2012超新星爆發毀滅地球?

編譯 季明

2012超新星爆發毀滅地球?

編譯 季明

如果你被告知，在距離地球不遠的地方，有一顆恒星可能“很快”以“10億的10億倍的10億倍再乘以20”的百萬噸梯恩梯的能量發生一次超新星爆發，屆時“地球的臭氧層有可能被剝離”，你將作何感想？你自然會憂心忡忡，產生“世界末日”即將降臨的無比恐懼感。然而，這是一條十足的假新聞。

媒體造假

2010年1月，美國天文學會大會在美國首都華盛頓舉行。一如以往，一些世界頂尖級的科學家在會上公布了他們的尖端研究結果，其中有些內容哪怕只是聽起來就夠嚇人的了：類似超新星和伽馬射線爆發之類的事件不僅會燒掉你的眉毛，還有可能毀滅整個地球！美國天文學家愛德華·西恩在這次大會上公布了他的團隊的一項研究成果。這項成果暗示，被稱為“羅盤座T星”的一個雙星系統將爆發成為一顆超新星，而且是Ia類型的超新星。由于羅盤座T星距離地球只有3260光年，研究者推論：這一超新星爆發有可能會傷及地球。

羅盤座T星是由一顆白矮星（參閱《背景知識：白矮星》）演變而成的。白矮星從自己的伴星吸收氣體，當吸收的氣體數量到達一定極限時，以新星的形式引爆，這種恒星爆發最終會留下完整的恒星。觀測發現，直到40年前，羅盤座T星一直都是一顆再發新星（或稱復發性新星），大約每20年“發作”一次。可是，西恩發現，自1967年以來，羅盤座T星停止了“發作”，這引起了他的研究興趣，他帶領他的團隊就此進行了研究，并在這次大會上報告了上述研究成果。

由于西恩團隊的研究成果帶有很大的純學術揣測成分，因而遭到了其他科學家的高度質疑。一位著名天文學家當即對“羅盤座T星可能很快爆發”的說法提出了質疑，他認為西恩很可能錯誤地計算了羅盤座T超新星可能會給地球造成的損害，而誤算的原因可能是西恩錯誤地引用了3260光年外一次致命得多的伽馬射線暴的數據。這位天文學家還十分肯定地指出，羅盤座T星不會產生伽馬射線暴。事實上，伽馬射線暴只會在一種情況下，即當一顆大質量恒星到達生命末期、在自身引力下坍塌成為沃爾夫-拉葉型星時才會發生（沃爾夫-拉葉型星的質量超過太陽質量的20倍，并以極強恒星風的形式，以每秒最高可達2000千米的速度迅速丟失其質量）。而一顆超新星要對地球造成如西恩所說的那種損害，它必須比羅盤座T星距離地球近得多（大約為羅盤座T星與地球距離的1/10）。

白矮星

羅盤座T星爆發成超新星（想象圖）。羅盤座T是位于羅盤座的一個雙星系統，距離地球大約3300光年。它包含一顆類太陽恒星和一顆白矮星。由于白矮星的強大引力作用，它從類太陽伴星吸走物質，由此引發周期性熱核爆發。

白矮星也被稱作簡并矮星（在物理學中，簡并是指被當作同一較粗糙物理狀態的兩個或多個不同的較精細物理狀態），是主要由電子簡并物質構成的一種小恒星，密度很大——白矮星質量與太陽相當，個頭卻只有地球大小。白矮星的微弱亮度來自于其所存儲的熱能的釋放。2009年1月，科學家在距太陽最近的100個恒星系統中辨認出8顆白矮星。由于白矮星異乎尋常的暗弱亮度，直到1910年才被科學家首次認識到。

