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书评:灰尘中的宇宙信使 精选

已有 4417 次阅读 2018-11-4 23:22 |系统分类:科普集锦

说到星空和宇宙,大家都会觉得离我们很遥远,特别是离日常生活很遥远,似乎除了在夜晚仰望星空之外,很难接触到它们。可事实上,人类已经向深空发射了200多颗探测器,它们已经抵达太阳系的行星、卫星、小行星、彗星,甚至太阳,至少有旅行者1号、旅行者2号、先驱者10号、先驱者11号、新视野号等5个航天器,已经飞出了太阳风的势力范围[1],接受着来自其他恒星的射线和粒子的吹拂。这些深空探测器是我们派向宇宙的信使,传回了不同星球上的奇异景色,其中一些星球也像地球一样有蓝天、海洋、峡谷、山脉,让我们感到既熟悉又陌生。

我们常说,每个人都是一个小宇宙,既可以长久沉默,又可以突然爆发。一个小小的人体,居然集中了整个宇宙的所有元素,这简直不可思议。我相信,人类这个小宇宙蕴含着无穷的能量,在不远的将来,人类的足迹将遍布整个太阳系。就像五百年前,我们从陆地出发,远征大洋。未来五百年,我们也将从地球出发,远赴星尘大海。

拿在你手上的这本书,呈现出一个全新的视角,告诉我们宇宙就在身边。即便在屋顶上,都可以找到来自宇宙的尘埃。而这些尘埃,可能来自于太阳系的各个角落,可能来自于太阳和地球形成之前,我们可以随时、随地找到它们,随手触摸它们。通过对这些微小颗粒的研究,有望建立人类与宇宙之间的联系。

接到这本书稿的时候,我被其中各种微小颗粒的高清大图惊到了。这些直径为零点几毫米甚至更小的颗粒,在被扫描电子显微镜放大到几厘米至十几厘米大小时,丰富的表面细节纷纷呈现,反映出它们或复杂、或单纯的身世。它们有的来自工厂的切割机、电焊机、砂轮、模具车间,有的来自汽车的刹车片、沥青路面扬尘,有的来自厨房烟雾、打火机点火、节日施放的烟花,还有的来自遥远的沙尘暴、火山爆发、闪电,以及动植物残体、沙滩上的微生物遗骸等。这些微小颗粒固然丰富多样,很是有趣,但更重要的是,反映出在人口稠密区收集宇宙尘的困难。

在世界上,搜寻宇宙尘埃的研究已经有长达几十年的历史,但主要集中在空气洁净、人迹罕至的地区,特别是积累了数千万年冰雪覆盖的南极地区。在为观测站提供水源的一口南极水井中,就收集到大量的宇宙尘埃颗粒。在中国,对宇宙尘和陨石的研究始于上世纪六七十年代,位于贵阳的中国科学院地球化学研究所天体化学研究室,就有这方面的研究团队。中国首次月球探测工程的首席科学家、中国科学院院士欧阳自远和他的同事和学生们在那里长期从事月球和陨石方面的研究。从某种意义上来说,正是对各类陨石和月球岩石的研究,奠定了后来探月工程的科学基础。111.jpg

借助于扫描电子显微镜、电子探针显微分析、以及纳米离子探针等高精度现代分析手段,对宇宙尘和微陨石进行矿物学和地球化学研究,可以揭示它们的形成和演化历史,为太阳系的起源和演化、行星的起源和演化,提供更多的实物标本。如果我们在地球上搜集到的宇宙尘,不仅有来自太阳系内的颗粒,还有来自太阳系的颗粒,不仅包括太阳系形成之后的颗粒,还包括太阳系形成之前的颗粒。那么,我们对太阳系乃至整个宇宙的认知都将有明显的提高,这就是宇宙尘研究的重要价值。

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十多年前,我在读研究生的时候,曾在中国科学院南京地质古生物研究所做过孢子和花粉的鉴定工作。我们从不同时代的土壤中提取远古植物的花粉和孢子,识别出它们分别代表什么植物。根据这些植物种类的组合,可以推测出当时的环境是温暖湿润,还是干燥寒冷。在我进行花粉和孢子鉴定时,旁边就有一本图鉴手册供我们对照。根据花粉和孢子的高分辨率照片,鉴定出它们属于什么物种。

然而,在本书作者刚刚开始从事宇宙尘埃研究的时候,并没有这样一本图鉴手册,研究者无法准确识别和区分这些微小颗粒,难以从中选出宇宙尘埃。为此,作者收集了各种各样的微小颗粒,对它们进行分类,提出识别标准,这些工作为今后在人口密集地区收集宇宙尘埃,奠定了很好的基础。

作者到世界各地搜寻宇宙尘埃,有时还爬到人家的屋顶上去搜寻。让我深感钦佩的是,在没有出版社合同保障和资助的情况下,仅仅凭着几十位爱好者预订,作者鼓足勇气,写下这本书,可见其痴迷程度。

看着书中的这些小颗粒,让我开始思考人类在地球上的命运。每天,都有超过100吨外太空物质进入地球大气层,但我们却毫无警觉。2013215日,一颗直径为18米的小行星进入大气层,在俄罗斯西伯利亚的小城车里雅宾斯克上空爆炸,造成上千人受伤和建筑物损坏。如果这颗小行星的直径更大一些,达到一千米的话,就可以摧毁一个中等大小的城市。如果再大一些,达到直径十千米的话,甚至可以导致人类从地球上消失。因为6500万年前地球上的霸主——恐龙极有可能就是这么灭绝的。根据地层中古生物化石的统计,平均每隔2600万年,地球就会发生一次生物大灭绝。我们之所以还没有遇到这样的危机,只能说人类在地球上的历史太短暂了。

见微知著,关注这些宇宙尘埃,其实也是关注人类自身的命运。




[1] 旅行者1号是否飞出了太阳系的边界,目前还有争议。如果根据太阳的万有引力来定义太阳系边界,一个天体主要受太阳引力的作用,绕太阳运动,就认为它是太阳系天体。按照这个标准,八大行星、日球层、以及遥远的小行星与彗星,都在太阳系内。根据长周期彗星的轨道推断,在冥王星之外,还有一片奥尔特云。因此,太阳系的边界离地球约为10万到15万个天文单位(1天文单位约等于1.5亿千米)。




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