通古斯大爆炸新解釋：是某個天體「打了個水漂」
通古斯大爆炸發生地點附近倒伏的樹木（圖片來源：the Leonid Kulik Expedition）
100多年前在西伯利亞發生的「通古斯大爆炸」事件至今都吸引著科學家的關注。從小行星撞擊到彗星撞擊，再到一系列更加冷門的假說，對於這一事件的成因，研究者始終爭論不休。而今年發表於《皇家天文學會月刊》的一項研究又提出了新的理論：通古斯大爆炸可能只是某個天體在地球高層大氣「打了個水漂」。
撰文 | 張二七
1908年6月30日清晨，在俄羅斯西伯利亞的瓦納瓦拉，一名男子坐在貿易站的門前。他沒有想到的是，不久之後，伴隨著一陣巨響，他突然從椅子上掉了下來。熱浪襲來，空氣熱得「好像身上著了火」。而這裡，距離通古斯河附近大爆炸中心的水平距離還有約64千米。
在隨後的回憶中，他描述道：「突然北方的天空…分成了兩半，森林上空的整個北半邊天空都被火焰覆蓋了…當時空中傳來『砰』的一聲巨響…隨後又有一些像是石頭從空中掉落的聲音，也很像槍聲，大地都在顫抖。」
這一事件被認為是有記載以來最劇烈的爆炸事件，據估計，它產生的能量是廣島原子彈的185倍，爆炸導致的氣壓變動在英國都能探測得到。在隨後的數天里，亞洲與歐洲的夜空都呈現出怪異的橙紅色。
到今天，「通古斯大爆炸」事件已經過去了一百多年，然而我們仍未知道這一事件的成因究竟是什麼。
爆炸現場
儘管大爆炸發生在1908年，但直到19年後才由聖彼得堡博物館隕石館館長列昂尼德·庫利克（Leonid Kulik）帶隊進行了實地考察。原本他在1921年就計划進行考察，然而西伯利亞腹地氣候極端：冬季漫長而嚴酷，地面覆蓋著厚厚的積雪；夏季短暫，地面會變成沼澤，還有大群的蚊子環伺。這使得他們未能抵達爆炸發生之處。直到1927年，庫利克再次帶隊前往，才終於抵達了這裡。
儘管已經過去了近20年，但爆炸帶來的破壞仍然清晰可見。在外圍地區，庫利克發現了大片呈放射狀倒伏的樹木，據隨後的估計約有800萬棵。當隊伍到達爆炸中心在地面的投影點時，他們發現這裡的樹反而還直立著，但是樹枝和樹皮都被剝掉了，「就像一根根木質的電線杆」。
若想造成這種奇特的現象，需要衝擊波的波速非常高，才可以趁衝擊動量還未傳到樹榦時，就將樹枝折斷、震落。37年後，在被原子彈轟炸後的日本廣島，也發現了這樣光禿禿的樹榦。
庫利克前後三次前往通古斯地區進行考察，試圖復原這一事件的起因和經過。起初，當地人並不願意提起這起爆炸，因為他們相信這是名為Ogdy的神靈帶來的，是它的詛咒導致了樹木倒伏和鳥獸死亡。相比之下，包含庫利克在內的眾多科學家更傾向於認為這裡曾發生了一起大爆炸。
小行星還是彗星？
NASA近地天體辦公室主任唐·約曼斯（Don Yeomans）曾在採訪中說：「如果你想和一個小行星研究者聊天，卻不知該從何開始的話，那麼試試通古斯大爆炸准沒錯！」
庫利克認為，通古斯大爆炸是由一次小行星撞擊引起的。但困擾了他以及在隨後百餘年間困擾無數天文學家的問題在於，若是小行星撞擊引發了如此巨大的爆炸，為什麼我們既沒有發現隕石坑，也沒有找到隕石的碎片呢？庫利克曾試圖回答這個問題，他認為沼澤太軟，因此沒有形成隕石坑，而隕石碎片也被掩埋了。他在1938年發表的論文末尾寫道：「我們希望能在地下25米深以內的區域，找到隕石的碎片。每片應當會有100~200噸重。」然而他始終沒能找到自己想找的東西。
通古斯大爆炸發生的地點（圖片來源：NASA）
