利维坦按:文章所讨论的毁灭地球的方式,是依靠地外力量。不妨再做一个奇葩的设想:假设我们在地表挖一个直达地心的洞(不考虑地心环境等具体方面),然后把核弹埋入地心,多少当量的核弹才能从地心把地球炸开?


为简化计算过程,且不考虑分裂地球的能量,仅将炸开后的地球视作两个球体,计算结果略小于视作两个半球的情况,计算结果为2.48*10^32J。另外,历史实验中当量最大的核弹是赫鲁晓夫炸弹,也叫大伊万,爆炸产生的能量为2.4*10^17J。也就是说,需要至少10^15量级的大伊万才能把地球炸开。


我们可以放心了,对于整个行星来说,人类还是相对安全的。



文/ED YONG

译/antusen

校对/dtt

原文/www.theatlantic.com/science/archive/2017/07/what-would-it-take-to-completely-sterilize-the-earth/533613/

本文基于创作共用协议(BY-NC),由antusen在利维坦发布


一位女子正伫立在染有末日风格的画作旁,该画名为《庞贝与赫库兰尼姆的覆灭》,出自约翰·马丁(John Martin)之手,现藏于伦敦泰特美术馆。(注:庞贝和赫库兰尼姆均为古城)


在另一个星球上找到生命的概率取决于两大问题的答案。问题一:生命体多久诞生一次?问题二:一旦诞生,它们不被彻底毁灭的可能性有多大?第一个问题很难回答,我们只确定地球能孕育生命,所以只有这一个参照物。第二个问题要容易些,至少我们还能以地球为参照物,况且三位天体物理学家已经尝试解答这一问题。


在《论天体物理事件下生命体的恢复能力》中,牛津大学的大卫·斯隆(David Sloan)、拉斐尔·阿尔维斯·巴蒂斯塔(Rafael Alves Batista)和哈佛大学的艾维·劳埃伯(Avi Loeb)预估了太空灾难(譬如即将撞击地球的小行星)彻底毁灭地球的概率。庆幸的是,从天文学的角度上说,他们认为大概每10亿年才有千万分之一的概率出现此事。斯隆说:“我们得出的结论是:生命体一旦出现,就很难被灭绝。”换句话说:它们自有生存之道(即便是陨石或爆发星,也拿它们没办法)


很明显,这三位研究人员不忧心人类的命运——用劳埃伯的话说,这个脆弱的、有血有肉的物种随时可能会死于气候变化,或被恶劣的政治环境影响。相反,他们想知道怎样才能消灭地球上的所有生命。为了做到这点,三人重点研究了世界上最顽强的动物——水熊虫。


水熊虫(图源:斯高克莱等人,PLOS ONE网)


水熊虫又名“水熊”,是长有八条腿的微型水生动物(详情参见往期文章《水熊虫:这家伙变得越来越奇葩了》。它们步履缓慢、圆圆胖胖、嘴巴缩拢,看起来很是奇怪。水熊虫还是韧性的典范。在极端环境中,它们可以排出体内所有水分,让身体变得干瘪皱缩,从而进入休眠状态。就像我之前写的那样,它们不仅不需要食物或水,还能在接近绝对零度的严寒和151摄氏度的高温中存活几分钟。它们能承受深海中的巨大压力,能杀死其他动物的辐射剂量对它们而言不过是毛毛雨,即使被浸泡在有毒的溶剂中,它们也死不了。目前,它们是唯一能在真空中存活的动物。如果你想知道怎样彻底毁灭地球,你得先知道怎样杀死水熊虫。


(具有讽刺意味的是,一根手指就能了结水熊虫:一位科学家曾告诉我,水熊虫对机械性损伤耐受度不强,这意味着你可以把它压扁。但是,假若没有跑遍世界只为捏死水熊虫的复仇之神,我们还有什么办法呢?)


斯隆、巴蒂斯塔和劳埃伯想到了三个可能毁灭地球的杀手:一颗会撞击地球的小行星,就像曾杀死大多数恐龙的那颗;地球附近即将变成超新星的恒星;伽马射线暴(Gamma Ray Burst)——遥远的恒星塌陷后引发的高能爆炸。


伽马射线暴模拟图,图源:Giphy


“在太阳的生命周期没有结束前,水熊虫可能会一直存活下去。”


以小行星为例,任何被它直接撞击过的物体显然都会陷入糟糕的境地,此外,碰撞扬起的大量尘埃会阻挡太阳,导致全球温度骤降。超新星和伽马射线暴会以类似的方式杀死生命体,会用强烈的辐射侵袭地球。它们破坏臭氧层,让更多的辐射到达地表。它们会把大气中的氮气和氧气转化成一氧化二氮,从而制造出酸雨和阻挡阳光的烟雾。 


