彗星分裂是当下的实时话题。星际彗星鲍里索夫彗星（2I/Borisov）刚刚分裂成至少两块。尽管那颗彗星在太阳系外加速，从未被再次观测到，它们中的大多数没有离开太阳系，而是围绕着太阳旋转并一次又一次地回到太阳系内部。

一篇新的论文检验了碎成片的彗星对地球的潜在危害。作者证明出彗星碎裂可能参与塑造地球上生命的潮起潮落。这可能再次发生。

在太阳系的深远历史中，曾有过比现在多得多的彗星。没有人知道到底有多少，但彗星包含大量的水冰，科学家大体上认同地球获取水的其中一种方式就是来自很长一段时间内的大量彗星撞击。

一篇2019年的论文着眼于彗星对地球构成的现代威胁。标题为“来自彗星碎片的风险。”论文在英国皇家天文协会的月报上发表，唯一作者是位于北爱尔兰阿尔马天文台和天文馆的W.M. 纳皮尔。

纳皮尔当他在论文的介绍部分提及新仙女木边界（YDB）时就开门见山。新仙女木期是发生在大约12900到11700年前的一段冰期。地质证据表明北半球在那段时间急速冷却。

这张图片展示了由代理温度确定的温度变化，取自格陵兰岛晚更新世和全新世初期的冰层的中部区域。图片来源：美国地质勘探局，维基百科

新仙女木期是地球历史上值得关注的一段时期。它曾是地球变暖的几个干扰之一，那次变暖始于大约25000年前。研究人员一直想弄明白是否是某种天体导致了新仙女木冷冻期，因为在北半球（发现的）来自那个时期的大量铂尘。

正如纳皮尔在论文中写到的，天因（的设想）“…受到边界处存在于整个北半球三十处地点的富含铂的高纯度的尘土支持。”他还提到“疑似撞击物例如玻璃状微球粒，纳米金刚石，以及估计十百万吨的磁性球粒（的发现）被认为是撞击源。”

这些是俄罗斯西伯利亚波皮盖陨石坑里的纳米金刚石。图片来源：摄自大藤裕明-自然杂志，维基百科

纳皮尔还提到了与铂结合的动植物群快速变化，天体撞击的其他迹象以及气候的急速冷冻的证据。他还引用了同时期大规模山火的证据，当时地球上多达10%的生物量都在几个星期，或许仅仅几天的时间里燃烧了。

某种意义上说，这只是支持撞击事件是导致新仙女木冰冻期的证据中的冰山一角。纳皮尔在他的论文中还引用了许多其他研究。

这些背景带我们来到他论文的主干：彗星破裂对地球构成威胁并导致了过去的气候剧变的命题。纳皮尔并不是第一个研究这个（议题）的学者。有很多关于同一议题的研究论文，今日宇宙过去几年就涵盖了其中几篇。

纳皮尔他自己还就这一议题写了其他论文。他2010年在皇家天文学会月报上发表了论文“旧石器时代的灭绝和金牛座情结”。在那篇论文中他列出一颗巨大的，50到100千米的彗星破碎，其中一部分撞上地球的证据。撞击，他表明，导致了极速的冷却以及金牛座流星雨。

他还在那篇论文中写道“流星雨中的亚千米体可能在人们担心的时间尺度上造成最大区域范围内的撞击风险。”

那仍是他的担忧，他的新论文也支持了这点。但这篇论文试图变得更明确。他写道：“这篇论文的目标是去更细节地模拟祖彗星的分解，看看在当时的天文环境和地面记录之间是否可以做出合理的匹配；并因此，更广泛地，讨论这种彗星在过去的气候变化中扮演的角色。”这种类型的很多研究关注彗星恩克，又名2p/Encke。这是一颗1786年被首次记录的周期性彗星。很多研究者想知道恩克是否导致了诸如新仙女木冰冻期之类的地表事件。甚至有一些证据表明通古斯大爆炸是彗星恩克的其中一块撞击地球的结果，以至于我们现在看到的恩克只是它原先大小的一部分。

这张照片，由美国国家航空航天局的斯皮策太空望远镜在红外光下制成，展示了彗星恩克发光的核心区域以及彗星沿其轨道路径散落的明亮尘埃痕迹。来源：美国国家航空航天局

这带我们来到了这项研究的关键部分。彗星分裂，这我们知道。彗星不是成块的固体岩石。它们包含着大量的裂缝和裂纹，在那些缝隙中是被冻住的挥发物。彗星靠近太阳时被加热。随着其中一些挥发物升华成气体，彗星就会四分五裂。

