6500萬年前，一顆撞向地球的小行星導(dǎo)致了恐龍的滅絕，然而據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志披露，來自外太空的殺手遠(yuǎn)不止小行星一個(gè)。最新科學(xué)研究顯示，早在4億年前，地球曾經(jīng)歷過另外一次生物大滅絕，而罪魁禍?zhǔn)拙褪倾y河系恒星坍塌后爆發(fā)的“伽馬射線”。
宇宙中的伽馬射線（鳳凰網(wǎng)科技配圖）
伽馬射線爆是迄今人們所知道的最具破壞力的爆炸。恒星在它生命的晚期爆炸形成黑洞，從其兩極發(fā)出大量的伽馬射線，而這些射線在10秒鐘之內(nèi)就可以在宇宙的另一端探測(cè)到。
古生物學(xué)證據(jù)顯示，在4.43億年前的奧陶紀(jì)時(shí)代，“伽馬射線”是曾經(jīng)引發(fā)了過去5億年中地球上最大的5次大滅絕的“罪魁禍?zhǔn)住敝弧?/p>
每隔500萬年滅地球一次
科學(xué)家們認(rèn)為，“伽馬射線”每隔500萬年左右就會(huì)對(duì)地球生物造成一次致命的影響。如此計(jì)算，從地球上有生命誕生以來，“伽馬射線”爆發(fā)至少給地球生命帶來了1000次的災(zāi)難性傷害。但因?yàn)闆]有留下明顯的痕跡，所以我們對(duì)這些遠(yuǎn)去的傷痛知之甚少，科學(xué)家們能做的只是沿著已經(jīng)掌握的線索去進(jìn)一步揭開歷史的神秘面紗。
以前科學(xué)家對(duì)奧陶紀(jì)晚期的生物大滅絕（這次生物滅絕被稱做“奧陶紀(jì)大滅絕”，在生物進(jìn)化史上五次最為嚴(yán)重的大滅絕中排名第二）都?xì)w于突然而至的冰河期，但卻無法解釋是什么引發(fā)了冰河時(shí)代（冰河時(shí)代的出現(xiàn)往往是在一個(gè)溫暖的時(shí)期氣候突生發(fā)生巨大變化，使生物一時(shí)難以適應(yīng)，從而導(dǎo)致大批生物滅亡）。而大陸漂移又是一個(gè)十分長(zhǎng)期的過程，不可能在很短的時(shí)間內(nèi)滅絕大批生物。但是，科學(xué)家認(rèn)為由“伽馬射線”引發(fā)的二氧化氮層卻可以有效地阻擋住太陽光，從而引發(fā)氣候的巨變。如此說來，伽馬射線是地球生物滅絕的元兇的可能性很大。
伽馬射線爆導(dǎo)致生命滅絕
科學(xué)家們?cè)谘芯苛?.43億年前的三葉蟲化石后，得出了結(jié)論：伽馬射線爆確實(shí)是導(dǎo)致四億年前那場(chǎng)浩劫的元兇。
一支由天體物理學(xué)家和古生物學(xué)家組成的研究小組在研究三葉蟲化石時(shí)發(fā)現(xiàn)，三葉蟲滅絕時(shí)的形態(tài)模式，與伽馬射線爆來臨時(shí)所造成的后果十分相似。而堪薩斯州大學(xué)天體物理學(xué)家梅洛特指出，天文學(xué)家迄今探測(cè)到的伽馬射線爆，都來自遙遠(yuǎn)的星系，到達(dá)地球表面時(shí)是無害的，但如果伽馬射線爆就發(fā)生在我們的星系內(nèi)并直接沖向地球，那么后果將不堪設(shè)想。在那種情況下，地球大氣層會(huì)吸收絕大部分伽馬射線，高能射線會(huì)撕裂氮?dú)夂脱鯕夥肿樱纬纱罅康难趸?，特別是有毒的棕色氣體二氧化氮。這些二氧化氮會(huì)遮擋住一半以上的太陽光線，使其無
法到達(dá)地球表面，使植物難以進(jìn)行光合作用，動(dòng)物無法采光保暖，地球突然進(jìn)入冰河期，而冰河期將持續(xù)50多萬年。同時(shí)，二氧化氮還會(huì)破壞臭氧層，使地球表面生物長(zhǎng)期受到過量紫外線的照射，從而導(dǎo)致地球生物的滅絕。
捕捉伽馬射線爆
伽馬射線爆既然如此可怕，那么人類對(duì)它又知道多少呢？
天文學(xué)家們認(rèn)為，伽馬射線爆是宇宙里能量最大的爆炸，它爆炸產(chǎn)生的能量比太陽光要強(qiáng)10億兆倍。伽馬射線爆首次被發(fā)現(xiàn)是在1973年，但三十多年過去了，科學(xué)家們?nèi)匀粺o法對(duì)伽馬射線爆為何有如此強(qiáng)大的能量作出解釋，因?yàn)橘ゑR射線爆發(fā)生時(shí)僅持續(xù)幾秒鐘的時(shí)間，而且在發(fā)生的時(shí)間上也毫無規(guī)律可尋。
