這是人類天文觀測史上最為壯觀、最為珍貴的一幕,也是人類準確預報天體相撞首次成功的實踐。人們為之驚嘆、為之歡呼的同時,也不免為地球而擔心。倘若這樣的事件發生在地球上,不要說21塊碎片,只要有一塊就足以叫我們吃不消。
1993年3月4日,美國天文學家蘇梅克夫婦和他們的好友列維從拍攝的天文照片中,發現了一串晶瑩璀燦的"太空項鏈",原來這是一群彗星,它被命名為“蘇梅克--列維9號”彗星。軌道計算表明,這群彗星原本是一顆,在1992年7月7日繞木星運行時,在木星巨大的引力作用下,解體成了21塊碎片。科學家根據計算預測:1994年7月17日至22日當這些碎片再次飛近木星時,將會以每秒60公里的速度與木星相撞。這是科學家們第一次對天體相撞事件作出預測。全世界天文工作者和愛好者的目光都集中到了那遙遠而美麗的木星,盼望著這一億萬年也難得一見的天象奇觀。
"蘇梅克--列維9號"彗星如期臨近木星,它們拖著長長的彗尾,像一道道急馳的閃電,一個接著一個扎進木星狂暴而五彩斑斕的大氣層,巨大的爆炸發生了。科學家經過計算認為,這場大爆炸釋放出的能量,相當于5億顆原子彈的能量。爆炸后留在木星上的傷痕顯示了直接受爆炸影響的區域發生的變化,這些傷痕大的可容得下我們的地球。
當人們發現了蘇梅克-列維9號彗星后,世界上所有天文臺的大型望遠鏡都對準了那一串無比珍稀的“太空項鏈”。感謝現代科技的成果,遨游在太空的數個航天器給我們發回了更加清晰的圖片,使我們能夠看到蘇梅克-列維9號彗星的絕照。下面一組圖片就是從地面或太空拍攝到的蘇梅克-列維9號彗星。它們正在以每秒60公里的速度義無返顧地向最終的歸宿地——木星飛去。
哈勃望遠鏡分辨出彗星的21個碎塊。科學家用英文字母給它們分別命名,其中第七塊“G”最大,直徑約3200米。注意來自太陽的輻射壓力將彗核吹出一條條灰塵的尾巴。
牛頓的萬有引力定律告訴我們,一個物體的質量愈大,引力就愈大,同時距離愈近所受的引力也愈大。因此當我們向著一個物體時,它對我們正面的引力就比背面大,這股引力差使我們受到一股被撕開的力量。平常我們并沒有被撕裂,那是因為我們身體分子間彼此的內聚力遠大于來自其他物體撕開我們的力量。
地球受了來自月球的這種引力差,造成了地球上的海洋面向著月球突起,因而有了潮汐的現象。大質量、高密度的天體(如白矮星、中子星或黑洞)對周圍其它天體產生的引力差更為顯著。彗星一般為雪泥冰塊等比較松散的物質,它們的內聚力微弱,當它接近木星到一定距離時,木星的引力就會超過彗星的內聚力,因此彗星就被撕裂了。能夠靠近而不被撕裂的最小距離稱為“洛西極限”
木星是太陽系中除太陽外最大的天體。木星的質量是地球的318倍,體積超過地球1500多倍。木星巨大的質量所產生的引力可以改變彗星的運動軌道。木星的衛星至少有16顆,其中最大的四個是1610年伽利略發現的。木星是液態流體,主要成分為氫和氮,與太陽的成分相近。其中心有一個約10個地球質量的固態的巖石核。木星自轉很快,周期為9小時55分29.71秒。木星大氣中可見云層色彩斑斕,被認為是放電作用和化學成分受太陽幅射觸發的光化學作用的綜合效應所致。那些化學成分主要是氨、甲烷、乙烷、乙烯、硫和水蒸氣。木星上存在強烈的大氣活動,顯而亦見的大紅斑就是一個持續了300年以上的颶風,它是一個上升的高壓氣旋,溫度較周圍低而反時針旋轉,它的范圍比地球還大。太陽系的主宰是會發光的太陽,其質量占了太陽系的百分之九十九以上。而木星的質量在剩下的其它大大小小的天體中又獨占了百分之七十以上,其巨大的引力在太陽系中的影響僅次于太陽,在太陽系中可謂是“一人之下,萬人之上”的天體。
