資料來源：千龍網
2004年4月19日
天空的混亂帶來恐龍的黃昏。
看似靜悄悄的太陽系，偶爾也會出現行星“發瘋”的景像，恐龍滅 絕很可能就是這種原因造成的。科學家正在研究太陽系何時再次“ 精神錯亂” 國際先驅導報文章 房間角落里的鐘出了大毛病。通常，鐘擺都是有節奏地擺來擺去， 單調的聲音讓人昏昏欲睡。可隨著時間的推移，它擺動的幅度越來 越大，聲音也越來越響。偶爾那么一下子，鐘擺好像完全發了狂： 先是搖向一側，然后又向另一側搖動了兩次甚至三次！ 有沒有這樣的鐘呢？一個由地質物理學家和數學家組成的研究團隊 認為：“有！在天上。”法國巴黎高等師范學校和美國洛杉磯加利 福尼亞大學的米夏埃爾﹒吉爾說：“數億年來，行星一直以發條似 的規則性圍繞太陽運轉，但是某一天，在沒有任何警告的情況下， 一切都會徹底陷入混亂。” 太陽系發瘋并非玩笑 按照通常看法，宇宙是遵守規則的典范。因此，這可是一件完全超 乎想像的事情。但這才剛剛開頭。吉爾和他的同事、洛杉磯加利福 尼亞大學的費倫茨﹒瓦拉迪及布魯斯﹒朗內加認為，太陽系最近一 次“發瘋”的時間大約在6500萬年前。“這看來太像是巧合，”吉 爾說。“我們認為，這或許與恐龍的滅絕有關。” 吉爾等人談論的這種行星發瘋的現象被稱作“混沌”。混沌是指沒 有任何規律可循的無常運動。不太嚴謹地說，混沌系統對初始條件 極其敏感，一個老套的比喻是：就好像加勒比海的颶風是遠在夏威 夷的一只蝴蝶扇動翅膀引起的。 但人們不知道，在太陽系中，最重要的混沌驅動者是木星和土星， 因為它們是質量最大的兩顆行星。因此，吉爾和同事們在研究行星 的混沌運動時就把焦點放在這兩顆行星上。其實，木－土系并非本 來就是混沌系統。但是，它們會滑向混沌的邊緣。因此就存在這樣 的可能性：某種情況可能使這個系統失去平衡，陷入瘋狂。 木星土星“合謀”禍事 吉爾和同事們考慮了這樣一種可能性：“某種情況”或許就是太陽 光和從太陽吹來的、由亞原子粒子組成的太陽風引發太空壓力起伏 。 在數億年的過程中，這兩者的合力可能對土星軌道產生明顯作用。 他們猜測，太陽的可變性或許使土星的“半長徑”（土星圍繞太陽 運轉的橢圓軌道周長的某種量度）偏離0.1％。吉爾說：“我們認為 ，這種情況完全講得通。” 為了弄清土星半長徑的變化會對木－土系產生什么影響，吉爾和同 事們使用了“數字太陽系儀”。這是一種特制的計算機，可模擬木 星和土星在共同重力作用下的運動。吉爾等人還把木星和土星的公 轉比值考慮進來。 木星每圍繞太陽運轉大約5圈，土星則圍繞太陽運轉大約2圈。如果 其公轉比是嚴格的5:2，那么理論上這兩顆行星的重力對太陽系中 其他天體的共同作用將每10年達到最大值。也就是說，當這兩顆行 星在太陽同側并彼此靠近的時候，它們重力的共同作用最大。但是 ，由于這種5:2的“共振”并不精確，因此這兩顆行星實際上每過1 000年至2000年才會在太陽同側排成一條直線。吉爾說：“這意味 著木星和土星對太陽系中其他天體的作用每隔1000多年就會達到頂 峰。” 利用計算機模擬太陽系演變圖景的研究人員此前一直認為，這種影 響無足輕重。他們猜測，經過漫長的歲月，木－土系的影響就會“ 達到平衡”。吉爾說：“但我們有一種直覺，情況并不是這樣。” 吉爾和同事們在使用數字太陽系儀時考慮了這種影響。他們發現， 隨著土星半長徑的變化，木－土系的運行方式就會一會兒規則，一 會兒混亂。他說：“這個系統每隔几千萬年就會陷入混亂。” 恐龍遭遇的天文大混沌 吉爾最重要的發現是，多種多樣的模擬（在這些模擬中，土星的半 長徑可以變化）都顯示，距今約6500萬年以前曾突然出現一次天文 大混沌。吉爾說：“這一混亂現象出現的時間與白堊紀和第三世之 交達到驚人的吻合──正是在這一時期恐龍滅絕了。” 吉爾說，到目前為止還無法判斷這場混沌持續的時間。但是，研究 這種混亂現象對太陽系其他天體（特別是小行星）的影響卻是可能 的。 無數大小各異的小行星在木星和火星之間的軌道上繞著太陽旋轉。 吉爾和同事們通過計算機模擬發現，木－土系陷入混沌狀態時，小 行星會受到多種影響。吉爾說：“最重要的影響是，小行星軌道的 半長徑出現突變，這最終會導致小行星帶中的天體向外噴發。”在 這些天體中，有些很可能撞入地球。 模擬試驗展現出來的情況相當復雜。有些小行星的半長徑變化幅度 較小，有些則較大。有些小行星的軌道會縮小，有些則會擴大。吉 爾說：“很多小行星的運行軌道可能會忽大忽小。” 關鍵的一點是，那些軌道拉長的天體最終可能會受到其他行星重力 的影響而脫離小行星帶。“它們從小行星帶彈射出去，有些天體的 軌道可能與地球軌道相交。”吉爾說，6500萬年以前或許就發生了 這種情況。“木－土系突然陷入混亂，產生一群軌道與地球軌道相 交的小行星。其中一顆撞入中美洲附近的海域，由此產生的沖擊使 恐龍滅絕。” 下一次危機：公元3000萬年 如果吉爾他們是對的，那么恐龍的滅絕就不能完全說是偶然事件。 當它們在無憂無慮地生活時，太陽系這個巨大的時鐘突然出了毛病 。導致恐龍滅絕的事件可能與太陽系的動力學特性密切相關。吉爾 說：“它們或許不是唯一的受害者。” 吉爾等人所做的模擬顯示，還有一次行星混沌現象大約出現在2.5 億年前。這似乎與二疊紀與三疊紀交接時發生的物種大規模滅絕恰 好吻合。吉爾說，對此，他們還不能完全肯定。 根據他們的研究，太陽系在數億年中靜悄悄地發展變化，但偶爾也 會做出瘋狂的舉動。過去發生的情況也可能在未來發生。他們的模 擬試驗表明，未來還會發生混沌現象。不過吉爾說：“我不會為此 睡不著覺。預期的日子是在公元3000萬年，所以還有足夠的時間從 地球上撤走！” 編輯： 陳群 來源： 國際先驅導報 |