如果你是那種容易憂慮的個性,自然界提供了許多讓人擔憂的事情:颶風、地震、海嘯、超級火山、小行星撞擊,以及各種能帶來滅頂之災的威脅數不勝數。但行星若是爆炸會怎樣?若火星突然爆炸,向我們降下流星暴雨呢?或者,更糟的是,如果地球自身在沒有預警的情況下炸裂開來,陷入熾烈燃燒的大災難之中呢?這種情形有可能發生嗎?你應當將這種可能性也加入你的憂慮清單嗎?
簡單回答:不必。地質學家相當確定,行星本身不會爆炸。然而,行星爆炸假說的支持者們卻意見相左。他們主張行星確實有一種令人不安的傾向,可能會突然間災難性地爆炸,還聲稱有證據表明這件事已經在我們的太陽係內發生過許多次了。
“行星爆炸假說”的出現可以追溯到18世紀中期,當時出現了一個天文學謎題—失蹤行星之謎。德國數學教授約翰·提丟斯注意到我們的太陽係中,行星的位置有不同尋常之處。它們與太陽之間的距離似乎是有規律地排列的。每個行星與太陽的距離大約相當於其內側鄰居行星與太陽距離的兩倍。提丟斯不了解為何行星會這樣分布。他僅僅注意到了這個現象—除了一個顯著的例外:在火星和木星之間,有極大的間隙,而且,根據這種分布模式,在那裏本應有一顆行星存在。在一本由他翻譯的德語書中(法語翻譯為德語),他以腳注的方式記錄下了這一發現。
這算不上是宣布新發現的一種引人注目的方式。這一腳注很可能輕易地被人們忽略,但德國天文學家約翰·波得[31]恰巧看到了它,並認定提丟斯可能碰巧發現了一種控製行星距離的法則。於是,波得將這個想法加進了他撰寫的一本天文學教科書裏。
故事本來到這裏就結束了。提丟斯的觀察、發現並沒有在其他方麵吸引多少人注意,直到1781年發生了一件事,使它成了人們嚴格審查的焦點。在那一年裏,英國天文學家威廉·赫歇爾[32]發現了土星外的天王星。這還是曆史上首次有新行星被發現—如果不算史前觀星者發現的水、金、火、木和土星的話—而且,讓所有人驚訝的是,天王星作為第七顆行星,恰好處在提丟斯的模式預測它應該在的位置。那時候的天文學家並不認為這僅僅是個巧合—他們認為提丟斯和波得肯定意識到了什麽重要的東西,這種模式肯定是一種法則。它後來被以“波得定則”的名字為人所熟知,這有點不公平,因為提丟斯才是實際想出這一法則的人。波得不過是把它更好地公之於眾而已。
提丟斯的模式作為一個成熟的法則被接受,使人們迅速把注意力投向了火星和木星之間的間隙。如果這個模式能正確地反映天王星的位置,那麽火星和木星之間的那顆行星去哪兒了呢?整個歐洲的天文學家中間迅速掀起了大規模的搜尋行動,其結果是,19世紀初,就在那個位置人們找到了什麽。但它不是一顆行星,而是許許多多小行星。其實它們是人們有史以來發現的第一批小行星,而太陽係的這片區域後來就被稱為“小行星帶”。
如果你去尋找一間房子,其位置已經標在地圖上,但當你到了那個位置,你找到的卻不過是一堆碎石,得出房子被毀的結論可謂合情合理。同樣地,如果你去尋找一顆行星,但在其位置找到的是一大堆岩石,你可能懷疑這顆行星遇上了糟糕的結局。這恰恰就是天文學家海因裏希·奧伯斯[33]得出的結論。1812年,他提出火星和木星之間的小行星帶肯定是此前一顆行星破碎的殘骸,這顆行星要麽爆炸了,要麽就是在一次相撞事件中被毀了。行星可能並非像它們看起來的那樣穩定,有時它們自己就會爆炸—這種令人不安的想法,就這樣走進了天文學的想象之中。
