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2010年4月26日星期一

【新科学家】流行排行榜:历史上的最大爆炸

通古斯大爆炸


20世纪最为著名的爆炸发生在1908年6月30日上午7:14。当时,在俄罗斯西伯利亚通古斯河发生了巨大的爆炸。由此形成的冲击波击倒了2000平方公里以上的树木,连几十公里以外的人都被炸断了脚。
这次爆炸,其爆炸能量估计相当于约1500万吨的TNT,广泛认为是由跨度为数十米的一颗流星在半空中爆炸所造成的。
但争议并没有最后地解决,其他的各种可能性,例如由爆炸来自地下的沼气的说法仍旧在研究着。
它是一颗流星所造成的,正如我们将要看到的那样,从历史的标准来看,它仅是小事一桩。

沙皇炸弹

(图片:俄罗斯国家)
有史以来,最大的人造爆炸是1961年10月的沙皇炸弹(氢弹)。这枚由前苏联制造的武器在离俄罗斯北部海岸的新地岛上爆炸,爆炸时的闪光使1,000公里外的地方也看得到。900公里以外的窗子都被震碎了,地上升起了64公里的蘑菇云。
爆炸以后,一个到现场的访问者说过,“岛上的地面已经被削平、清扫和截卷一空,以致地面看上去像一个滑冰场。
这次爆炸甚至可能会更大:沙皇炸弹原来打算生产1亿吨的爆炸力,但为了减少爆炸时所i产生的放射性沉降物,作了重新设计。这次爆炸事件中,可能产生了5700万吨的爆炸力——使它所造成的破坏力大概仅次于通古斯流星爆炸的四倍。
我们似乎永远不大可能再去制造比它更大的核武器。核武器这个庞然大物过于沉重,会留下太多的后遗症,以及在爆炸情况下由它送进太空的辐射波的破坏能量也太大。对一个地区的地毯式轰炸的小型炸弹没有这样的破坏力。

喀拉喀托(Krakatoa)火山

(图片:由埃弗里特(Everett)收藏/雷克斯特写)
喀拉喀托火山于1883年的大爆发是近代历史上最有名和最大的火山爆发之一。喀拉喀托火山位于印度尼西亚的苏门答腊岛和爪哇岛之间窄条的巽他海峡(Sunda strait)。
1883年,火山活动逐步升级了几个月以后,终于在8月的下旬发生了大爆发。最激烈的一天是在8月27日,那天发生了4次巨大的,连4000公里以外也听得到爆炸的轰鸣。爆炸中死去了数万人,还有更多人受伤;巽他海峡里的船员被爆炸震得耳聋。喀拉喀托火山本身实际上是在大爆炸中被破坏了,尽管后来的爆发在原来的位置构成了一个新的岛屿。
在这一点上,我们必须转换衡量爆炸的标准。火山爆发用来衡量,这个指数从0(最弱)到8(最强)。上升一级代表爆炸的效果增加了10倍。喀拉喀托火山的爆发是6级,相当于2亿吨的TNT,至少是沙皇炸弹的3倍。

坦博拉火山(Mount Tambora)

(图片:美国航天局地球观测站)
在近代历史上只有一次火山爆发达到了7级的火山爆发强度指数,它的爆炸力是喀拉喀托火山爆发的10倍。发生在印度尼西亚坦松巴哇岛上的坦博拉火山上。坦博拉火山于1812年就开始明显地发出隆隆的雷声,在1815年4月才构成了一个灾难性的喷发。
这次爆发把巨额数量的岩土和灰尘抛向大气,随后使地球的温度冷却了好几个月。其结果是使下一年即1916年以“没有夏季的年份”而著称。
现在听起来似乎使人很惊讶,坦博拉火山在很大程度上被忽略了约160年。只有当科学家在研究了火山爆发和气候之间的联系和调查了在格陵兰冰芯上所形成的灰层以后,它的真实的情况才被发现:1815年以来,还没有任何一次火山爆发可以与坦博拉火山的爆发相比拟。

陶波湖(Lake Taupo )

(图片:Albert Aanensen /大自然图片库/雷克斯特写)
今天,新西兰的陶波湖是一片宁静的淡水湖,为小龙虾和徒步旅行者所喜欢。可是在26,500年以前,这个区域是火山大量爆发的场所,新西兰的北岛被火山爆发出来的200米的火山灰和岩石所覆盖,现在的湖泊就处在火山的喷口上。
在这里的所谓奥努伊(Oruanui)喷发是最近的得分最高的火山事件,是10分的火山爆发指数(VEI)中得了8分,比坦博拉火山爆发要大些,比喀拉喀托火山爆发大100倍。只有47个这样的“超级庞大的”火山喷发曾经在地球的已知历史上发生过。
至今,陶波湖仍然雷声隆隆,从奥努伊火山爆发以来,约有20多个规模较小的火山爆发。图片中显示的是陶波湖的鲁阿佩胡(Ruapehu)火山于1996年6月的爆发。
这个火山的爆发可能导致恐鸟,一种新西兰无翼大鸟的灭绝。
多巴湖(Lake Toba )

(图片:美国航天局)
近年来,火山学家已经开始讨论那些远超过普通或花园式的火山。超级火山将会包括那些会释放1000立方公里材料的火山爆发。
奥努伊火山爆发就可能属于这一类,但是一个更有把握超级火山的候选者是苏门答腊岛的多巴火山爆炸。约在70,000年以前,多巴火山在爆发时释放了2800立方公里的灼热的岩石、火山灰和尘埃。与奥努伊火山的爆发时的情况相似,多巴火山爆发后也形成了一个巨大的火山喷口,现在部分地被填成了一个湖泊。它那大量的火山灰和尘埃灌入大气显著地使世界变冷,并可能归咎于当时人类人口在的急剧减少。