对人类和陆地上的其他生命体而言,这类局面是非常糟糕的。不过,生活在地下或深海的物种(譬如水熊虫)能在很大程度上得到土壤或水的庇护。它们不需要阳光,你也不能把海洋酸化到足以杀死它们的程度。你当然可以对它们进行辐射,但这些动物对辐射抵抗力很强,而且上覆水还会削弱辐射。斯隆、巴蒂斯塔和劳埃伯认为,能杀死海底水熊虫的辐射量,也足以让海水沸腾——这显然是更紧迫的问题。在辐射了结它们之前,四处扩散的热量早就动完手了。


因此,要毁灭地球就要有足够的热量。一场天文灾害能向海洋传递足以使其超过100摄氏度的能量吗?


图源:radiogunk


如果一颗小行星的重量高于1.7千万亿公吨,那么它大概会比撞击恐龙的陨石重10到1000倍。在我们的太阳系中,只有19颗已知的小行星足够大(还有冥王星等矮行星),但它们的轨道都和地球的不同。在太阳系之外,三位研究人员推算出,十亿年内,这些终结生命的怪物与地球相撞的几率仅为十万分之一。


超新星和伽马射线暴都能释放出让海洋沸腾的能量,但这能量会因距离而消散。要灭绝水熊虫,超新星最远也要在距地球0.13光年处形成。而最接近地球的恒星(除太阳外)比邻星在4.25光年处,它太小了,因而不可能成为超新星;即使能,它也只能让海洋的温度升高0.1摄氏度而已。


“如果银河系中的其他地方真的存在生命,我们应该期盼它们仍未灭绝。”


这些推测都基于地球,但在安全距离内,我们并不孤单。巴蒂斯塔建了一个能反映银河系恒星密度的模拟模型,事实证明银河系中心的恒星更密集。但即使在那里,也只有1%的行星最终会因恒星爆炸而毁灭。伽马射线也不太可能成为毁灭者。根据它们发生的频率,每10亿年,它们毁灭某星球的几率仅有百亿分之一。(再强调一次,我们正在讨论怎样才能毁灭水熊虫。斯隆说:“当你把类似我们人类的动物纳入考虑范围时,死亡范围会变得更大。天啊,我刚刚发明了‘死亡范围’这个词。真吓人。”)


图源:Fanpop


最终,太阳会膨胀,可能还会让地球陷入火海之中,然后再塌陷并永久冻结。劳埃伯说:“太阳毁灭会终结地球上的生命,在那之前,天文灾害不太可能会毁灭地球。在太阳的生命周期没有结束前,水熊虫可能会一直存活下去。而它们仅仅是最顽强的动物而已。如果它们能活下去,微生物或许也能。”


历史上,地球至少经历了5次大规模的物种灭绝,其中大部分生物永远消失了,但总有一些物种能逃脱“大清洗”。斯隆、巴蒂斯塔和劳埃伯认为,即使面临更大的灾难,生命体仍会以某种形式继续存在。


西南研究所的克拉克·查普曼(Clark Chapman)赞同他们的结论。他说:“虽然人类文明(比如当前存在的人类文明)会面临着很小的风险,但几乎可以肯定的是,未来数十亿年内,地球不会毁灭。”不过他指出,就过去的太阳系而言,情况可能有所不同,“那时的天体比今日的小行星及彗星大的多,当它们撞向可能已有了生命的星球时,确实会毁灭它们。譬如,在地球史初期,一个火星大小的物体可能撞击过地球,于是月球随之而生。


查普曼说,除此之外,没人知道其他行星上的进化方式是否与地球的相同。会有能忍受极端环境、类似于水熊虫的生物体诞生吗?它们能找到像深海那样的安全避难所吗?他说:“推测太阳系外生命体的进化方式及生存能力是很投机的行为。


斯隆承认他和他的同事研究时做了很多假设。当科学家们研究地球以外的生命时,他们会情不自禁把地球上的生命作为起点。目前,斯隆认为我们很有希望找到类似水熊虫的生物。


过去几十年里,天文学家已经在太阳系外发现了数千颗行星。有些和地球差不多大,有些围绕着恒星的宜居带旋转,宜居带能供给它们足够的热量,但热量不会太多。它们是否像火星那样适合孕育生命还是一个悬而未决的问题。但斯隆说:“如果银河系中的其他地方真的存在生命,我们应该期盼它们仍未灭绝。



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作者:佚名
来源:利维坦