“蘇梅克--列維9號”彗星猶如一列戰車沖向木星
“蘇梅克-列維9號”彗星于1994年7月17日至22日陸續撞上木星。因為撞擊點在木星背向地球的那一面,所以地面上的天文臺無法拍攝到碎塊撞擊木星的一剎那,幸運的是木星自轉速度很快,地面上的天文臺能在撞擊后十幾至幾十分鐘(因地面上天文臺所在位置不同)即可觀測到。同時,環繞在地球大氣層外的衛星以及太空中的探測器也加入了觀測的行列,給我們發回了地面無法看到的景象。
下面這組圖片是由衛星和地面天文臺所拍攝到的各種照片。
彗星碎片以每秒60公里的速度撞向木星南緯43.26°至45°相當狹窄的環形區域,即圖片中木星的下方。從圖片上看,木星為從左向右自轉。木星下方的發亮區域為撞擊后溫度驟然升高的紅外顯示。從系列圖中可以看出受撞擊區域的變化情況。圖片中木星上方的圓形亮區為木星的衛星,因衛星環繞運動而位置不相同。
蘇梅克-列維9號彗星排成千萬公里,氣壯寰宇的長陣,浩浩蕩蕩地去與木星相會。當時世界各國媒體紛紛大加報道,把這一曠世奇觀稱為“世紀之吻”。右邊兩幅圖點擊后,可以看到由按時間拍攝的系列照片,連接而成的動態圖像,記錄了撞擊點轉向地球一面時的景象,此時過去撞擊時間僅十幾分鐘,巨大的沖擊波和高溫還在持續。
上面4張圖片為彗星沖入木星大氣層時分解爆炸的想像圖
下面是一篇介紹科學家觀測彗星撞擊木星時的文章:
1994年7月17日晚上9點10分,在世界著名的夏威夷瑪納基亞山天文臺,天文學家正密切地觀測木星表面情況。
編號C核撞擊木星表面后,整個瑪納基亞山頭,頓時人聲鼎沸起來,山頂上總計7個臺站在9點10分后紛紛觀察到撞擊后的"黑斑" 。這實在是太令人興奮啦!夏威夷大學望遠鏡操作員約翰.哈密頓禁不住地手舞足蹈大叫起來。原來天文學家們正擔心,巨大的木星會把彗星"無聲無息"地"吃掉",就像一根針刺一下蘋果一樣,除非拿"顯微鏡"觀察,否則從外觀上根本無從分辨。
為么天文學家不敢"大膽"預測呢?總工程師彼得.辛什爾說,這可要追溯到18年前的一段往事!1976年的柯駕德彗星,即將接近地球,當年天文學家們"鐵口直斷"說會有多么壯觀,呼喚眾人準備大飽眼福,這下可樂壞了望遠鏡商人,銷售額直線上升;結果彗星是來了,模樣卻像是風中的"蠟燭",結果壯觀的景象沒發生,倒是聽見了天文迷的咒罵聲響徹云霄。正所謂好事不成雙,壞事接連來。正當斯威特.特爾頭彗星于1992年11月通過近日點時,又有天文學家預言,這顆直徑8000米的彗星將于2126年撞上地球,成為"人類終結者"。結果在隨后的觀測中,這顆彗星的軌道參數被修正,它將不會撞上地球。這時連新聞媒體也都忍不住加入"埋怨大隊",責怪天文學界不應做那個只會喊"狼來了"的壞小孩。