白矮星被認為是一些恒星的最終演化狀態，這些恒星質量不夠大，因而無法爆發成為超新星，這樣的恒星占銀河系恒星數量的97%。當一顆低質量或中等質量的主序星（處于壯年期的恒星）完成氫聚變的生命階段后，它將膨脹成一顆紅巨星，通過氦過程（3個氦原子核轉換成碳原子核的過程）將內核中的氦聚變成碳和氫。如果紅巨星質量不足以產生聚變碳所需的內核溫度，內核中就將堆積慣性質量的碳和氫。在拋棄自己的外層形成行星狀星云后，恒星就只留下內核，這個內核形成白矮星殘骸。因此，白矮星通常由碳和氫組成。另有一種可能——內核溫度足以聚變碳但不足以聚變氖，這種情況下就可能形成氧-氖-鎂型白矮星。此外，雙星系統中的質量損失最終可能形成氦白矮星。

白矮星內部的材料不再經歷聚變反應，白矮星因此不具備能量源，也不被核聚變產生的熱能支撐以抵御引力坍縮。白矮星只被電子簡并壓力支撐，這導致白矮星極為致密。簡并物理為不旋轉的白矮星限定了一個質量最大值——大約為太陽質量的1.4倍，超過這個質量白矮星就無法再被簡并壓力支撐。當一顆碳-氧型白矮星（通常通過來自伴星的質量轉移）而達到這一質量極限時，它就可能在一種被稱為碳引爆的過程中發生Ia類型的超新星爆發。

白矮星在形成時非常熾熱，但此后因為失去能量源而逐漸輻射掉自己的能量，從而降低溫度。這意味著白矮星會變得越來越顯紅色。經過一段很漫長的時間后，白矮星將變得非常暗淡而不再可見，變成一顆冷黑矮星。不過，由于白矮星的年齡不會比宇宙年齡（大約137億歲）更老，甚至最古老的白矮星也至今仍在輻射能量，所以科學家認為并不存在黑矮星。

如此看來，有什么可以讓人驚慌失措的呢？沒有，確實沒有。然而，英國《每日電訊報》在獲悉此消息后，竟立即以《超新星爆發將“毀滅地球”》為題進行了報道，由此引發一連串爆炸性反應。事后，經參加了這次天文學大會的科學家證實，《每日電訊報》這篇文章內容的90%都是夸大的。英國大眾天文協會副會長也就此事發表聲明說：“這顆恒星（羅盤座T星）或許會很快成為超新星，但這個‘很快’（天文學上的說法）可能仍然離我們很遙遠，所以我們不必庸人自擾。”具有諷刺意味的是，《每日電訊報》在其文章的結尾處還引用了這段話。

《每日電訊報》一向以“嚴謹”自詡，這一次卻出丑了。稍后，《每日電訊報》網站自動刪除了這篇文章。

參宿四爆發，向太空拋射巨量材料（想象圖）。這顆超巨星直徑超過內太陽系直徑，因此火星軌道將很容易被納入參宿四的爆發影響范圍。觀測結果第一次顯示，巨大的泡泡正在參宿四表面上下翻滾，巨大的氣柱伸入太空極遠的距離。

參宿四的收縮

長期以來，科學家對于像參宿四這樣的明亮恒星究竟是怎樣向太空拋撒物質感到好奇。直到2009年8月，他們才發現參宿四表面竟然在沸騰。射電望遠鏡觀測結果顯示，參宿四表面有巨型泡泡狀結構。這也是首次部分揭示除太陽之外另一顆恒星上表面的氣體運動。

科學家發現，這些巨型泡泡中有一些竟然和參宿四本身一樣大，它們在參宿四的大氣層里劇烈地上下移動。科學家尚不清楚這些泡泡的來源，但提出了一種釋放氣體和重元素進入太空的可能機制：這些材料成為構建新恒星和新行星的原材料。

2009年 6月，有科學家報告說，參宿四在過去15年里縮小了15%。當時，科學家猜測始作俑者是參宿四表面的巨型對流單體。現在一些科學家相信，參宿四表面的巨型泡泡實際上是正在從這顆恒星表面猛沖向太空的物質團塊。

反復炒作

其實，“超新星爆發毀滅地球”也不是什么新鮮話題，但凡可以和地球扯上關系的超新星爆發都會成為一些西方小報炒作的對象。2011年1月，一顆名為“參宿四”的星就成為媒體的又一炒作目標——一些西方國家媒體當時爭相報道：天文學家警告說，獵戶座恒星參宿四可能會很快爆發成為一顆超新星，時間最早可能在2012年，屆時地球有可能遭遇末日危機，甚至被滅絕！