奧伯斯的這種令人不安的想象被當作科學信條的時間並不長久。天文學家們很快就拋棄了它,轉而支持更令人放心的理論:認為那些小行星都是微型的原行星,由於木星巨大引力的幹擾,而沒能結合成更大的形態。
波得定則也沒能維持身為法則的地位。傳統上,它仍然保留了定則這個名字,但是1846年發現的天王星外側的行星海王星,位置與該法則的模式相去甚遠。因此,天文學家得出結論,行星距離方麵並無法則,提丟斯觀測發現的模式隻不過是個巧合罷了。
但災變論者看待自然的觀點再次占據上風不過是時間的問題。1972年,英國天文學家邁克爾·奧文登在《自然》上發表了一篇文章,在文中重提了奧伯斯的擔憂:火星和木星間或許曾有一顆行星發生了爆炸。此外,他還想象這顆被毀的星球曾是巨大的氣態巨行星,大小是地球的90倍,給故事增添了更多的戲劇性色彩。他將它命名為“氪星”,取自超人的母星—那顆因爆炸而被毀滅的行星的名字。
和提丟斯一樣,奧文登懷疑行星所處的位置背後一定有規律。他創造了一種理論,認為久而久之,行星總是會處在那些使它們彼此間引力作用最小的位置。他把這稱為他的“行星幽閉症原則”。但使他困惑的是,為何行星並未全部都處於這樣的位置。尤其是,火星相對而言更接近地球,更遠離木星。而根據他的計算,它應該更接近木星才對,這導致他回到失蹤的行星的想法上。
他提出,如果有一顆巨大的行星曾經存在於火星和木星之間,但它大約在一千六百萬年前突然間“消散”了的話,那麽目前行星的位置就說得通了。在消失事件之後,火星會緩慢地接近木星,盡管在它抵達最小引力作用的位置之前,還需要經過數百萬年的時間。然而,是什麽讓一顆行星如此快速地“消散”的呢?奧文登認為隻有一種可能:它肯定爆炸了。他相信,行星的大部分肯定被木星吞噬掉了,而餘下的部分則變成了小行星帶。
在20世紀70年代末,一個以奧文登的假說為靈感、名為“氪星到底發生了什麽”的展覽在北美的天文館巡回展出,但它並沒有怎麽打動天文學家。他們大多數人忽略了它,隻有一個例外—一名年輕的研究者對這個想法十分著迷。他就是當時任職於美國海軍天文台的湯姆·範弗蘭登。在那之前,範弗蘭登一直是一名聲譽良好的天文學家,未曾遠離過普遍觀念。但行星自發爆炸的想法深深吸引著他。在奧文登假說的影響下,他突然間急轉方向,奔向了非正統科學。在接下來的幾十年裏,他的同事困惑地發現,他轉變成了某種天文學怪咖,頻繁地在深夜廣播節目中闡述他有違主流的理論(比如說,他聲稱火星上的地質特征是地外智能生命的傑作)。
在仔細思考了奧文登災變論的想象之後,範弗蘭登得出結論,除小行星帶的存在之外,還有更多證據可以證明很久以前曾發生過行星爆炸。事實上,他開始相信太陽係這片地方,布滿了過去發生的爆炸和燃燒留下的傷口,太陽係種種奇怪之處突然間在他眼中有了全新的意義。
例如:火星上撞擊坑的奇特分布。火星南半球密布著撞擊坑,而其北半球相對平坦。對這一(被稱為)“火星分界”的現象,傳統的解釋是,在火星早期曆史上,曾經有一次嚴重的小行星撞擊事件,結果形成了一片岩漿海,重新塑造並填平了北半球的地表。相反,範弗蘭登主張,火星肯定原本是奧文登提出的爆炸的行星的一顆衛星。因此,當那顆行星爆炸時,衝擊波以十足的力量襲擊了火星麵向它的半球,給它留下了無數的撞擊坑,而反麵則沒有受損。
