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12月14日

一年一度的雙子座流星雨

在北京時(shí)間20時(shí)44分

達(dá)到最大值

根據(jù)國(guó)際流星組織(IMO)的預(yù)報(bào)

在最理想的條件下

每小時(shí)可有上百顆流星

任君觀賞

（2017年12月14日雙子座流星雨，攝于四川甘孜州康定縣甲根壩鄉(xiāng)雅哈埡口，攝影師@羅弘揚(yáng)）

▼

在地球約46億年的歲月中

實(shí)際上每天都有大小不一的星體

在向地球墜落

它們微小時(shí)

可以裝點(diǎn)地球的夜空

（2022年5月4日，廣東河源野豬嶂，流星劃過(guò)夜空，攝影師@唐柏鴻）

▼

巨大時(shí)

則可以摧毀地球上的生命

（請(qǐng)橫屏觀看，四川自貢恐龍博物館展出的恐龍標(biāo)本，攝影師@張艷）

▼

但令許多人更加難以置信的是

在更加久遠(yuǎn)的過(guò)去

它們還可能為地球帶來(lái)水和氨基酸

極有可能促成了生命的誕生

甚至我們今天的地球

也是由大大小小、難以計(jì)數(shù)的星體

組合而成

真可謂

你我皆星塵

（請(qǐng)橫屏觀看，2020年12月雙子座流星雨，攝于瀘沽湖，攝影師@阿五在路上）

▼

要想真正了解流星雨

揭開(kāi)這些太陽(yáng)系浪子的終極秘密

我們需要和人類的探測(cè)器一起登陸小天體

但首先

我們需要從一片星云說(shuō)起

01

浪子的誕生

寰宇起于毫末

大約46億年前

太陽(yáng)系還僅僅是

一片由塵埃與氣體構(gòu)建的原始星云

（2020年12月12日，流星劃過(guò)獵戶座大星云和馬頭星云，攝于云南瀘沽湖，攝影師@楊晉）

▼

之后

在引力的作用下

星云開(kāi)始坍縮

無(wú)數(shù)的塵埃與氣體凝聚在一起

逐漸在中心形成了一個(gè)巨大的天體

質(zhì)量居然占到整個(gè)星系的99.86%

它就是

太陽(yáng)

而余下的部分也在聚集

其中較大的八個(gè)個(gè)體

清除了同一軌道上的競(jìng)爭(zhēng)者

或?qū)⒏?jìng)爭(zhēng)者納入自己的身體

或?qū)⑺鼈儾东@成為衛(wèi)星

這便是

八大行星

八大行星的質(zhì)量

又包攬了余下星系質(zhì)量的

99%

（太陽(yáng)和八大行星，制圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

而太陽(yáng)系余下的

約0.002%的質(zhì)量

是數(shù)不盡數(shù)的塵埃

是大小不一的碎片

是在行星成長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的失敗者

更是太陽(yáng)系的流浪者

（冥王星質(zhì)量?jī)H為月球的1/6，因無(wú)法清除軌道上的競(jìng)爭(zhēng)者，而被踢出了行星行列，被稱為“矮行星”，圖片來(lái)源@NASA)

▼

它們飄散在冰冷的太空中

有的分散海王星的外圍

是地球到太陽(yáng)平均距離的30倍以上

被稱為柯伊伯帶

還有的分散在

太陽(yáng)系的盡頭

在地球與太陽(yáng)平均距離數(shù)千至數(shù)萬(wàn)倍的地帶

被稱為奧爾特云

耀眼的太陽(yáng)和八大行星

以及

眾多不起眼的小天體

眾多遙遠(yuǎn)的流浪者

這才是我們太陽(yáng)系的

真實(shí)面貌

（太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)示意，柯伊伯帶和奧爾特云的命名都來(lái)自他們的研究者的名字，冥王星即位于柯伊伯帶，制圖@鄭伯容/星球研究所）

