科学探索|如果地球与太阳系最大的彗星相撞会发生什么?

据国外媒体报道,最近发现的奥尔特云彗星“伯纳迪内利-伯恩斯坦”(Bernardinelli-Bernstein)拥有已知最大的彗核,直径估计可达119公里 。那么,这颗彗星会对地球产生什么样的影响呢?

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伯纳迪内利-伯恩斯坦彗星是迄今为止发现的最大彗星,它的彗核直径约为119公里 。如果这样一个物体撞击地球,传递给地球的能量将是6500万年前K-Pg撞击事件能量的数千到一万倍 。
地球正面临着一个巨大的生存威胁,来自太阳系遥远边缘的奥尔特云 。这是一个形成于太阳系之初的球体云团,主要由形成太阳和行星的原始物质的残余组成,与地球的距离从1000倍天文单位到1~2光年不等 。
如今,这些主要由“冰”(由水冰、甲烷、乙烷、一氧化碳或氰化氢等物质组成)和岩石组成的天体仍在太阳系最深处以缓慢、准稳定的轨道运行 。但每隔一段时间,一次偶然的引力碰撞便会扰乱其中某个特定天体的轨道,使其倾斜进入太阳系内部 。尽管这些天体的周期可以长达数百万年,但来自另一个大质量天体的引力“助推”,可能会让它们中的任意一个进入可能最终撞上地球的轨道 。
伯纳迪内利-伯恩斯坦是迄今为止发现的最大的彗星,根据计算,它在穿过太阳系时并不会撞击地球 。但是,这颗彗星在遥远的未来会发生什么,我们只能猜测 。如果它与地球的碰撞真的发生,会是什么样的场景呢?

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这张伯纳迪内利-伯恩斯坦彗星(编号为C/2014 UN271)的照片拍摄于2017年,当时该彗星距离地球约25天文单位 。到2031年,这颗彗星将到达最接近地球的位置,距离大约为11天文单位 。值得庆幸的是,在这个天体经过地球期间,地球不会受到它的威胁,但在450万年后,它将再度靠近地球 。
当一个物体撞击地球时,就其所造成的破坏而言,我们担心的主要有三点:
(1)物体的质量 。质量越大,地球吸收的能量就越大,破坏也就越大 。如果你将撞击物体的质量加倍,传递到地球上的能量也会加倍;
(2)物体移动的速度 。物体移动得越快,它所带来的动能就越大,而这些动能在撞击时就会消散到地球上,从而造成我们必然会担心的破坏性影响 。如果你把撞击物体的速度提高一倍,注入地球的能量就会翻四倍——碰撞中传递的能量与撞击物体相对地球速度的平方呈正比 。
(3)物体是由什么组成的 。成分并不能决定一切,但一个“更多岩石”的物体通常比一个“更多冰”的物体危险得多,原因有以下几个:小行星更有可能撞击地面并形成撞击坑,而彗星更有可能在空中爆炸;彗星有更多的挥发物,因此更有可能分裂成更小的碎片,其中一些可能完全与地球擦肩而过,而那些撞上地球的碎片肯定会在大气中消耗一些能量;最后,小行星中含有更多的微量元素,摄入或吸入这些元素可能会产生毒性效应,因此它们对生命的威胁更大 。

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围绕着太阳的内外奥尔特云的图解 。这个球体云团由两部分组成:内层是环形的,外层是球形的 。外层奥尔特云的实际范围可能小于1光年,也可能在3光年以上;这中间存在着巨大的不确定性 。伯纳迪内利-伯恩斯坦彗星的远日点可能略小于1光年 。