詳解小行星武器的威力

2014-01-06 01:48:02吳國(guó)興

太空探索 2014年8期

□ 吳國(guó)興

受小行星沖擊后的城市

近地小行星作為一種太空武器其威力到底有多大，這是人們普遍關(guān)心的問題。小行星武器屬于動(dòng)能武器的范疇，因?yàn)樗谵Z擊地面目標(biāo)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的動(dòng)能，大量的動(dòng)能主要以沖擊波的形式表現(xiàn)從來，其次是熱輻射、巨石塊、電磁效應(yīng)和繼發(fā)效應(yīng)等。

產(chǎn)生動(dòng)能的多少取決于小行星的直徑、飛行速度和小行星的密度。用公式表示：

動(dòng)能量=6.256x10-8x(直徑)3x(速度)2x(密度)

公式中的動(dòng)能量用兆噸表示，直徑用米表示，相對(duì)于地球的速度用千米/秒表示，密度用克/立方厘米表示。

沖擊波

小行星在轟擊過程中會(huì)接觸到三種介質(zhì)：空氣、陸地和海洋，因此沖擊波也分三種：在空氣中的沖擊波稱為空氣沖擊波；小行星直接沖擊地面可形成強(qiáng)烈地震；在海洋中的沖擊波稱為水壓縮波。水壓縮波在靠近海岸線時(shí)會(huì)導(dǎo)致海嘯的形成。根據(jù)理論估計(jì)，一顆直徑為1千米的小行星，沖擊爆炸后釋放出的能量是6 × 104兆噸，可引發(fā)里氏9.4級(jí)地震；而一顆直徑為10千米的小行星，沖擊爆炸后釋放出的能量是6 × 107兆噸，可引發(fā)里氏12.4級(jí)地震。至今地球上有記錄的最強(qiáng)地震僅是里氏8.9級(jí)。

小行星沖擊海洋會(huì)形成海嘯。海嘯的高度與沖擊點(diǎn)的距離成反比。例如一顆直徑為1千米的小行星，沖擊海洋后在距離沖擊點(diǎn)300千米處的海嘯高度為42米，1000千米處為18米，10000千米處為3米。而一顆直徑為10千米的小行星，沖擊海洋后在距離沖擊點(diǎn)300千米處的海嘯高度為1.3千米，1000千米處為540米，10000千米處為100米。因此，一顆直徑為10千米的小行星，如果沖擊到太平洋，無論沖擊位置位于何處，整個(gè)太平洋沿岸都會(huì)形成大海嘯。

熱輻射

熱輻射的形式主要是全球火暴和強(qiáng)烈的閃光。打個(gè)形象的比喻，全球火暴就好像是將地球放進(jìn)一個(gè)巨大的火爐里面去燒烤，地球變成了“火球”?？茖W(xué)家認(rèn)為，小行星撞擊地球后會(huì)產(chǎn)生紅外線“熱脈沖”，形成50000℃以上的高溫。這時(shí)地面成火海，所有物體都被燒焦，地球上80%的物種滅絕，可能只有海洋中和地下的一部分生物有望存活。熱輻射還會(huì)產(chǎn)生一種非常強(qiáng)烈的紫外線閃光。這種閃光比太陽還要亮很多倍，不過僅持續(xù)幾秒鐘。這種閃光可傷害人體的眼睛和皮膚，可以致盲和皮膚嚴(yán)重?zé)齻?/p>

巨石塊和氣溶膠

大的小行星沖擊地面可形成隕石坑，隕石坑的直徑是小行星直徑的20倍。也就是說，一顆1千米直徑的小行星，可形成一個(gè)20千米直徑的巨坑；而一顆10千米直徑的小行星，可形成150千米直徑的巨坑。與此同時(shí)大量的石塊和泥土被拋向空中，甚至到達(dá)大氣層之外。這些石塊和泥土可遮蔽住太陽、月亮和星星，使天空一片漆黑，大地仿佛又進(jìn)入黑夜。這種情況可持續(xù)幾個(gè)小時(shí)至幾天。

被拋向空中的比較小一些的石塊和泥土可以蒸發(fā)，然后迅速冷卻和凝結(jié)，形成1毫米直徑的小霧滴，這就是氣溶膠。

電磁輻射效應(yīng)

電磁輻射對(duì)人體一般沒有直接傷害，但可以嚴(yán)重干擾和影響計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。

繼發(fā)效應(yīng)

繼發(fā)效應(yīng)包括大面積火災(zāi)、海嘯、火山噴發(fā)、熔巖流、水下滑坡、核冬天、酸雨、平流層效應(yīng)、氧耗盡、地球磁極逆轉(zhuǎn)、氣候巨變、饑餓和瘟疫等。

大海嘯

大面積火災(zāi)

65萬年前造成恐龍滅絕的小行星撞擊事件就形成了全球火暴。但直徑比較小的一些小行星的沖擊只能造成大面積的火災(zāi)?；馂?zāi)區(qū)域的溫度可上升到8000℃至30000℃。

海嘯，火山噴發(fā)和熔巖流

小行星如果沖擊海洋，不僅引發(fā)海嘯，而且還可引發(fā)二次海嘯。二次海嘯也有很大的破壞性。

一顆大的小行星在沖擊海洋時(shí)，可以擊穿比較薄的海底地殼，進(jìn)入下方的熔融地幔。這時(shí)不僅在沖擊部位造成災(zāi)難，而且在與沖擊點(diǎn)相對(duì)的地球另一邊地殼也被擊碎，形成一個(gè)出口，產(chǎn)生地幔柱火山噴發(fā)，同時(shí)伴隨大量熔巖流，進(jìn)而導(dǎo)致長(zhǎng)期的全球生態(tài)破壞。

灰塵與沖擊冬天

科學(xué)家推測(cè)，一顆大的小行星對(duì)地球的沖擊可產(chǎn)生大量灰塵，灰塵的厚度從地面一直延伸到平流層，整個(gè)地球表面被這厚厚的一層灰塵完全籠罩著。因此太陽光無法到達(dá)地面，地面一片漆黑。這將使地球進(jìn)入一個(gè)持續(xù)幾個(gè)月甚至幾年的黑暗時(shí)期。在沒有陽光的情況下，地球表面的太陽能加熱會(huì)停止下來，這可能使地面的氣溫下降39°C，導(dǎo)致所謂的“沖擊冬天”。這種“沖擊冬天”類似于大型核武器爆炸后引起的“核冬天”。