▼

但是

一些特別的力量

卻讓這些看似遙遠(yuǎn)的流浪者

依然可以時(shí)不時(shí)與我們交匯

出現(xiàn)在我們的生活中

這究竟是一種

什么力量？

02

星塵之路

漢代古籍《淮南子》曾記載

3000多年前武王伐紂時(shí)

夜空中出現(xiàn)了一顆

拖曳著長(zhǎng)長(zhǎng)尾巴、類似掃帚的星體

（“手捧”新智彗星，2020年7月18日攝于內(nèi)蒙古阿拉善騰格里沙漠，攝影師@古蒂）

▼

這類星體不斷出現(xiàn)

以致在2000多年前的馬王堆漢墓里

更是直接畫出了20多種圖樣

它們便是

彗星

（馬王堆漢墓中的部分彗星樣式，彗字最早意為掃，或掃的工具掃帚，攝影師@鞠驍）

▼

彗星并非地球的近鄰

而是往往來(lái)自

遙遠(yuǎn)的柯伊伯帶和奧爾特云

在太陽(yáng)系剛剛誕生的數(shù)億年間

行星的軌道尚不穩(wěn)定

木星、土星、天王星、海王星

四顆巨大的外行星

在復(fù)雜的引力作用下

變換著軌道

（早期太陽(yáng)系的行星大遷移假說(shuō)示意，目前該理論仍存有一定爭(zhēng)議，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

在這個(gè)過(guò)程中

一些小天體被行星的引力

向彈弓一樣向外甩出

它們的運(yùn)行軌道

也因此變成細(xì)長(zhǎng)的橢圓形

大部分時(shí)間位于

太陽(yáng)系冰冷的邊緣

要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的旅途

才能再次接近太陽(yáng)和地球

（哈雷彗星軌道示意，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

這也導(dǎo)致它們?cè)谌祟愌壑?/p>

每隔數(shù)年、數(shù)百年，甚至更長(zhǎng)時(shí)間

便會(huì)短暫出現(xiàn)在夜空中

然后再次消失在人們的視線中

呈現(xiàn)強(qiáng)烈的周期性

1695年

洞悉了這種周期性的英國(guó)物理學(xué)家哈雷

準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出一顆彗星的回歸時(shí)間約為76年

這顆彗星因此得名

哈雷彗星

（1986哈雷彗星回歸時(shí)的照片，圖片來(lái)源@視覺(jué)中國(guó)）

▼****

1950年代

美國(guó)天文學(xué)家惠普爾

第一次準(zhǔn)確描述了彗星的結(jié)構(gòu)

一個(gè)冰與石混合的**“臟雪球”**

正因?yàn)槿绱?/p>

它們?cè)诳拷?yáng)時(shí)

因溫暖而升華

往往散發(fā)出大量的氣體與塵埃

好似拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴

（彗星的一般結(jié)構(gòu)圖，通常由彗核、彗發(fā)和彗尾構(gòu)成。圖為新智彗星，攝影@林子軒，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

而當(dāng)?shù)厍蚯『眠M(jìn)入塵埃所在的軌道時(shí)

眾多塵埃不斷在地球大氣層中發(fā)光發(fā)熱

星墜如雨

是為流星雨

（流星雨成因示意，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

這些塵埃在進(jìn)入大氣層時(shí)

往往平行且速度基本一致

但因?yàn)橥敢曌冃蔚挠绊?/p>

在人類的眼中

同一場(chǎng)流星雨就像是從同一個(gè)點(diǎn)發(fā)出的

即為輻射點(diǎn)

人們也因此

根據(jù)輻射點(diǎn)所在位置的星座

為流星雨命名

（請(qǐng)橫屏觀看，2018年12月16日雙子座流星雨，攝于四川阿壩州達(dá)格則。流星似乎是從同一點(diǎn)射出，攝影師@蔣濤）

▼

每年8月12日前后

斯威夫特-塔特爾彗星的碎片

為我們帶來(lái)