接著,還有土星的衛星—土衛八不尋常的顏色差異問題。它的一半是暗色的,而另一半卻是亮白色。主流理論把這一雙色效應的成因歸結為其地表不同的溫度,是溫度造成水冰升華,從而形成了這種不同尋常的樣貌。冰在冷的那一麵積聚,而沒有出現在相對溫暖的地方(雖說整顆衛星以地球的標準來說,都寒冷徹骨)。然而,範弗蘭登卻主張,爆炸的行星生成的衝擊波造成土衛八半顆星球變黑,暗色的半球才成了如今的樣子。由於土衛八自轉極慢,衛星隻有一麵麵對衝擊波,他聲稱:“這就解釋了為什麽土星其他衛星沒有類似的顏色差異—它們都自轉得足夠快,能夠被均勻地染黑。”
時間一年年地過去,對充滿暴力的太陽係的過去,範弗蘭登的想象變得更為周密複雜了。他得出結論,行星爆炸並非太陽係曆史上的一次性事件,而是反複出現的特征。一開始,他將爆炸的次數增加到兩顆行星,他用字母V和K來表示它們(K來自氪星,作為對奧文登的致意)。他的理由是在小行星帶有兩類不同的小行星,因此肯定曾存在兩顆行星。但是,到了他生命的最後,2009年,他已經一路將爆炸的行星增加到了整整六顆:兩顆位於火星和木星之間的小行星帶,兩顆用來解釋海王星外側為何存在彗星構成的奧爾特雲,最後的兩顆,僅僅是為保準確,額外添加的數字。顯然,行星在我們的太陽係像焰火表演一樣爆炸個沒完。
當然,不論我們的太陽係有多傷痕累累、瓦礫遍地,如果行星不可能爆炸,它們就不可能是造成破壞的原因。而且,說真的,它們為什麽會爆炸呢?它們是巨大的岩石和氣體團塊。從來沒有明顯的理由,使它們能自發地爆炸。
範弗蘭登意識到了這一點,所以他和他的追隨者們著手工作,試圖找出把行星轉變成定時炸彈的那種隱藏的爆炸性力量。他們想出的點子包括引力異常、從星係中心射出的反物質粒子束,甚至還有跨行星戰爭。直到20世紀90年代,一個更有可能的猜想才進入人們的視野—說它有可能,是因為它沒有包含任何不可能的物理原理,而並不是因為它從任何方麵反映出了科學的正統思維。這就是“地質反應堆假說”。
其想法是,一些行星的地核或許是由高放射性的元素鈾構成的巨大球體,發揮著天然的核裂變反應堆—或稱地質反應堆—的作用。鈾的一些同位素是可裂變的,這意味著當它們吸收一顆中子,就會分裂成兩個原子,釋放能量和更多自由的中子。如果你把足夠多的鈾匯聚在一起,一顆原子的裂變會引發周圍的其他原子發生同樣的裂變,而這些原子又會使它們附近的原子也發生裂變,依此類推。這個過程會變得可以自持續,生成巨大的熱量和能量。這就是人造核反應堆的運作原理。
因此,想象跨度在五到十英裏的一堆鈾,在一顆行星內部裂變。在正常情況下,鈾反應堆隻釋放能量,並不會爆炸。必須有什麽把鈾壓縮成一個非常緊實的球體,使原子緊挨彼此,並使它們達到超臨界質量,才能引發爆炸。核彈通過使用傳統的炸藥來實現這一點。因此,一個行星地質反應堆隻要沒有受外界幹擾,就會保持穩定。但是卻存在可能引爆它的東西。一顆非常大的小行星撞擊行星時產生的衝擊波或許就能實現這一點。而且,如果類似的事確實發生了,它引發的核爆絕對有足夠大的力量將一顆行星炸碎,將碎塊炸出太陽係。
在行星核心可能存在天然核反應堆的想法並非範弗蘭登的點子。他隻是一聽說這個想法,就馬上意識到了這可以為行星的毀滅提供一種機製。這一假說是馬爾文·赫恩登創立的,他是一位擁有核化學博士學位的采礦谘詢師,他突然想到這個念頭時,其實是在嚐試回答一個完全不同的問題:為什麽木星、土星和海王星釋放出的熱量,都遠比它們從太陽接收到的熱量大?
