為何木星成為天體撞擊"出氣筒"？身高體壯成靶子

　　對于地球上的人類來說，最可怕的末日景象之一可能就是地球被快速移動的巨大彗星或小行星撞擊。這樣的天體會以巨大的力量撞擊地球，以至于造成毀滅性的災(zāi)難，就像 2013 年的車?yán)镅刨e斯克事件或 1908 年的通古斯事件那樣，可能會造成數(shù)百萬人死亡，并造成數(shù)十億美元的財產(chǎn)損失。更大天體對地球撞擊產(chǎn)生的影響可能更大，比如大約 6500 萬年前造成恐龍滅絕的那次。

　　盡管如此，地球所經(jīng)歷的撞擊依然無法與木星相提并論，后者是太陽系中受天體撞擊次數(shù)最高、受影響也最大的天體。那么，為何木星會成為頻繁撞擊的“靶子”，這是因?yàn)槠滟|(zhì)量太大的緣故嗎?畢竟，木星的質(zhì)量相當(dāng)于太陽系中所有剩余行星、衛(wèi)星、小行星、柯伊伯帶和奧爾特云的總和。換句話說，木星只是因?yàn)樗翘栂抵凶畲蟮哪繕?biāo)而被頻頻撞擊嗎?

　　2019 年 8 月 7 日拍攝的木星圖片顯示，木星南半球有明亮的白色瞬態(tài)閃光，這是自 1994 年舒梅克-列維 9 號彗星撞擊太陽系最大行星以來的第七次撞擊

　　撞擊木星事件層出不窮

　　2016 年 3 月 17 日，兩名業(yè)余天文學(xué)家格利特·科恩鮑爾(Gerrit Kernbauer)和約翰·麥克隆(John Mckeon)碰巧在觀測木星并記錄成像數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)這顆氣態(tài)巨星的邊緣出現(xiàn)過一道令人驚訝的閃光，而唯一能產(chǎn)生這種閃光的原因就是發(fā)生了撞擊事件。盡管閃光比其他現(xiàn)象更容易受到關(guān)注，比如最近對月球的撞擊，但木星不僅比其他行星受到的撞擊次數(shù)更多，而且比太陽系中任何已知天體受到的高能撞擊也更多。

　　1994 年 6 月，蘇梅克-列維 9 號彗星(Shoemaker-Levy 9)解體并與木星相撞，得益于對引力的理解，科學(xué)家們提前 1 年就已經(jīng)預(yù)測到該事件。盡管這些碎片與木星的碰撞持續(xù)了 6 天，但它們使木星表面陷入黑暗長達(dá)數(shù)月時間。在分裂成 20 多塊碎片之前，原始彗星的直徑大約為 5 公里，這與撞擊地球、導(dǎo)致恐龍滅絕的那個天體差不多大小。

　　2009 年 7 月，業(yè)余天文學(xué)家安東尼·韋斯利(Anthony Wesley)在木星上發(fā)現(xiàn)了與地球大小相當(dāng)?shù)暮邳c(diǎn)。這個黑點(diǎn)很可能是由直徑在 200 公里到 500 公里的小行星撞擊造成的，其釋放的能量可能是通古斯事件的數(shù)千倍。

　　木星撞擊留下了巨大的傷疤，在可見光下可以看到很大的黑點(diǎn)，但在紅外線下可以看到亮點(diǎn)

　　在 2010 年前后，木星撞擊事件似乎非常頻繁。2010 年 6 月，韋斯利與克里斯托弗·戈(Christopher Go)分別觀察到木星撞擊事件。盡管閃光只持續(xù)了兩秒鐘，但撞擊木星的天體質(zhì)量約有 500 到 2000 噸、直徑在 8 到 13 米之間。據(jù)稱，木星可能每年都會被幾個這種大小的天體撞擊。

　　僅僅幾個月后，也就是 2010 年 8 月，木星上又發(fā)生了撞擊事件，造成了規(guī)模稍小、強(qiáng)度較低的閃光，但其釋放的能量可能與車?yán)镅刨e斯克事件相差無幾。鑒于科學(xué)家目前對木星的了解，我們實(shí)際上可以開始對撞擊它的物體進(jìn)行分類。

　　還有很多其他的撞擊事件：2012 年 9 月，丹·彼得森(Dan Petersen)在木星上觀測到另一次“閃光”，天文學(xué)家喬治·霍爾(George Hall)甚至捕捉到了它的視頻。科學(xué)家們確定撞擊天體的大小與 2010 年 8 月的那次大致相同，直徑小于 10 米。最近幾年，比如 2016 年 3 月、2018 年 5 月和 2019 年 8 月，木星都曾遭到天體撞擊，襲擊者的直徑介于 8 米到 20 米之間。

　　木星體積太大最顯眼?