英仙座流星雨

（請(qǐng)橫屏觀看，2021年8月14日英仙座流星雨，攝于青海小柴旦湖。攝影師@瞿曉峰）

▼

每年11月17日前后

坦普爾-塔特爾彗星的碎片

為我們帶來(lái)

獅子座流星雨

（2022年11月18日獅子座流星雨，攝于海南三亞，攝影師@羅弘揚(yáng)）

▼

而1833年11月13日晚

也正是獅子座流星雨

為人類帶來(lái)了歷史上

可能最大的一場(chǎng)流星雨

每小時(shí)超過(guò)上萬(wàn)顆流星滑過(guò)夜空

（描繪1833年獅子座流星暴雨的藝術(shù)作品，圖片來(lái)源@wikimedia commons）

▼

但從遙遠(yuǎn)的寒夜訪問(wèn)地球的

不只是彗星

1766年

有天文學(xué)家經(jīng)過(guò)計(jì)算后推測(cè)

火星和木星之間應(yīng)該還有一顆行星

但后來(lái)人們的觀測(cè)證實(shí)

這里密布著大量小行星

它們由巖石和金屬組成

直徑從數(shù)米到1000千米不等

由于木星強(qiáng)大引力的干擾

無(wú)法凝聚成更大的天體

只能漫天散布、各行其是

是為小行星主帶

（小行星主帶位置示意，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

此外

還有約10%的小行星

分布在太陽(yáng)系的其他區(qū)域

在太陽(yáng)光壓的作用下

一些小行星同樣會(huì)逼近太陽(yáng)和地球

釋放塵埃并形成流星雨

例如編號(hào)3200的小行星

它的軌道近日點(diǎn)是如此接近太陽(yáng)

以至于表面溫度會(huì)升高到750℃

展現(xiàn)出與彗星相似的性質(zhì)

在其軌道上散落

并在每年12月14日前后

為我們帶來(lái)雙子座流星雨

（小行星3200的藝術(shù)想象圖，因?yàn)榻咏?yáng)，而又名為法厄同，希臘神話中的太陽(yáng)神之子，圖片來(lái)源@NASA）

▼

而每年1月3日左右

編號(hào)196256的小行星還為我們帶來(lái)

象限儀座流星雨

（請(qǐng)橫屏觀看，2019年1月象限儀座流星雨，攝于陜西延安。該小行星性質(zhì)尚不清楚，可能為彗星殘留形成，圖片來(lái)源@視覺(jué)中國(guó)）

▼

象限儀座、英仙座、雙子座流星雨

并稱三大周期性流星雨

而目前已有命名的流星雨

更是高達(dá)1000多個(gè)

（北半球全年主要流星雨，攝影師@龍柏山人，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

但是

那些從遙遠(yuǎn)世界闖入我們夜空的星體

不僅僅只是制造星空盛宴

它們驚人的能量

足以影響我們的生活

甚至生死

03

天地碰撞

1908年6月30日晨

俄羅斯西伯利亞的通古斯河畔

一個(gè)巨大的火球劃過(guò)天空

并發(fā)生空爆

威力相當(dāng)于2000萬(wàn)噸TNT炸藥

造成400km范圍內(nèi)的樹木倒伏或焚毀

其罪魁禍?zhǔn)椎降资切⌒行沁€是彗星

亦或是極其罕見(jiàn)的隕冰

現(xiàn)在已難下定論

（如今看似平靜的通古斯地區(qū)，在百余年前發(fā)生了規(guī)?？涨暗拇蟊ǎ瑘D片來(lái)源@視覺(jué)中國(guó)）

▼

而1994年7月

蘇梅克-列維9號(hào)彗星撞擊木星

則給人類提供了千載難逢的機(jī)遇

首次全程觀測(cè)太陽(yáng)系天體撞擊事件

這次撞擊在木星表面

留下了一連串的痕跡

其中最大的與地球表面積相仿

釋放的能量

更是達(dá)萬(wàn)億噸級(jí)TNT當(dāng)量

（1994年7月18日，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在撞擊發(fā)生后拍攝的撞擊痕跡，圖片來(lái)源@NASA）

