质量远远超过其他的行星,它的引力即可以俘获这个逃离物,也可以将它发射到太阳系之外。来自火星、金星或地球的逃离物如果体积适中,也有可能落到其中的另两个行星上去。

科学家们在南极大陆发现了几十块来自其他行星的陨石,大部分是月亮和火星上的。其中最著名的一块陨石被科学家们命名为ALH84001,之所以如此命名,是因为它是在1984年在南极大陆的阿兰山发现的(Allan Hills of Antarctica in 1984)。

1996年,跨学科科学家小组宣布,这块来自火星的陨石提供了火星曾经有生命存在的线索证据。陨石内的放射性衰变物质表明这块岩石是在45亿年以前形成的,处于太阳系早期历史时期。在火星遥远的地质时期,火星地表曾充满了流动水,因此在那个时期的火星表层极有可能存在生命。

著名的ALH84001陨石

计算机模拟出小行星撞击地球时的情景

ALH84001陨石究竟显示出什么样的生命迹象呢?首先,它含有地球生物体所具有的化合物。其次,它含有微小的氧化铁磁化粒和硫化铁,这与地球上的某些细菌为适应地球磁场而产生的物质非常相似(火星肯定也有过相同的磁场)。最后,在它内部含有很多亚显微卵形物,这与地球上的各种微小化石很相似,只不过更小罢了。

许多科学家用了数月时间来研究ALH84001陨石,期望从中找出火星上的远古生命通过两次天外物体撞击被带到地球上的证据:第一次撞击将火星上的岩石抛向太空,第二次是在1500万年以后,绕日飞行的火星陨石撞向地球,最终将火星生命带入地球。然而,最后的研究结论基本否定了上述观点。首先,地球上的某些微生物有可能污染了这块陨石。其次,尽管陨石中的物质成分与细菌产生的磁化粒非常相似,但显然是一种巧合。最后,卵形物非常小,无法保存进行制造生命的化学反应所必需的分子,只不过是偶然形成了这种有趣的物质形式。

尽管如此,ALH84001陨石仍然为我们提供了很多有价值的线索资料。根据这块陨石,我们可以作出以下判断:一次规模巨大的撞击能将含有生命物质的岩石碎块冲入太空,从而使一个星球上的生命形式能传递到另一个星球上。从理论上来说,木星的强大引力能将陨石发射到太阳系之外,生命甚至有可能进行星际旅行,其距离比地球与火星之间的距离要远几百万倍,最终落向另一个星系的行星。

一颗正在飞向地球的陨石

美国亚利桑那州沙漠中著名的巴林格陨石坑

胚种论认为宇宙中的所有生命形式都有一个共同的祖先,生命能通过时间隧道在各星系间传播。然而这一理论只能暂定为一种假说。人们不禁要问,在经历猛烈撞击、极冷温度下的长途旅行、宇宙射线的辐射,最后是行星大气层的强烈摩擦,与地面发生猛烈碰撞这一系列的极端事件后生命还能存活下来吗?答案是肯定的。科学家们通过一系列的计算和试验,特别是用耐受力很强的细菌,如:Bacillus subtilis菌和Deinococcus radiodurans菌试验后,证明微生物不仅能够经受住可将撞击物碎片抛入太空的那种猛烈撞击,而且在随后的绕日飞行中能够在极其寒冷的条件下生存数百万年。微生物在太空旅行时只要藏匿在携带物表层下几微米处就可免遭太阳紫外线的辐射,即使是很小的一块岩石也能提供这种保护。但要防护宇宙射线粒子的伤害,可能要求携带物至少要有几英尺大,这就意味着只有相对较大的物体才能在太空旅行中安全地携带生命。

在太空旅行中,某些生命形式能够蛰伏几个世纪,甚至有可能蛰伏数百万年,直到携带它们的陨石找到一个新的家园。

陨石在穿过行星大气层时,即使是像火星那样薄的大气层,其行进速度也会大大降低。在10到20秒的穿越时间内,随着陨石表面温度越来越高,陨石会一层层脱落,甚至解体。但是这一过程非常短暂,只要陨石体积适中,隐匿其中的微生物就能活下来,因为陨石外表温度虽然很高,但里面的温度并不高,不会对微生物造成实质性的伤害。

然而,从一颗行星旅行到另一颗行星的生命其存活概率到底有多大呢?我们如何对它进行估算呢?某些科学家认为,在太阳系内两个行星之间旅行的生命存活概率要比在两个星系之间旅行的生命存活率高几十亿倍。

卡尔 · 萨根在30年前就认为地球上不可能会落下来自另一个星系的陨石。2003年初,梅洛什对这一结论进行了详细计算,以证明萨根的观点是正确的。计算结果表明,星系之间的遥远距离使得“胚种论”的假说(生命不仅能在一个星系内传递,而且能在两个星系之间传播)几乎成为不切实际的幻想,无论生命的耐受力有多强都不可能做如此远的旅行。

然而,就一个星系内的两个行星之间来说,“胚种论”似乎又是正确的。来自火星的陨石已为此做出了证明。也就是说,地球上的生命有可能最终被证明是来自火星上的远古生命;反过来说,火星上的生命也可能来自于地球。