"嘿!轉過來了,看見G核撞擊點了。"約翰提醒我們。大伙兒紛紛圍聚在電腦熒光幕前。G核撞擊后的影響范圍面積好象很大(事后測量有地球那么大!),而且它的紅外線訊號非常強,可見G核穿透木星大氣層后,一定在木星內部引起連鎖的爆炸反應。這是一個非常珍貴的資料,我們得向其它以"光譜"觀測的天文臺調資料,以便了解撞擊時產生的物質變化,才能作出綜合性的判斷。紅外線的觀測,可以幫助我們確定彗星撞擊后的"熱點"位置,以及木星表面的溫度分布情況。天文學家在事前早已知道看不到彗星撞進木星的一剎那鏡頭,如果能親眼目睹其過程,還可以讓我們對木星與彗星的結構有個"實證"的機會。如果這顆彗星本身結構非常松散,屬于"冰多于隕石"的狀態,那么望遠鏡將看到木星表面一連串"劈劈啪啪"的小光點,像是過年在地上玩的"摔炮"。但如果彗星結構是大隕石包覆著冰塊,那地面上的大型天文望遠鏡將看到一片火光。彗核直徑大到數公里,這么大塊的隕石"山"以時速21萬6千公里速度猛然撞入木星的液態氫"海洋",這一巨大的動能,在短短幾秒鐘內被釋放出來,周圍溫度頓時就會高達攝氏5000度以上!請注意,太陽表面的溫度也不過攝氏6000度左右。而且太陽的主要"燃料"氫,也正是木星的主要成分。在這種高溫的情況,木星元素物質會發生什么變化,正是天文學家和物理學家所關心的。
請不要以為所有"博士"級人物都是先知,人類科學文明真正獲得發展,并數據"量化"也才不過百年,如果真有科學家自以為了解大自然和宇宙,那真是太無知、太幼稚,何況自然界各元素物質在不同的環境條件情況,會有不同的反應出現,人類目前研究出的各種數據資料,都是在地球的環境或是實驗室模擬環境下得到的,我們只看到了蕓蕓眾生的一面。而這次彗星撞木星,正是給人類一次觀察大自然"實驗室"的絕佳機會。法國天文學家皮耶指著電腦熒光幕顯示調來的光譜資料,我們打到了二硫化碳與硫化氫,這些硫化物很可能就是木星云層瑰麗色彩的重要關鍵。我們準備開始分析研究。
這時觀測室擴音器響起約翰的報告:"木星已接近地平!木星觀測計劃結束!"另一組天文學家也抵達觀測室,兩組人員交接換班。7月中旬的木星在午夜的時候,就要西沉到地平線下,后半夜將由另一組天文學家使用天文望遠鏡。在瑪納基亞山天文臺的所有儀器除非是維修情況或是下雨陰天,否則觀測時間都是排得滿滿的。
下面一組圖片顯示的是彗星撞擊木星后,在木星表面造成的巨大“創傷”。這些傷痕大到數萬公里,足可容下幾個地球。從表面看,這些傷痕不僅改變了原來區域的顏色,也改變了木星大氣風暴形成的條紋結構。木星是氣態的,這些黑斑意味那里產生了可怕而更加巨大的風暴,我們在地球上所見過最猛烈的風暴與它相比都微不足道。有科學家曾經以為彗星帶去的大量水會使撞擊區域發亮,但結果卻是發黑。這些變化的解釋工作還有待于繼續研究。
下面是介紹幾個碎片撞擊木星時的觀測文章
7月17日凌晨4時15分,南非天文學家首先觀測到蘇梅克-列維九號彗星的第1塊,也是最小的一塊撞擊木星的景象。撞擊沒有引起燃燒,碎片為木星大氣層吞沒。
當天傍晚18時30分,在上海佘山天文臺,我國第二大口徑(1.56米)的天文望遠鏡攝下了第一張木衛1號的照片。19時36分20秒和19時43分32秒,成功地觀測到彗星第4塊碎片撞向木星,木衛1號兩次增亮,亮度增強了8倍。碎片接觸大氣層的摩擦和碎片的撞擊產生的火球使木衛1號兩次閃亮。