又是2012！又是“地球末日”！我們暫且把“2012世界末日”的“參宿四版本”的真偽放在一邊，先來了解一下參宿四是一顆什么樣的恒星。

參宿四是夜空中亮度第八的星，也是獵戶座中第二亮的恒星。參宿四看上去有點發紅，作為一顆變星，它的視星等在0.2到1.2之間變化，在一等星中的變化幅度最大。

參宿四被歸類為一顆紅超巨星，它不僅是迄今已知最大的恒星之一，也是最亮的恒星之一。如果它位于我們所在的太陽系的中心，它的表面將超過小行星帶，甚至超過木星軌道，完全吞沒水星、金星、地球和火星。然而，根據科學家在20世紀對參宿四的距離所做的估計——它距離地球180～1300光年之間，要想準確計算它的直徑、亮度和質量則很困難。目前科學界普遍接受的估計值是，參宿四距離地球大約640光年。

自1920年以來，科學家運用一系列望遠鏡來測量這顆巨無霸恒星，但由于每次測量的技術參數都不同，因此常常產生互相矛盾的結果，導致參宿四至今都是一顆謎星。讓情況變得更復雜的是，參宿四擁有一個通過質量損失形成的復雜而又不對稱的包層，其質量損失的形式是從參宿四表面噴射巨大的氣柱。還有證據甚至顯示，在這個氣體包層內部有伴星圍繞參宿四運行，而參宿四的古怪行為或許正與此有關。

科學家相信，參宿四的年齡只有1000萬歲，但這顆恒星演化得很快，目前正處在恒星演化的晚期階段，預計在未來100萬年內將以II型超新星形式爆發。由于參宿四與地球之間的距離據推測在640光年左右，它有可能早已成為一顆超新星，只是其光線至今還沒有到達地球。

人們自古就注意到了參宿四和它的紅顏色，古希臘天文學家托勒密將參宿四的色彩描述為“微紅”。在現代科學革命出現之前，歷史與天文總是以神話和星象的形式交織在一起，參宿四也不例外，在古老神話中它被視為死亡和重生。

1836年，英國天文學家赫歇爾爵士首次對參宿四的亮度變化進行了描述。赫歇爾注意到，從1836～1840年，參宿四的亮度增加，然后下降；從1849年起，又出現了一個較短的變化周期，至1852年達到峰值。后來的觀測者記錄到參宿四異乎尋常的亮度最大值，中間間隔了好幾年，但在1957～1967年之間變化又很小。

在夜空中很容易找到參宿四，這是因為它看上去距離著名的獵戶座腰帶很近，憑肉眼看去參宿四的橘紅色又很顯眼。在北半球，從每年1月開始可見參宿四在太陽剛落下后從東方升起。到3月中旬，參宿四在夜空中位于正南，在悉尼、布宜諾斯艾利斯和開普敦等南半球大城市均可見它以幾乎49°角升起在地平線上方。到5月，日落后在西方地平線上空可以短暫地見到參宿四。

對參宿四現有的了解暗示，作為一顆脈動變星，參宿四的外層逐漸擴張和收縮（參閱《背景知識：參宿四的收縮》），導致它的表面積（光球層）交替增大和減小，表面溫度起伏變化，從而導致其亮度呈現有節奏的改變——脈動。

像參宿四這樣的紅超巨星之所以會脈動，是由于它們的恒星大氣層具有內在的不穩定性。隨著恒星收縮，它們吸收越來越多的經過它們的能量，導致大氣層受熱膨脹。反過來，隨著恒星膨脹，其大氣層密度降低，使得能量逃逸和大氣降溫，于是引發一個新的收縮周期。

參宿四除了是天空中已知最大最亮的恒星之一，同時還是已知最輕盈的恒星之一。參宿四的半徑估計為5.5個天文單位，也就是太陽直徑的差不多1180倍。參宿四的體積是如此之大，乃至裝得下超過2.15×1015個地球或超過16億個太陽，如果把參宿四濃縮到一個巨型足球場（例如倫敦溫布爾頓體育場）大小，那么太陽就只有一只芒果大小，而地球的直徑不過是1毫米而已。