黄石超级火山

(图片:WestEnd61/雷克斯特写)
在黄石国家公园的美丽风景下面躺着一个怪物。从地球深部升起热熔的岩柱被认为是造成火山周期性大规模爆发的原因,其中一些大到足以被称为超级火山。
黄石热区在过去的几百万里休眠过3次。那里的哈克贝利山脉(Huckleberry ridge) 在210万年前就曾经爆发过——其爆发的强度与多巴火山的爆发相类似——它形成了岛公园里面的火山喷口。尽管还有点偏小,它仍然是个超级火山,130万年火山爆发在构成了亨利福克火山口(Henry's Fork caldera ),640,000年前的喷发熔岩河形成了现代的黄石火山喷口 (Yellowstone caldera)。
第一和第三次的爆发的火山灰覆盖了大部分北美州。辩论继续于是否可能发生有类似的爆发。

拉·加里(La Garita )

(图片:凯南·哈维Kennan Harvey /格蒂)
地球历史上可能最大的单火山是拉·加里,它大约在27百万年前爆发,使5000立方公里的爆发物散发到地球的表面。
地球上一大块面积的区域被毁坏了,由此形成的火山岩石至今仍可以在科罗拉多州看得到。
火山似乎在释放出巨大的火山碎屑流(一种热的气体和岩石快速移动的喷流)之前,从开始吐出2米宽度的岩石块而开始爆发。
幸运的是,在拉·加里超级火山现在已经熄灭了。

克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub)

(图片:弗吉尔·夏普(Virgil L. Sharpton )/阿拉斯加大学/费尔班克斯(Fairbanks )/美国航天局
我们必须回到宇宙碰撞,才可以提供大于火山的爆炸。在对墨西哥尤卡坦半岛(Yucatán peninsula)的希克苏鲁伯(Chicxulub)市的下面,掩埋着6500万年前有价值沉淀物,是一个跨越180公里火山口。上面的图像是这个火山口用计算机生成的引力图。
它是由一个跨度约为10公里的小行星于6500万年以前撞上地球所造成的,是在过去的10亿年里最大的一次流星冲击,它产生了约为1亿兆吨左右的爆炸力。
大多数古生物学家认为,这种碰撞的影响对于6500万年前恐龙灭绝负有一定的责任,尽管有些人仍然有不同意见。他们认为,恐龙的灭绝的元凶并不在于真正发生的爆炸,地球上的生态破坏是由爆炸所产生的尘埃云所造成的。在同一个时间里,未必只有希克苏鲁伯打击了那些不幸的恐龙。

大飞溅

(图片:美国航空航天局/戈达德空间飞行中心)
有史以来对地球最惨重的打击可能是在约450亿年前,地球还很年轻。当时,新的太阳系刚刚形成,地球表面从最初的熔融状态开始冷却。正当事情稳定下来,地球遇见了第二个星球,这个星球大约只有地球大小的十分之一,称为忒伊亚(Theia)。与地球与小行星希克苏鲁伯相撞比起来,忒伊亚伯似乎相当缓慢地来撞击地球,并可能存在着一个斜角。但其庞大的规模对地球实施了一个真正巨大的打击。两个行星的地幔和地壳的大部分被打碎而抛进太空,而忒伊亚的铁芯却沉没在地球里面。在一个世纪内,这可是地质条件下的一瞬间 , 喷出的物质已经汇集在一起,形成一个新的世界:这就是我们的月亮。
对月球和地球岩石作比较,支持了这个巨大撞击理论 - 尽管对我们来说,对此我们仍然知之甚少,毕竟不是每个人都能接受刚才所说的情况。

可以憧憬的爆炸

(图片:彼得·西克/格蒂)
我们有着要求和平的心情,不幸的是,地球面貌发生翻天覆地的爆炸不可能只会是过去发生的事情。世界的核武库,包括23000种武器(包括上图所展示的那个),其总的破坏力将数以百万吨计。触发核战争的可能性因冷战结束已经有所下降,但仍然很高。
与大量的“正常”火山一样,6个超级火山已经确定,它们是:陶波湖多巴黄石,加上在新墨西哥州的瓦莱斯火山口(Valles caldera) ,加州的长谷火山口(Long Valley) 和日本鹿儿岛湾的爱罗火山口(Aira caldera) 。我们的好运气不可能永远保持下去,但它还可能保持几万甚至几十万年。
至于宇宙碰撞,在已知的50万小行星和12万亿彗星中,绝大多数永远不会接近地球。只有两个小行星被评为具有触及我们地球的可能性:一个是在2048年和另一个是在2880年。但是,估计这两个可能性所产生的后果只有托里诺(Torino)破坏等级(0至10)中的1。因而我们有什么理由害怕会走上恐龙绝灭的道路呢?

译注:托里诺等级:新的天文观察很可能将导致重新评级为0级(即没有危险)。 依次类推,10级意味着必然的全球毁灭性碰撞。 所谓托里诺级数,是用来为新发现的彗星或小行星撞击地球的危险程度的定级的,分别用白、绿、黄、橙、红五个种颜色来指代危险程度,....
















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