近日，美國國家航空航天局（NASA）的OSIRIS-Rex探測器伸出機械臂，為(wei) 即將進行的采樣工作進行了測試。這個(ge) 2016年踏上旅程的探測器的目的地是小行星貝努，計劃於(yu) 2023年攜小行星樣本返回地球。

這隻是人類探索小行星的一個(ge) 節點。而人們(men) 對小行星的好奇，一部分由於(yu) 它可能給地球帶來的威脅——小行星撞地球不僅(jin) 出現在科幻電影裏，也曾發生在真實世界裏。地球上一些巨大的隕石坑，就是它們(men) 當年造訪地球時留下的印記。

作為(wei) 茫茫宇宙的一員，無法獨善其身的地球一直接受著來自空間環境的各種“饋贈”。從(cong) 天外來客到太陽輻射，它們(men) 到底對地球產(chan) 生哪些影響？

見證曆史的隕石巨坑

美國亞(ya) 利桑那州，一片平坦高原上，有一個(ge) 外表很壯觀的大坑。大坑的直徑約1240米，深度約170米。這個(ge) 坑就是著名的巴林傑隕石坑。

早在1891年，美國地質學家偶然發現了這個(ge) 環形巨坑。起初，科學家認為(wei) 它可能是一個(ge) 死火山口。10多年後，采礦工程師巴林傑對這一巨坑產(chan) 生了強烈興(xing) 趣。

巴林傑堅信，巨坑是隕石撞擊而成的。為(wei) 尋找“肇事”的隕石主體(ti) ，巴林傑投入大量人力物力，最終卻未能如願。他是首個(ge) 指出巨坑為(wei) 隕石撞擊坑的人，巨坑後來以他的名字命名。

據科學家推算，大約5萬(wan) 年前，一顆直徑約50米、重達30萬(wan) 噸的小行星，以每秒25公裏的速度衝(chong) 進地球大氣層，撞擊了如今的美國亞(ya) 利桑那州，形成了今天人們(men) 所看到的巨坑。

盡管早在1906年，巴林傑發表了論文，論證巨坑成因為(wei) 隕石撞擊。但事實上，直到1960年左右，尤金·蘇梅克等人才在巨坑中找到了最關(guan) 鍵的撞擊證據——柯石英和斯石英。

“這兩(liang) 種礦物隻會(hui) 在含石英的岩石受到瞬間巨大壓力時才會(hui) 產(chan) 生，就目前所知，隻有在撞擊事件和核試驗的環境下才可能形成。”中國科學院院士、南京大學教授陳顒說道。據測算，形成巴林傑隕石坑的這次撞擊所產(chan) 生的能量，相當於(yu) 廣島原子彈爆炸的150倍。

蘇梅克對巴林傑隕石坑的研究方法和發現的關(guan) 鍵證據，為(wei) 此後隕石撞擊坑的鑒定提供了範例。受後來的地質過程影響，大多數地球早期的撞擊坑被磨滅消失了。據不完全統計，在地球上約有150個(ge) 依然可以辨認出來的大撞擊坑，其中直徑大於(yu) 100公裏的僅(jin) 有5個(ge) 。

陳顒舉(ju) 例道，位於(yu) 加拿大魁北克省的曼尼古根隕石坑，直徑約100公裏，是目前地表上已知第五大的隕石坑。它是在約2.1億(yi) 年前，由一顆直徑約5公裏的天體(ti) 撞擊形成。

恐怖的第五次生物大滅絕

小行星撞地球，留下的不僅(jin) 僅(jin) 是隕石坑，可能還帶來了一些稀有元素。比如在元素周期表上排第77位的銥。

物理學家阿爾瓦雷茨發現，全世界生成於(yu) 距今6500萬(wan) 年時期的黏土中，銥的含量大幅增加。他認為(wei) ，這些銥元素來自地球以外，是小星體(ti) 碰撞地球時帶來的，碰撞的時間在中生代的白堊紀（K）和新生代的第三紀（T）之間，據此提出了地質學上著名的K-T線。