1977年，另一批研究者也提出了新的假說。他們認為進入地球大氣的是一顆彗星而非小行星。其區別在於，彗星的主體由易揮發冰物質組成。這也就有效地解答了為什麼人們沒能找到任何隕石碎片——在撞到地面之前，彗星就已經揮發了。
神秘的大爆炸引發了越來越多學者的興趣，如核彈爆炸、物質和反物質爆炸，甚至外星飛船在附近尋找淡水時墜毀導致爆炸等五花八門的理論層出不窮。1973年，《自然》雜誌甚至刊登了一篇論文，文中通過計算「有理有據地」說明可能是一個黑洞撞到了地球上，導致了通古斯大爆炸。當然，文章一經發表，就受到了廣泛的質疑。
2013年，烏克蘭國家科學院的維克托·科娃斯內基（Victor Kvasnytsya）領導的研究團隊的一項研究排除了一些理論。研究人員分析了從通古斯大爆炸發生地點取回的泥炭樣品。他們在其中發現了衝擊導致的一些微觀結構，以及衝擊形成的藍絲黛爾石，這些證據充分證明這裡曾發生過隕石撞擊。
目前，已有100餘種理論試圖解釋這一現象。其中受到較為廣泛的支持的理論是，在高溫和高壓的雙重作用下，一塊直徑約40米、重達10萬噸的隕石在約8.5千米的高空發生了爆炸。隕石的主體在爆炸中消耗殆盡，因此沒有留下大塊的隕石碎片。
這一理論也得到了一定的驗證。在2013年，車裡雅賓斯隕石在俄羅斯上空發生了爆炸，產生的衝擊波衝破了附近建築物的玻璃，造成近1500人受傷和數百萬美元的損失。據估計，該隕石重約9000噸，但隨後僅收回了約1800噸的隕石碎片，這也證明在爆炸中，大部分隕石的確未能保留下來。
有理論認為這個湖可能是一個隕石撞擊坑，然而隨後在湖底發現的樹樁否認了這一假說。還有理論認為可能是外星人在附近尋找淡水時，飛船在附近墜毀導致了爆炸。（圖片來源：Sputnik/SPL）
天體「打水漂」
然而最近，俄羅斯西伯利亞聯邦大學（Siberian Federal University）的研究者又提出了新的假說，他們認為導致通古斯大爆炸的天體在並未墜落到地面，而是掠過了地球，飛回了太空，就像在地球高層大氣「打了個水漂」。
基於這一假設，研究者建立了數學模型，分別研究了不同直徑、不同成分的天體是否可能掠過地球高層大氣。模型的運算結果首先排除了彗星的可能，理由很簡單，彗星在大氣中摩擦產生的熱量會導致其過早被蒸發，難以產生我們所觀察到的劇烈現象。
研究顯示，最有可能導致通古斯大爆炸的是一個成分為鐵鎳合金的天體，直徑約100~200米，進入大氣的速度在11.2 km/s以上。它從11千米以上的高空穿過，帶來的衝擊波對地面造成了巨大的破壞。
研究者表示，如果該天體是在高空發生了爆炸，那麼根據計算，附近應該有毫米級的隕鐵液滴分布，然而過去並未找到過類似的物質。而如果該天體只是「路過」，由於移動速度很快且溫度很高，只會有鐵原子以升華形式喪失，落到地上後，它們與地表普通的氧化鐵並無區別。同時，他們還強調：「我們可以解釋事件發生後，歐洲上空的高層大氣中為何會存在大量塵埃，從而導致夜空中怪異的紅光。」
這項研究發表於《皇家天文學會月刊》。研究者也指出，他們「需要更好地解釋關於衝擊波形成的問題」，因此在未來的研究中，他們會試圖通過樹木倒下的模式進行更詳細的復原。
按照這個理論，如果這枚天體徑直撞向了地球……又會發生什麼呢？
論文鏈接
https://academic.oup.com/mnras/article/493/1/1344/5722124
