怎样才能彻底毁灭地球？

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利维坦按：文章所讨论的毁灭地球的方式，是依靠地外力量。不妨再做一个奇葩的设想：假设我们在地表挖一个直达地心的洞（不考虑地心环境等具体方面），然后把核弹埋入地心，多少当量的核弹才能从地心把地球炸开？

为简化计算过程，且不考虑分裂地球的能量，仅将炸开后的地球视作两个球体，计算结果略小于视作两个半球的情况，计算结果为2.48*10^32J。另外，历史实验中当量最大的核弹是赫鲁晓夫炸弹，也叫大伊万，爆炸产生的能量为2.4*10^17J。也就是说，需要至少10^15量级的大伊万才能把地球炸开。

我们可以放心了，对于整个行星来说，人类还是相对安全的。

<hr/>文/ED YONG
译/antusen
校对/dtt
原文/http://www.theatlantic.com/science/archive/2017/07/what-would-it-take-to-completely-sterilize-the-earth/533613/
本文基于创作共用协议（BY-NC），由antusen在利维坦发布




一位女子正伫立在染有末日风格的画作旁，该画名为《庞贝与赫库兰尼姆的覆灭》，出自约翰·马丁（John Martin）之手，现藏于伦敦泰特美术馆。（注：庞贝和赫库兰尼姆均为古城）

在另一个星球上找到生命的概率取决于两大问题的答案。问题一：生命体多久诞生一次？问题二：一旦诞生，它们不被彻底毁灭的可能性有多大？第一个问题很难回答，我们只确定地球能孕育生命，所以只有这一个参照物。第二个问题要容易些，至少我们还能以地球为参照物，况且三位天体物理学家已经尝试解答这一问题。


在《论天体物理事件下生命体的恢复能力》中，牛津大学的大卫·斯隆（David Sloan）、拉斐尔·阿尔维斯·巴蒂斯塔（Rafael Alves Batista）和哈佛大学的艾维·劳埃伯（Avi Loeb）预估了太空灾难（譬如即将撞击地球的小行星）彻底毁灭地球的概率。庆幸的是，从天文学的角度上说，他们认为大概每10亿年才有千万分之一的概率出现此事。斯隆说：“我们得出的结论是：生命体一旦出现，就很难被灭绝。”换句话说：它们自有生存之道（即便是陨石或爆发星，也拿它们没办法）。


很明显，这三位研究人员不忧心人类的命运——用劳埃伯的话说，这个脆弱的、有血有肉的物种随时可能会死于气候变化，或被恶劣的政治环境影响。相反，他们想知道怎样才能消灭地球上的所有生命。为了做到这点，三人重点研究了世界上最顽强的动物——水熊虫。





水熊虫（图源：斯高克莱等人，PLOS ONE网）


水熊虫又名“水熊”，是长有八条腿的微型水生动物（详情参见往期文章《水熊虫：这家伙变得越来越奇葩了》）。它们步履缓慢、圆圆胖胖、嘴巴缩拢，看起来很是奇怪。水熊虫还是韧性的典范。在极端环境中，它们可以排出体内所有水分，让身体变得干瘪皱缩，从而进入休眠状态。就像我之前写的那样，它们不仅不需要食物或水，还能在接近绝对零度的严寒和151摄氏度的高温中存活几分钟。它们能承受深海中的巨大压力，能杀死其他动物的辐射剂量对它们而言不过是毛毛雨，即使被浸泡在有毒的溶剂中，它们也死不了。目前，它们是唯一能在真空中存活的动物。如果你想知道怎样彻底毁灭地球，你得先知道怎样杀死水熊虫。


（具有讽刺意味的是，一根手指就能了结水熊虫：一位科学家曾告诉我，水熊虫对机械性损伤耐受度不强，这意味着你可以把它压扁。但是，假若没有跑遍世界只为捏死水熊虫的复仇之神，我们还有什么办法呢？）


斯隆、巴蒂斯塔和劳埃伯想到了三个可能毁灭地球的杀手：一颗会撞击地球的小行星，就像曾杀死大多数恐龙的那颗；地球附近即将变成超新星的恒星；伽马射线暴（Gamma Ray Burst）——遥远的恒星塌陷后引发的高能爆炸。





伽马射线暴模拟图，图源：Giphy

“在太阳的生命周期没有结束前，水熊虫可能会一直存活下去。”

以小行星为例，任何被它直接撞击过的物体显然都会陷入糟糕的境地，此外，碰撞扬起的大量尘埃会阻挡太阳，导致全球温度骤降。超新星和伽马射线暴会以类似的方式杀死生命体，会用强烈的辐射侵袭地球。它们破坏臭氧层，让更多的辐射到达地表。它们会把大气中的氮气和氧气转化成一氧化二氮，从而制造出酸雨和阻挡阳光的烟雾。