午夜23時15分,木衛1號又一次閃亮:第5塊彗星碎片撞了上來。與此同時,美國科學家稱他們已觀測到5塊碎片撞入木星,雖然這些碎片是21塊中較小的,但在木星表面造成了相當于10億噸TNT炸藥的破壞創面。
8日3時30分,美國夏威夷冒納凱阿火山頂上的全球最大的天文望遠鏡記錄了彗星最大的碎片(第7塊)撞擊木星的經過。該碎片直徑3.2公里,撞擊釋放了相當于2.5萬億噸TNT炸藥的能量,產生的亮度超過了木星整體。美國馬里蘭大學的女天文學家露西·麥克法登說:這塊碎片巨大的沖擊力造成的痕跡十分明顯,其落點上空出現了由塵云構成的拋物面。
19時凌晨3時26分,直徑與第7塊相近的第8塊碎片以每秒60公里的速度飛速而來產生的能量(6萬億噸TNT)相當于地球上所有核武器爆炸能量的幾倍,產生的亮度瞬間超過了整個木星,引起的拋物面般灰云達地球般大小,劇烈的爆炸造成的瞬間溫度約30000℃。
19日晚6時30分,最強烈的碰撞發生了!第9塊碎片與第7塊大小相仿,巨大的創面位于木星南半球東北緣,留下的暗斑直徑達3萬公里。撞擊產生的能量相當于2.5億顆廣島原子彈。澳大利亞天文學家觀測到,撞擊產生的巨大火球與隨之爆發出的余輝范圍達3個地球那么大。美國天文學家指出,撞擊改變了木星的基本外觀,并在木星表面形成了黑色疤痕。"疤痕"中有多種氣體混和物和大量塵埃粒子。
21日,發生最壯觀的一幕:第14、15、16塊碎片于4時起相隔10小時撞擊在同一地區。第14塊碎片以每小時21萬千米的速度墜向木星,隨之產生的火球上升到數百千米的高空。第15號彗核撞向木星大氣縱深處,火球上升到2000公里的高度,塵云直徑相當于地球的3倍。第16塊碎片碰撞產生的亮度是第14塊的2倍,并產生了持續15分鐘的爆炸。
21日晚11時04分,上海佘山天文臺觀測到的木星已傷痕累累,各個撞擊創面直徑超過1萬公里,其中最大的直徑估計有3萬公里,其容積大大超過地球體積(地球直徑為13000公里),與此同時,木星周圍的木紋型云層出現紊亂。
22日下午4時6分,最后一塊碎片落地,這最后的一"吻",使歷時6天的千年萬載難遇的天象奇觀隨之落幕。美國芝加哥大學兩位天文學家利用設置在南級地區的望遠鏡觀察到,撞擊木星南半球產生的火球亮度已遠不如以前。通過光譜分析,證實了木星及其大氣層中含有硫、氨、硫化氫等分子,但沒有找到預想中的水。
此次撞擊釋放的總能量為二戰時美軍投放在廣島的原子彈能量的10億倍。初步觀測表明,彗星碎片的撞擊已改變了木星的外貌。留下4個直徑幾萬公里的深坑,其直徑是地球的幾倍。木星的云層留下了黑色疤痕,這疤痕需很長時間才能消去。強烈的爆炸已使木星大氣層的氣流和成分發生變化。由于木星與地球的平均距離約6.3億公里,彗木相撞所釋放的巨大能量及木星大氣與表層的環境巨變,對地球與近地空間環境幾乎沒有影響。但如果設想木星上具有生命及其生態系統,如果木星上也有人類文明,如果這次撞擊發生在地球上,將會出現什么情況呢?不言而喻,6500萬年前恐龍滅絕的災變事件又會再現。