　　很可能其他行星也會受到撞擊，但是所有的數(shù)據(jù)都表明，木星受到撞擊的頻率比任何其他行星都要高。這到底是為什么?

　　地球和木星的體積對比。從橫截面積來看，木星的橫截面積是地球的 125 倍，這將導(dǎo)致小行星和彗星撞擊火星的幾率是地球的 125 倍，但實(shí)際頻率要高得多

　　毫無疑問，你首先要考慮體積因素。當(dāng)我們討論任何行星受到撞擊的頻率時，最簡單的估計是把三個因素疊加起來：撞擊天體(彗星、小行星、流星等)的速度、可以相互作用的天體數(shù)量密度以及它們可能撞擊的橫截面。

　　經(jīng)過木星與地球的彗星和小行星的速度幾乎完全相同，它們的密度也大致相同。由于木星離小行星帶更近，所以遭遇小行星撞擊的可能性更高。但是橫截面卻大不相同：木星的直徑大約是地球的 11.2 倍，這意味著它的橫截面大約是地球的 125 倍。

　　然而，更大的撞擊頻率不能僅用體積大小和橫截面來解釋。2009 年對木星的撞擊來自比美國亞利桑那州巴林杰隕石坑更大的天體。據(jù)估計，這類撞擊在地球上大約每隔 1 萬到 10 萬年才會發(fā)生一次。單就其體積而言，科學(xué)家們預(yù)計這種規(guī)模的撞擊木星每 100 年也不會遇到一次。然而，在過去的 25 年里，我們已經(jīng)看到了木星遭到至少 2 次大規(guī)模撞擊。

　　這表明了另一個令人不安的事實(shí)：如果地球被這些體型龐大的天體撞擊的頻率與木星同樣高，那么我們不僅每 100 年就會看到巴林杰隕石坑規(guī)模的撞擊，而且滅絕級別的事件發(fā)生的頻率將是實(shí)際發(fā)生的數(shù)千倍!

　　這顆導(dǎo)致恐龍滅絕的小行星在 6500 萬年前撞到地球上，撞擊面約有 5 到 10 公里寬，而舒梅克-列維 9 號彗星 1994 年撞擊木星時，其大小和釋放的能量與此都差不多。1994 年，我們真的只是碰巧看到了五十萬分之一的撞擊幾率嗎?這是極不可能的。相反，我們必須考慮木星與地球不同的另一個主要方面：引力。

　　質(zhì)量高引力大“招風(fēng)”

　　行星并不只是靜止于太空中，等著其他天體來撞，它們會以一種與質(zhì)量成正比的方式扭曲時空本身的結(jié)構(gòu)。行星的質(zhì)量越大，它對周圍所有物體、正在下落的物體和附近物體的引力就越大。相比之下，當(dāng)我們將其放在木星附近觀察時，地球的引力顯得相當(dāng)弱小。如果某個天體以 10 千米/秒或更低的速度緩慢地從地球附近經(jīng)過，地球的引力場會很好地把它吸引過來。但小行星的速度可達(dá) 17 千米/秒或更高，彗星的運(yùn)動速度則超過了 50 千米/秒。換句話說，地球引力場并不能幫我們把物體吸引過來。

　　但是木星的質(zhì)量是地球的 317 倍。它的半徑很大，只要物體相對于它的運(yùn)動速度小于 50 千米/秒，它就能將其引向附近。換句話說，每顆小行星和大多數(shù)經(jīng)過木星附近的彗星都有被這個巨大星球的引力拉向碰撞軌道的風(fēng)險。

　　星正在吞噬其最大的衛(wèi)星木衛(wèi)三。與太陽系中所有其他行星不同的是，木星具有如此巨大的引力，以至于經(jīng)過它附近的小行星和彗星都很可能被它的引力勢阱所吸引，并與我們太陽系中最大的氣體巨星相撞

　　的確，木星的體積比地球大，而且這種增大的體積可將碰撞頻率提高 100 多倍。但實(shí)際上，木星遇到的撞擊幾率比這個數(shù)字還要高數(shù)百倍。這是為何?因?yàn)槟拘堑囊ψ阋晕罅康腻缧呛托⌒行强拷@是地球無法做到的。木星如此頻繁地受到撞擊，是由于引力的綜合作用，以及距離太陽更遠(yuǎn)的物體速度更慢因此更容易被捕獲所致。

　　體積確實(shí)很重要，但沒有引力那么重要。特別是，相對于這顆氣態(tài)巨星附近天體的運(yùn)動速度來說，引力所起的作用最大。太陽系中唯一能更好地捕捉小行星和彗星的天體就是太陽，但木星的捕捉能力緊隨其后。與人們普遍認(rèn)為“木星似乎根本沒有保護(hù)太陽系內(nèi)部”的觀點(diǎn)相反，它實(shí)際上充當(dāng)了“出氣筒”，用來吸引那些本來不會擊中任何東西的天體。
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