標準的答案是:這些行星仍然在釋放它們形成時留存下來的熱量,但赫恩登認為它們都應該已經冷卻下來了,因為它們總體為氣態,因而缺乏隔熱層,無法保存它們原始的熱量。20世紀90年代初的一天,他在雜貨店排隊購物,仔細琢磨著這個謎題時,突然間頓悟了什麽。他還記得,1972年,法國科學家在加蓬發現了一處地下鈾礦,經過分析他們意識到,約二十億年前,這裏曾經作為一處天然核反應堆存在,隨後耗盡了能量。後來,人們又發現了類似的一些天然形成的地質反應堆。實際上它們的存在於1956年被物理學家黑田和夫預言過,但是在當時,科學界藐視了他的想法。他甚至連發表這個理論都遇上了困難—這是另一個奇怪理論成真的例子。
於是,赫恩登推論,天然核反應堆若像證據表明的那樣,能在地球的地殼中形成,那麽或許它也能在一顆行星的地核中形成。地球上富含鈾,它是自然界最重的常見金屬。在行星形成過程中,條件合適的情況下,它或許會直接沉入地核並在那裏富集,引發核裂變過程。如果這發生在帶外行星[34]身上,自然就可以解釋這些行星釋放出的額外能量了。
起初,赫恩登隻是將這一推論用在木星、土星和海王星身上,但他很快就把範圍擴展到了地球,在發表於《美國國家科學院院刊》的數篇文章裏提出了他的想法。他指出,地球產生了足夠多的能量,形成了強有力的磁場,保護我們免受太陽風最糟的影響。他提問道:所有這些能量都從哪兒來?傳統的答案是:這是地球餘熱、放射性衰變和引力勢能加在一起的結果,但赫恩登懷疑這些來源並不夠。另一方麵,一個地質反應堆卻能輕易地為磁場提供能量。美國橡樹嶺國家實驗室的核工程師丹尼爾·霍倫巴克運用了計算機模擬,幫助赫恩登證實了這件事大體上是可能的。
這就將行星爆炸假說擱在了我們的門口。赫恩登本人倒未曾聯想到地質反應堆可能會爆炸,但其他人想到了。如果他是對的,如果確實有直徑五英裏、球形、高溫的鈾存在於地球的地核之中,那麽我們的家園變成下一顆氪星不過是時間的問題。
但是,先不提地球可能會爆炸這回事—要是它已經爆炸過呢?在行星爆炸假說漫長的傳奇故事中,這個想法構成了它最近、可能也是最轟動的進展。顯然,爆炸不可能大到徹底毀掉地球的程度—因為我們仍在這裏。但它有可能大到足以留下某種令人震撼的證據,它如今就在大多數夜晚懸掛在我們的頭頂:月亮。
月球的起源對科學家來說是一個真正的謎,考慮到它是我們如此熟悉的天體,這件事或許看起來有些自相矛盾。你會認為他們到現在總該弄清月球來自何處了吧。然而,對月球是如何形成的做出解釋仍然極其困難。
問題在於月球非常大—它太大了,以至於如果它碰巧飛過地球附近,地球的引力是無法捕獲它的。而且月球岩石從化學上幾乎與地球岩石一致。這就好像有一個巨型冰激淩挖勺從地球的地幔挖了一勺,然後把它放到了天上的運行軌道中一樣。對科學家而言,挑戰在於解釋這個挖勺是怎樣出現在那裏的。
20世紀70年代中期,行星科學家威廉·哈特曼[35]和唐納德·戴維斯提出了主流的理論。想象有一個火星大小的天體,天文學家給它起了一個綽號“提亞”,以一定角度撞擊了地球,造成巨大的一塊地幔飛濺到太空中,起初圍繞地球形成了一個環,最終凝結成了月球。行星科學家們承認,這個理論的問題在於,提亞的一些化學成分應該保留在月球岩石中,但是月球岩石中似乎並無這類發現。這帶我們直接回到了行星爆炸假說的麵前。