▼

近年來(lái)持續(xù)進(jìn)行的科學(xué)研究

更是給我們提供了詳細(xì)的

各類小天體撞擊地球的毀滅記錄

在太陽(yáng)系形成初期

行星們不斷變換軌道的同時(shí)

無(wú)數(shù)小星體在引力的作用下

飛向太陽(yáng)系內(nèi)部

猶如一場(chǎng)劈頭蓋臉的 “洗禮 ”

幾乎重塑了地球的地貌

并在與地球相伴的月球上

留下了無(wú)數(shù)的撞擊坑

（請(qǐng)橫屏觀看，滿是撞擊坑的月球，該事件被稱為“后期重轟炸”，攝影師@黃一駿）

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幸運(yùn)的是

那時(shí)的地球還不像今天一樣生機(jī)勃勃

但這并不是最后一次

6600萬(wàn)年

一顆直徑約10km的小行星

在今天的墨西哥灣留下了

直徑約180km的撞擊坑

這很可能是導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的霸主恐龍

（嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是非鳥恐龍）

被一波帶走的重要原因之一

（同一時(shí)期是否發(fā)生了其他小行星撞擊事件目前尚存爭(zhēng)議，而當(dāng)時(shí)的恐龍群體已經(jīng)較為脆弱，而鳥類的祖先得以幸存。圖為墨西哥尤卡坦半島的隕石坑示意，目前關(guān)于恐龍滅絕的原因仍有爭(zhēng)議，制圖@鄭藝/星球研究所）

▼

1.29萬(wàn)年前

一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)1000多年的大規(guī)模降溫席卷全球

并促使一眾大型動(dòng)物種群減少或滅絕

包括我們所熟知的猛犸象、劍齒虎等

有科學(xué)家認(rèn)為

這可能是由小行星撞擊所致

（該事件被稱為新仙女木事件，這種生長(zhǎng)在寒帶的植物，在當(dāng)時(shí)大肆南侵，也有觀點(diǎn)認(rèn)為該事件與洋流有關(guān)，下圖為不同種類的猛犸象復(fù)原示意，制圖@陳志浩&漢青&王申雯/星球研究所）

▼

但事物的影響

總是一體兩面

氣溫降低與大型獸類減少

也引發(fā)人類食物匱乏

一些人“被迫”放棄單一的狩獵與采集生活

開(kāi)始嘗試種植作物

農(nóng)業(yè)

從此開(kāi)啟了人類文明的新篇章

（廣西龍勝梯田秋景，攝影師@王志榮）

▼

造訪地球的天體

也的確帶來(lái)了許多積極的影響

有理論認(rèn)為

在地球早期

無(wú)數(shù)小天體盡情蹂躪地球表層時(shí)

也為地球帶來(lái)了生命之源

水

（地球上水的來(lái)源尚有爭(zhēng)議。賽里木湖秋季風(fēng)光，攝影師@蔣晨明）

▼

還有各類氨基酸

甚至還有磷

對(duì)生命起源也都是至關(guān)重要的元素

（1969年人們目睹了澳大利亞默奇遜地區(qū)的隕石降落，在該隕石中發(fā)現(xiàn)了地外起源的非生物合成氨基酸，可證明是非生物因素產(chǎn)生，圖片來(lái)源@視覺(jué)中國(guó)）

▼

此外

人類最早制作的鐵器

也來(lái)源于隕石中的隕鐵

因其形態(tài)獨(dú)特

比一般鐵礦更易于發(fā)現(xiàn)和利用

從而成為人類鐵器的起點(diǎn)