參宿四不僅光球層很大，它還被其巨大而復雜的包層所環繞，光線要花三年時間才逃得出這個無比龐大的包層。雖然參宿四的體積超過太陽大約16億倍，其質量卻只有太陽的18或19倍，而且自誕生以來，它已經損失了1到2倍太陽質量的自身質量。如此算來，參宿四的平均密度只有地球海平面空氣密度的差不多1.286× 10-5。這個密度是如此虛無，以至于要飛到地球大氣的夜光云之上才能體會到如此稀薄的密度（夜光云是一種很稀薄的云，由水冰晶體構成，位于地球大氣上層的極地中層云的“邊緣”，僅在晨昏時分可見）。正因為參宿四是如此的輕飄，它常常被科學家稱為“熾熱的紅色真空”。

參宿四的未來會怎樣呢？科學家認為這取決于它的質量，而他們對于這個很重要的參數至今不是很了解。最可能的情況是，這顆超巨星將繼續燃燒并聚合元素，直到其內核完全是鐵，屆時它將以II型超新星形式爆發，在爆發過程中，恒星內核坍縮，最終留下一個直徑約為20千米的中子星殘余。有科學家預測，這種爆發將釋放1053爾格（功和能的單位）的中微子，這些中微子將在大約一小時后穿越參宿四的氫包層，然后在好幾百年后抵達太陽系。以目前與地球的距離來看，參宿四爆發時，其亮度有可能超過夜空中的月亮，因此在白天的光線之下也輕易可見。

參宿四可能在什么時間發生爆發呢？考慮到參宿四的大小類型，科學家預計這顆超巨星相對于自己的年齡來說可能很快就會爆發。而要想確定超新星爆發的具體時間，就必須首先破解參宿四的質量損失這個重要謎題。根據目前掌握的情況，參宿四的爆發預計會出現在下一個100萬年里，也有科學家估計可能最早在下一個千年里，這個估計的依據是在獵戶座分子云復合體的恒星際介質中觀測到的異常特征，這些特征暗示那里在最近的過去發生過多次超新星爆發。

還有一個問題：參宿四爆發會對地球產生什么樣的影響呢？科學家指出，由于參宿四的自轉軸并非指向地球，所以其超新星爆發不會把大量伽馬射線暴送至地球方向，因而不可能造成地球生態系統的毀滅。

天狼星（圖④）是夜空中最明亮的星，但它與參宿四（圖⑤）相比就太渺小了。天狼星和參宿四在每年中相同的時間穿過天空。（星之大小比較示意圖）

不必擔心

既然科學家已經講清楚了參宿四爆發不會造成地球毀滅，可它為什么仍然成為繼羅盤座T星之后媒體的又一炒作目標？這是因為參宿四擁有如下一些特征：首先，它是一顆瀕死的恒星，目前正處在死前的悸動階段，正在把巨大的氣泡拋向太空；第二，作為一顆大質量的紅超巨星，它最終會以超新星形式引爆自身；第三，它距離地球“只有”640光年。所有這些特征加在一起，足以讓它進入西方小報的頭條標題。下面，就讓我們回過頭去看看這一假新聞是如何出籠的。

2011年1月，澳大利亞一家媒體報道：科學家稱，今年（或者明年，也就是2012年）地球上的人們可能很快將看到一顆最明亮的恒星爆炸成超新星，它產生的有史以來最明亮的光影展示將使黑夜變得猶如白晝，如同天空中出現了兩個太陽。它一旦爆發，《星球大戰》中的所有狂野夢想都會成為現實。《星球大戰》是好萊塢著名科幻系列大片，在其《星球大戰之新希望》中，天行者看到塔圖雙星（天行者家族的故鄉行星）自天空落下。

