防衛地球安全,除了小行星也得監測大型彗星

作者 | 發布日期 2016 年 01 月 03 日 0:00 | 分類 天文 follow us in feedly

來自英國阿馬天文台(Armagh Observatory)和白金漢大學(University of Buckingham)的天文團隊 Bill Napier 等人發布訊息:過去 20 年來在太陽系外側發現的大型彗星多達數百顆,意味著這些天體對地球的危害程度遠大於小行星。 



這些大型彗星被稱為所謂的半人馬族(centaur),其軌道不穩定,因為會穿越木星、土星、天王星和海王星的軌道,容易受到這些大質量行星的重力擾動,讓它們的軌道改變後飛向地球。

典型半人馬族彗星的直徑約在 50~100 公里以上,一顆半人馬座彗星的質量就比所有迄今已知會穿越地球軌道的近地小行星加起來的總質量還大。計算半人馬族彗星進入太陽系內側的速率,顯示約每 40,000~100,000 年,便有一顆會被偏折成穿越地球軌道的狀況。在近地空間一陣子之後,這些彗星會分解成塵埃與較大的碎片,整個太陽系內側散布大量彗星殘骸,如此一來,撞擊地球是無可避免的事。

藉由了解地球環境的嚴峻,古代文明發展腳步受到中斷的情形,以及我們如今對近地太空的行星際物質知識的增長等,顯示約 30,000 年前曾有顆半人馬族彗星拜訪過地球附近。這顆大型彗星丟在內太陽系的殘骸直徑從塵埃到數公里不等。地質學家和古生物學家都已證實地球曾在西元前 10,800 年和西元前 2,300 年左右經歷過一段動盪時期,這與前述 Napier 等人關於半人馬族彗星的最新認知相符。歷史上有些規模比較大的生物滅絕事件,如約 6,500 萬年前的恐龍滅絕,可能也與這個大型彗星假說有關。

過去 30 年間,科學家耗費許多精力與時間去追蹤與分析小行星撞擊地球的風險;但 Napier 等人的研究卻建議科學家必須得將搜尋監測範圍擴展到木星軌道以外,以便尋找這些對地球也有潛在嚴重威脅的半人馬族彗星,讓科學家們能有時間更進一步瞭解它們的特性,提前預防可能的危害。

這些研究學者也從其他截然不同的科學領域,發現支持他們論點的證據。例如:阿波羅任務從月球表面帶回月岩上的次毫米級隕坑,其年齡經鑑認後都小於 30,000 年,這表示內太陽系約從 30,000 年前開始突然增加了大量塵埃,這個時間點也與前述所提時間相符。

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▲ 由於離地球非常遙遠,即使用最大的望遠鏡觀察,半人馬族彗星也只是如針狀亮點般,無法看到細節。土星衛星之一的土衛九(Phoebe),直徑約 200 公里,可能就是被土星重力捕獲而成為其衛星的半人馬族彗星。直到太空船前往拜訪半人馬族彗星之前,科學家對半人馬族彗星看起來該長什麼樣子的最好範例就是卡西尼號太空船拍攝的這張土衛九影像了。美國航太總署(NASA)新視野號(New Horizons)太空船約在 6 個月之前飛掠冥王星,目前正朝著一顆直徑約 45 公里的海王星外天體(trans-Neptunian object,TNO)而去,預定於 2018 年底抵達這顆 TNO 附近,屆時就可以知道半人馬族彗星的真貌。

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▲ 這是目前已知的外太陽系天體分布狀況。圖中央是太陽,很靠近太陽的密集藍線是內太陽系體積質量都比較小的類地行星(水星 Mercury、金星 Venus、地球 Earth、火星 Mars),離太陽稍遠的近圓形藍線是體積質量都比較大的類木行星(木星 Jupiter、土星 Saturn、天王星 Uranus、海王星 Neptune),冥王星(Pluto)軌道為白色。軌道始終在海王星以外的天體稱為海王星外天體(trans-Neptunian object,TNO,或簡稱海外天體);目前已知的  TNO 數量超過 1,500 顆,本圖繪製了其中 17 顆的軌道,以黃色顯示。目前已知的半人馬族彗星約有 400 顆,紅線標示了其中的 22 顆,絕大部份的直徑在 50-100 公里左右,但有幾顆的直徑卻達數百公里之多。因為這些半人馬族彗星的軌道路徑穿越類木行星,致使它們的軌道並不穩定,有些甚至會被彈出太陽系,但其他的是被彈向內太陽系,成為威脅地球文明與生命的危險來源。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:Flickr/Maxwell Hamilton CC BY 2.0) 

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