2010年,荷蘭科學家羅布·德梅耶和維姆·範維斯特雷寧提出:月球可能是從地球一側炸下來而形成的。他們假設,在地球還很年輕的時候,靠近地核處匯聚了大量的鈾。隨後,一次小行星撞擊可能引爆了這些鈾,使地球地幔的一大塊被炸到了太空中,變成了月球。這可以解釋地球和月球化學上的相似性,因為它們曾經是一體的。
範弗蘭登活得沒那麽久,未能了解到行星爆炸假說的這一新進展,但毫無疑問,他若是知道,必定會對此表示讚許的。
一個本應有行星的地方布滿小行星碎岩、一個滿身傷痕的太陽係、地質反應堆、頭頂的月球……這些線索就像沿途撒下的麵包碎屑那樣,引導人們得出結論,我們的行星有可能突然間爆炸。但是,在你衝出去購買行星爆炸保險之前請放心,正統科學並不認為我們有理由擔憂。就像那句流行口號說的一樣—“保持冷靜,繼續生活”。
首先,天文學家十分確信,在太陽係未曾有過一顆行星爆炸。他們指出在火星和木星之間的小行星帶那裏,實際上沒有多少物質存在。如果你把它們都堆在一起,其總質量也就相當於我們月球質量的百分之幾,這離一顆行星留下的殘骸差得太遠了,就算這顆行星的大部分都已被木星吞噬,這些也太少了。
類似地,地質學家嚴重懷疑,行星的地核中能否形成地質反應堆。鈾非常重,它也非常常見,這些都沒錯,但是鈾往往與更輕的元素結合,尤其是氧,這應該能避免它沉入一顆行星的地核。我們大概是安全的。
然而,如果有誰習慣沉迷於妄想之中,這樣的保證可能不夠令人滿意。畢竟,說鈾應當與氧結合,與說行星地質反應堆絕無可能出現並不是一回事。物理學和地質學中沒有哪一條規律明確地阻止它出現。若是一顆行星由缺乏氧的物質構成呢?那麽它也許會出現吧。至少,它或許稍微進入了可能的範疇之內—同時,發生災難性的爆炸事件也變得有可能了。
“行星爆炸假說”也使人想起地球科學內部一個年代久遠的辯論,辯論的雙方被稱為“災變論者”和“均變論者”。後者主張:一個好的地質學理論應該建立在識別當下持續進行的自然過程—如侵蝕和沉積—的基礎之上。該理論隨後會向回反推,認為這些過程長期而言,應以一種一致、持續的方式發生。另一方麵,災變論者主張,有時奇怪的事情會發生,在當下並無確切與之類同的情況存在。偶爾,災難性事件會攪亂整個係統,塵埃落定之後,其各個組成部分會形成全新的格局。
均變論可以追溯到18世紀末蘇格蘭地質學家詹姆斯·赫頓[36]的工作,赫頓被認為是現代地質學的創始人。然而,災變論的思想最初由《聖經》直譯主義者持有,他們堅稱諾亞遭遇的那場洪水造就了我們今天所看到的岩層。其結果是,這個思想在科學界落得名聲很糟。均變論後來被看成了正統地球科學的標誌。
但是,自20世紀中期以來,災變論再度流行起來。研究者們開始意識到,諸如超級火山和大型流星撞擊等罕見事件,在生命和地球的曆史上有著深刻的影響。20世紀80年代,人們認識到小行星撞擊是恐龍滅絕最可能的原因,這成了災變論複蘇的轉折點。然而,科學家中間仍有強烈的傾向,對於引用災難的解釋持懷疑的態度。你很難不去懷疑,行星爆炸假說是不是也受到了這種舊有態度的影響。
隨著我們越來越了解宇宙,了解它能施加在我們身上的諸多恐怖事件—暴戾的黑洞可能會出現在太陽係中間,把我們整個吞噬,或者自遙遠星係偶然向我們襲來的伽馬射線暴可能突然間將我們化為灰燼—也許行星爆炸的想法會漸漸顯得不那麽聳人聽聞了。畢竟,就算這種現象可能存在,它也不過是自然令人驚歎的毀滅性軍火庫中的又一件武器罷了。