所謂K-T線，是指介於(yu) 白堊紀和第三紀之間的界線。界線，意味著代紀的更迭、物種的消亡與(yu) 新生。白堊紀末期，發生了第五次生物大滅絕事件，一度主宰陸地的恐龍也未能逃脫。這一場大災難因何而起？

在阿爾瓦雷茨看來，這場災難是由小行星撞擊導致的。據推測，約6500萬(wan) 年前，一顆直徑在10—30公裏間的小行星以每秒20—40公裏的速度一頭紮進了地球大氣層。這次異常猛烈的撞擊，導致地球上長時間灰塵蔽日，生物史上的一個(ge) 時代就此結束。

阿爾瓦雷茨提出的是一個(ge) 假說。為(wei) 了驗證這一假說，需要找到小行星撞擊地球時留下的隕石坑。上世紀80年代，人們(men) 終於(yu) 在墨西哥灣找到了6500萬(wan) 年前形成的一個(ge) 大坑。因為(wei) 它被1200米的沉積岩所覆蓋，所以比較難以發現。

“在K-T界限的時候，一個(ge) 石頭砸過來，形成了迄今為(wei) 止所知道的在地球上發生的最大的能量事件。”陳顒說道，目前絕大多數科學家相信，中生代和新生代分界的生物滅絕，是因為(wei) 撞擊事件造成的。

白堊紀的故事可能聽上去有些遙遠。而事實上，即使在今天，小行星撞擊地球的風險依然存在。NASA觀測數據顯示，在已知的近地小行星中，約有1000顆直徑超過1英裏（約1.6公裏），約有1.95萬(wan) 顆直徑超過100米。

對於(yu) 如何防止來自“近鄰”的侵擾，科學家也一直在想辦法。比如，歐盟提出了防禦小行星項目“近地軌道防護盾”計劃，擬在2020年以前正式實施。該計劃旨在通過導彈炸毀、引力牽引和主動碰撞等多種手段，防範近地小行星撞擊地球。

不期而至的北美大停電

和顯而易見的撞擊相比，空間環境還以另一種相對隱蔽的方式影響著地球。

刮風下雨，地麵上的這些天氣變化，大家並不陌生。其實，日地空間裏也有天氣變化。突發性太陽活動，比如太陽黑子、耀斑等，引起的日地空間環境高度動態的短時間尺度的變化，被稱作空間天氣。

太陽離地球那麽(me) 遠，突發性的太陽活動會(hui) 對地球上人們(men) 的生產(chan) 生活產(chan) 生什麽(me) 影響呢？災害性的空間天氣會(hui) 對航天係統、無線電係統、電力和能源係統、軍(jun) 事係統產(chan) 生嚴(yan) 重影響，還會(hui) 對地麵天氣和氣候係統產(chan) 生較明顯的影響。

為(wei) 了說明太陽活動對地球的影響，陳顒舉(ju) 了1989年3月發生的北美大停電的事例。3月對北美地區來說還是很冷的時節。在那個(ge) 深夜，北美地區的人們(men) 先是看到了極光，隨後加拿大魁北克地區突然發生了大規模的停電。有600萬(wan) 人在很低緯度的位置，度過了一個(ge) 寒冷而恐懼的夜晚。當時，停電情況持續了約9個(ge) 小時。

不久，NASA出麵證實了這是因為(wei) 太陽發生了一次日冕大爆發事件，而且爆發是有方向性的。噴發的物質正對著地球上的北美地區，因此對該地區的電力係統和通訊係統形成了巨大的影響，造成了大停電。

事實上，這次太陽風暴的強度尚不及1859年太陽耀斑事件強度的三分之一。有科學家預估，如果1859年耀斑事件發生在今天，它很可能會(hui) 徹底摧毀人類現代化的科技基礎設施。

突發的、災害性的空間天氣變化，無疑給衛星運行、通信、導航和電力係統安全帶來了挑戰。而揭示災害性空間天氣的整體(ti) 變化規律，提供高精度、高時變的空間天氣數值預報，是目前極富挑戰性的國際前沿課題之一。