依据彗星分裂时的大小和轨迹，散布的碎片的横截面或轨迹长度能很快变得比地球的还要大。这意味着与碎片碰撞比与彗星的核心碰撞的可能性大得多。与这些碎片群的邂逅便是论文的主干。

碎片最大分散速度2米每秒的轨迹长度在十个轨道周期（33年）间的演化。长度的峰值出现在接近太阳的路上，叠加在轨迹长度的长期增长上。航程位于1个天文单位的用点标注。向内和向外的相邻轨迹长度差不多相等。图片来源：纳皮尔，2019。

纳皮尔的论文聚焦的是叫做木星家族的彗星，彗星恩克是其中一员。（恩克实际上是名为恩克-类型彗星的小组中的一员，它们的轨道没有到达木星。）这些彗星位于木星的引力作用下，具有20年或更短的轨道（周期）。恩克它自己每3.3年绕着太阳旋转（一周）。由于这些彗星频繁地旅行到太阳系内部区域，它们是对地球更大的威胁。

纳皮尔创作了直径20千米，50千米，100千米以及150千米（12，31，62以及93英里）的土星家族彗星的模型。这些模型追踪了彗星演化的10000年。论文指出尽管彗星因升华而损失了质量，那些质量损失比模拟出的100个世纪间裂解损失的质量少上好几个量级。

一颗彗星的气态和尘埃尾巴相互分离。图片来源：…, 维基

研究及其模型指出彗星更有可能出现在近日点，当彗星被太阳加热时。

最终的成果是这样的：大多数模型“…预测在6000—20000年的时间范围内，有约莫750-1500起分裂事件产生质量大于1017克的碎片簇。在每秒30千米的撞击速度下，1017克的碎片带有107公吨的冲击能量。”作为比较，美国在日本广岛投下的原子弹仅有15千吨能量。

在任何可能的场景中，所有的碎片都不会撞上地球。碎片的轨迹会在近日点蔓延并变得分散，在远日点又收缩。

轨迹长度在十个轨道周期（33年）间的演化，最大色散速度有10，5以及2米每秒（由上到下）。航程位于1个天文单位的再次用点标注。图片来源：纳皮尔，2019。

碎片轨迹长度随着时间变得更长接近。但撞击能量减少随着速度降低。

碎片的轨迹长度在靠近近日点时随着时间的推移而变长。但出于同样的原因，撞击能量却随着速度的降低而减少了。

一段时间里，彗星碎片的撞击能量减弱了。图片来源：纳皮尔，2019。

在一间果壳里，纳皮尔的研究展现了彗星是怎样易于分裂并在与太阳系内部相撞时损失大量质量的。碎片的轨迹能扩展到大于地球的横截面，（因此）增添了与地球撞击的机率。同时，碎片含有大量的撞击能量。但随着时间的推移，那些能量减弱，碎片轨迹又会收缩。

根据纳皮尔的论文以及其他类似的研究，彗星碎片化并不罕见，且对人类构成实际威胁。有足够的证据表明彗星的解体已经塑造了地球的气候，例如新仙女木期发作的时候。彗星碎片化还可能导致了阿卡德帝国的灭亡。

在他论文的结论部分，作者写道：“我在一条短期轨道上模拟了一颗大型彗星的解体，以彗星恩克为原型，发现在母体解体的过程中，有对一个或多个短暂的流星“飓风”的合理期望，且强度远超现代经验。

阿卡德帝国大约在公元前2250年。阿卡德帝国被广泛认为是由于气候变化而覆灭的。那场气候变化可能是由彗星碎片的撞击而引发的。图片来源：中东地势地图，维基

单单一颗彗星就能制造多场流星“飓风”的事实很是麻烦。而且不仅是大型物体的撞击会构成威胁。“足量的流星烟雾可能会在这样的撞击中产生，引起几年时间的突然降温并伴随着广泛的野火，”纳皮尔写道。

他论文的最后一句话是 “12900年前新仙女木边界发作时的地表动荡以及大约公元2350年前的多个早期文明的同时覆灭，可能（都）由这种性质的事件引发。”

美国国家航空航天局和其他机构正忙着编目可能撞击地球的潜在危险物体，大多数是小行星。即将到来的双小行星重改向测试（DART）任务将测试技术去重新导向潜在的危险小行星。

但小行星不像彗星一样趋向分裂。已经有一些有关如何处理危险彗星的研究，尤其是用激光偏转它们。

但为了尽可能保护地球免于破碎的彗星以及它们的碎片流，还有很多工作要去做。

作者: universetoday

FY: 七仲夏

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