這一報道立即引起了眾多媒體的關注，而一些媒體在傳播相關“新聞”時，干脆直接與“2012世界末日”傳言聯系了起來。一時間里，很是熱鬧。事實上，參宿四上新聞也不是頭一回。2009年就有報道說，有研究認為這顆恒星正在收縮，但研究者同時指出這種縮小可能是自然周期的一部分，也可能是因參宿四本身的不對稱形狀引起的。盡管這樣，一些末日論者和媒體還是盡情馳騁自己的想象力，并最終演繹出了“一場空前大爆炸近在眼前”的鬧劇。

顯而易見，“2012年，超新星爆發毀滅地球”不過是末日論的又一版本而已。針對“參宿四即將爆發”，“天上會出現兩個太陽”的種種傳言，美國著名天文學家、偽科學論質疑者菲爾·普萊特指出：“參宿四某一天會爆炸，這是沒得說的。但它離我們太遠，因而傷害不了我們。一顆超新星要用光線或其他東西烤我們，它距離我們就不能超過大約25光年，而參宿四比這個距離遠25倍，也就是說它對我們的傷害力降低到六百分之一。這樣的恒星不可能發生伽馬射線暴，我對此一點也不擔心。在那樣的距離上，參宿四會變亮，會亮得像滿月，如果你直視它，會傷到你的眼睛，但僅此而已。有人說什么它會變得和太陽一樣亮，這就大錯特錯了，它連太陽亮度的十萬分之一也達不到。它會不會很快就爆發？幾乎可以肯定不會。”

地球可能面臨的十種危機

雖然我們沒有任何理由相信什么“世界末日”，但被一些末日論者無限夸大的危機陰影也的確應當引起足夠的重視。現在，就讓我們來看一看地球可能面臨的一些危機。

信息超載

隨著有人在自己身體內植入芯片，一些“未來學家”預測，人和機器將在2045年完全融為一體，已知的世界屆時將蕩然無存。主流科學界認為，就算人和機器最終融為一體，真正的人類也不會被最終取代。

基因超人

隨著基因技術的進步，經過基因改造之后擁有超常心智與體力的超人將可能在未來出現。主流科學界認為，這種可能性較大，但“超人” 社會不可能取代正常社會。

外星瘟疫

火星隕石已經帶著疑似微生物登陸地球，有人擔憂外星病原體最終會滅絕地球生物。主流科學界認為，這種可能性很小，因為迄今仍無證據表明太空病原體在地球上的疾病中起了作用。

超級炸彈

利用反物質或許最終能造出超級核彈，超巨型粒子加速器最終也可能造出黑洞。不過，造出反物質核彈的時間還遙遙無期，而理論上也不可能造出產生黑洞的超巨型加速器。

暗物質團

暗物質至今未被探測到。理論上說，暗物質可能甚至已經在歷史上對地球造成過重創。就算真的這樣，生命延續至今也足以證明生命能挺過“暗物質之災”。

太陽失靈

太陽會不會突然長期（例如100萬年）降低活性40%？假如出現這樣的情況，地球就會完全冰封，生命將無法生存。然而，迄今仍無任何證據表明包括太陽在內的任何恒星出現過這種情況。

外星撞擊

小行星或彗星撞擊地球被一些人認為是導致恐龍滅絕的根本原因。且不說這方面尚存爭議，就算未來有較大的小行星撞擊地球，主流科學界也相信以現有手段能夠預警甚至阻止這種災難。

伽馬射線暴

超級伽馬射線暴如果距離地球足夠近，確有可能危及地球上的生命。但迄今觀測到的所有伽馬射線暴距離地球都非常遙遠，我們沒必要擔憂伽馬射線暴成為一種現實威脅。

超級瘟疫

超級瘟疫在歷史上確實重創過人類社會，病原體的耐藥性也確實令人擔憂。但隨著醫學的進步和預防舉措的加強，我們完全有理由相信就算再次發生超級瘟疫也不可能再造成大面積重創。

極端氣候

無論是全球變暖還是變冷，極端氣候的確可能帶來嚴重后果，但究竟會帶來什么樣的后果科學界尚無定論。同時，遏制全球變暖已成為全人類的共識，而歷史上生命也挺過了多次全球變暖或變冷。