（藁城臺(tái)西商代遺址出土的我國(guó)最早的鐵器——鐵刃銅鉞，銅鉞刃部的鐵為隕鐵。圖片來(lái)源@視覺(jué)中國(guó)）

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1953年

科學(xué)家還利用鐵隕石

第一次準(zhǔn)確知道了地球的年齡

45.5億年（±0.7億年）

鐵隕石的形成過(guò)程與地核一致

它們的年齡基本可以等同于地球的年齡

而其中的鈾同位素會(huì)衰變?yōu)殂U

而不同鈾的半衰期不同

衰變成為的鉛同位素也有所不同

這好似歲月的時(shí)鐘

只需測(cè)得鐵隕石中不同鉛同位素的比例

便可知大地的滄桑幾何

（測(cè)出該數(shù)據(jù)的加州理工學(xué)院教授帕特森后來(lái)還成為鉛污染防治的先驅(qū)，圖為巴林杰隕石坑，圖片來(lái)源@視覺(jué)中國(guó))

▼

而在南非弗里德堡撞擊坑

周圍還出產(chǎn)黃金等諸多礦產(chǎn)

這也與天體撞擊有關(guān)

（其具體機(jī)理還存在一定爭(zhēng)議，南非弗里德堡撞擊坑地形，制圖@鄭藝/星球研究所）

▼

可見(jiàn)

這些太陽(yáng)系的浪子

對(duì)地球的生命和人類的影響

是何等重要

在它們闖入地球的同時(shí)

我們也需要走出去

奔向星塵

去揭開(kāi)它們更多的秘密

04

奔向星塵

1986年

借著哈雷彗星回歸的契機(jī)

一支包含美蘇日歐六艘探測(cè)器在內(nèi)的

“哈雷艦隊(duì)”相繼升空

人類第一次以596km的超近距離

觀測(cè)彗星的真面目

（歐洲宇航局喬托號(hào)拍攝的哈雷彗星彗核，圖片來(lái)源@ESA）

▼

2004年

美國(guó)星塵號(hào)探測(cè)器

成功飛掠維爾特二號(hào)彗星

并于2006年將彗星氣體和塵埃樣品帶回地球

（星塵號(hào)，圖片來(lái)源@NASA）

▼

2019年

日本隼鳥2號(hào)探測(cè)器

成功登陸一顆名為龍宮的小行星

并于2020年由回收艙將樣品帶回地球

在其中發(fā)現(xiàn)了多種氨基酸

這是目前最確鑿的地外氨基酸證據(jù)

（隼鳥2號(hào)探測(cè)器落地后取出樣品，圖片來(lái)源@JAXA）

▼

2022年9月27號(hào)

NASA的一艘重達(dá)600kg的探測(cè)器

主動(dòng)撞向小行星迪莫菲斯（Dimorphos）

（請(qǐng)橫屏觀看，小行星防御任務(wù)圖示，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

并改變了小行星的軌道

完成人類首次小行星改道任務(wù)

未來(lái)面對(duì)小天體撞擊的威脅

人類將不再是手無(wú)縛雞之力

而中國(guó)也將加入這場(chǎng)角逐

2012年12月13日

嫦娥二號(hào)以3.2km的最近距離

飛掠小行星圖塔蒂斯

2022年4月24日中國(guó)航天日

國(guó)家航天局宣布

將啟動(dòng)小行星防御計(jì)劃

2025年

天問(wèn)二號(hào)將奔向

小行星2016HO3和彗星311P

（研究表明2016HO3是地球的準(zhǔn)衛(wèi)星，圖為該小行星的藝術(shù)想象圖，圖片來(lái)源@NASA）

▼

我們已經(jīng)越來(lái)越接近

這些太陽(yáng)系浪子的終極秘密

2016年4月

在全國(guó)中學(xué)生天文奧林匹克競(jìng)賽

國(guó)家隊(duì)選拔賽的賽場(chǎng)上

一道題目令所有選手猝不及防

（第四題：馬門溪龍看見(jiàn)的恒星-低年級(jí)與高年級(jí)組）

▼

一顆絕對(duì)星等為-3.5等的恒星，在良好觀測(cè)條件下，勉強(qiáng)能夠被生活在今天的地球上的視力正常的人用肉眼看到。如果這顆恒星也剛好能被恐龍時(shí)期的馬門溪龍勉強(qiáng)看到，請(qǐng)你用適當(dāng)?shù)墓胶蛿?shù)值推演說(shuō)明，這顆恒星應(yīng)經(jīng)歷了怎樣的變化，并詳細(xì)說(shuō)明原因