对人类和陆地上的其他生命体而言，这类局面是非常糟糕的。不过，生活在地下或深海的物种（譬如水熊虫）能在很大程度上得到土壤或水的庇护。它们不需要阳光，你也不能把海洋酸化到足以杀死它们的程度。你当然可以对它们进行辐射，但这些动物对辐射抵抗力很强，而且上覆水还会削弱辐射。斯隆、巴蒂斯塔和劳埃伯认为，能杀死海底水熊虫的辐射量，也足以让海水沸腾——这显然是更紧迫的问题。在辐射了结它们之前，四处扩散的热量早就动完手了。


因此，要毁灭地球就要有足够的热量。一场天文灾害能向海洋传递足以使其超过100摄氏度的能量吗？





图源：radiogunk

如果一颗小行星的重量高于1.7千万亿公吨，那么它大概会比撞击恐龙的陨石重10到1000倍。在我们的太阳系中，只有19颗已知的小行星足够大（还有冥王星等矮行星），但它们的轨道都和地球的不同。在太阳系之外，三位研究人员推算出，十亿年内，这些终结生命的怪物与地球相撞的几率仅为十万分之一。


超新星和伽马射线暴都能释放出让海洋沸腾的能量，但这能量会因距离而消散。要灭绝水熊虫，超新星最远也要在距地球0.13光年处形成。而最接近地球的恒星（除太阳外）比邻星在4.25光年处，它太小了，因而不可能成为超新星；即使能，它也只能让海洋的温度升高0.1摄氏度而已。

“如果银河系中的其他地方真的存在生命，我们应该期盼它们仍未灭绝。”

这些推测都基于地球，但在安全距离内，我们并不孤单。巴蒂斯塔建了一个能反映银河系恒星密度的模拟模型，事实证明银河系中心的恒星更密集。但即使在那里，也只有1%的行星最终会因恒星爆炸而毁灭。伽马射线暴也不太可能成为毁灭者。根据它们发生的频率，每10亿年，它们毁灭某星球的几率仅有百亿分之一。（再强调一次，我们正在讨论怎样才能毁灭水熊虫。斯隆说：“当你把类似我们人类的动物纳入考虑范围时，死亡范围会变得更大。天啊，我刚刚发明了‘死亡范围’这个词。真吓人。”）




图源：Fanpop

最终，太阳会膨胀，可能还会让地球陷入火海之中，然后再塌陷并永久冻结。劳埃伯说：“太阳毁灭会终结地球上的生命，在那之前，天文灾害不太可能会毁灭地球。在太阳的生命周期没有结束前，水熊虫可能会一直存活下去。而它们仅仅是最顽强的动物而已。如果它们能活下去，微生物或许也能。”

历史上，地球至少经历了5次大规模的物种灭绝，其中大部分生物永远消失了，但总有一些物种能逃脱“大清洗”。斯隆、巴蒂斯塔和劳埃伯认为，即使面临更大的灾难，生命体仍会以某种形式继续存在。


西南研究所的克拉克·查普曼（Clark Chapman）赞同他们的结论。他说：“虽然人类文明（比如当前存在的人类文明）会面临着很小的风险，但几乎可以肯定的是，未来数十亿年内，地球不会毁灭。”不过他指出，就过去的太阳系而言，情况可能有所不同，“那时的天体比今日的小行星及彗星大的多，当它们撞向可能已有了生命的星球时，确实会毁灭它们。譬如，在地球史初期，一个火星大小的物体可能撞击过地球，于是月球随之而生。”


查普曼说，除此之外，没人知道其他行星上的进化方式是否与地球的相同。会有能忍受极端环境、类似于水熊虫的生物体诞生吗？它们能找到像深海那样的安全避难所吗？他说：“推测太阳系外生命体的进化方式及生存能力是很投机的行为。”


斯隆承认他和他的同事研究时做了很多假设。当科学家们研究地球以外的生命时，他们会情不自禁把地球上的生命作为起点。目前，斯隆认为我们很有希望找到类似水熊虫的生物。


过去几十年里，天文学家已经在太阳系外发现了数千颗行星。有些和地球差不多大，有些围绕着恒星的宜居带旋转，宜居带能供给它们足够的热量，但热量不会太多。它们是否像火星那样适合孕育生命还是一个悬而未决的问题。但斯隆说：“如果银河系中的其他地方真的存在生命，我们应该期盼它们仍未灭绝。”


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“利维坦”（微信号liweitan2014），神经基础研究、脑科学、哲学……乱七八糟的什么都有。反清新，反心灵鸡汤，反一般二逼文艺，反基础，反本质。
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