馬門溪龍最早于1954年在四川發(fā)現(xiàn)

體長(zhǎng)可超過(guò)20米

其中的中加馬門溪龍

更是世界上脖子最長(zhǎng)的恐龍

這是一道沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案的開(kāi)放題

但卻提醒我們

曾經(jīng)的地球霸主恐龍也曾抬頭望天

看流星劃過(guò)天際

直到目睹小行星撞擊后

交出霸主寶座

（重慶自然博物館展出的合川馬門溪龍，攝影師@王嘯）

▼

恐龍滅絕的6600萬(wàn)年后

銀河系獵戶懸臂之上

一顆小小的主序星太陽(yáng)旁

環(huán)繞它的小小小小暗淡藍(lán)點(diǎn)之中

一種名叫人類的智慧生命

依舊抬頭望向這片恐龍仰望過(guò)的星空

（2022年7月27日，深圳天文臺(tái)上空一顆火流星劃過(guò)銀河，攝影師@陸不喝）

▼

不同的是

人類要從這小小的暗淡藍(lán)點(diǎn)發(fā)出

向著宇宙的四方飛去

征途雖遠(yuǎn)

甚至沒(méi)有返程

但你我本就皆為星塵

（旅行者一號(hào)拍下的著名照片“暗淡藍(lán)點(diǎn)”，圈內(nèi)的光點(diǎn)為地球，圖片來(lái)源@NASA）

▼

————后記————

盡管我們中的絕大多數(shù)人

還無(wú)法奔向星空

那個(gè)我們來(lái)自的地方

但我們的思想與想象卻可以超脫時(shí)空的限制

奔向宇宙的邊疆

2022年11月24日

國(guó)家航天局啟動(dòng)面向全社會(huì)的

深空探測(cè)重要科學(xué)問(wèn)題全球征集活動(dòng)

不管是專業(yè)人士或是喜歡仰望星空的你

如果你有好的點(diǎn)子和對(duì)宇宙洪荒的好奇心

不妨一試

本次征集至2023年1月31日止

大家可點(diǎn)擊文末的閱讀原文查看詳情

（奔向宇宙，我們已經(jīng)迫不及待，2015年12月20日雙子座流星雨，攝于國(guó)家天文臺(tái)河北興隆觀測(cè)站，攝影師@Steed）

▼

（向著長(zhǎng)流星，許愿吧！請(qǐng)橫屏觀看，超長(zhǎng)掠地流星，2021年6月12日攝于烏蘭布統(tǒng)，攝影師@申然）

▼

本文創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)

撰文：林萱文

編輯：所長(zhǎng)

圖片：周昫光

設(shè)計(jì)：王申雯

審校：云舞空城/竇婧

封面攝影師：瞿曉峰/葉人豪

專家審校：haibaraemily

P.S.一般的流星雨觀測(cè)無(wú)需望遠(yuǎn)鏡，在少光污染，開(kāi)闊無(wú)云的地方觀測(cè)即可。不必緊盯輻射點(diǎn)或某一片天。

P.P.S:馬門溪龍最早發(fā)現(xiàn)于四川宜賓的馬鳴溪渡口，由于發(fā)現(xiàn)人，著名的古生物學(xué)家楊鐘健院士（也是筆者的陜西老鄉(xiāng)）口音較重，工作人員誤記錄為馬門溪，由此得名。楊先生還曾經(jīng)作詩(shī)一首：“頭小頸長(zhǎng)身軀大，尾巴長(zhǎng)的更可怕。身長(zhǎng)約有十三米，體重更是不成話。”

【參考文獻(xiàn)】可上下滑動(dòng)查看

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Gomes, R., Levison, H., Tsiganis, K. et al. Origin of the cataclysmic Late Heavy Bombardment period of the terrestrial planets. Nature 435, 466–469 (2005).

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