幾年前，一架衛(wèi)星探測(cè)器終于捕捉到了伽馬射線爆發(fā)生時(shí)那極其寶貴的瞬間。這次伽馬射線爆持續(xù)的時(shí)間特別長(zhǎng)，有30秒，離地球還很近（只有20億光年的距離，通常是100億至120億光年的距離），而且爆炸的余輝持續(xù)了兩周時(shí)間（這是前所未有的）?？梢哉f，這次成功捕捉為科學(xué)家們研究伽馬射線爆提供了絕好的機(jī)會(huì)。
通過研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，伽馬射線爆其實(shí)就是與星球大量毀滅有關(guān)的超新星爆炸。很多科學(xué)家都提出過這種觀點(diǎn)，但苦于一直找不到證據(jù)，但也有理論認(rèn)為存在其他的可能。
（名詞解釋：光年是光以每秒30萬千米左右的速度在一年所走的距離。一光年約為10萬億千米。）
伽馬射線的兩大“撒手锏”
既然伽馬射線是滅絕地球生物的“殺手”之一，那么，它又是如何行兇的呢？
伽馬射線在“襲擊”地球時(shí)，首先會(huì)破壞地球大氣層中平流層的分子結(jié)構(gòu)，形成新的氮的氧化物（如二氧化氮）和其他化學(xué)物質(zhì)，使得地球被一層“棕褐色的煙霧”包圍，而臭氧層也會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。整個(gè)天空會(huì)變成棕褐色，強(qiáng)烈的紫外線可以直接照射到地球表面，這時(shí)的紫外線強(qiáng)度會(huì)比正常情況要強(qiáng)至少50倍，足以使地球生物喪命。到那時(shí)，大多數(shù)生活在地表或接近地表的生物，尤其是海洋淺水生物幾乎都會(huì)滅絕，而深水生物則有可能幸免于難。
伽馬射線的第二個(gè)“撒手锏”就是大量氮的氧化物的形成使得地球大氣層溫度下降，地表降溫，進(jìn)而導(dǎo)致冰河期的來臨。就像4.43億年前的那次生物大滅絕那樣，在災(zāi)難來臨前，地球上是“超乎尋常地溫暖”（科學(xué)家如是說），但就在地球上的生靈沉浸在這一“溫暖”夢(mèng)鄉(xiāng)之時(shí)，噩夢(mèng)卻突然而至。
接下來我們看看科學(xué)家對(duì)伽馬射線的不懈追尋。天文學(xué)家在測(cè)量太空中遠(yuǎn)離地球的物體與地球之間的距離時(shí)，采用的是一種叫做“紅移”的技術(shù)。利用這種技術(shù)，還可以測(cè)量出宇宙射線爆發(fā)離地球有多遠(yuǎn)，它依據(jù)的原理是：大多數(shù)爆炸都會(huì)發(fā)出可見光，可以把這些可見光分解成連續(xù)光譜，如果星體距地球越遠(yuǎn)，則光譜中紅色的成分越多。雖然伽馬射線不屬于可見光，也不會(huì)產(chǎn)生紅移現(xiàn)象，但當(dāng)伽馬射線穿越太空時(shí)，會(huì)碰撞飄浮在太空中的氣體和塵埃，氣體和塵埃被加熱后會(huì)發(fā)出可見光，有時(shí)發(fā)光可持續(xù)數(shù)天。如果能找到這些可見光，就可以將其紅移，從而最終找出伽馬射線爆的位置所在。
1997年5月9日，一次伽馬射線大爆發(fā)被探測(cè)器接收到，全世界的天文臺(tái)站一片忙碌?？茖W(xué)家們忙著對(duì)望遠(yuǎn)鏡重新編程、重新聚焦，希望能找到伽馬射線燃起的余輝。很幸運(yùn)，他們找到了。一團(tuán)模糊的光影出現(xiàn)在天空，天文學(xué)家立即對(duì)它進(jìn)行了分析：它不在光譜的藍(lán)端（在藍(lán)端意味著爆炸就發(fā)生在銀河系里），甚至不在綠光的范圍內(nèi)。如果是在黃色光的范圍內(nèi)，就意味著爆炸發(fā)生在銀河系以外很遠(yuǎn)的地方，可惜它也不是黃光。事實(shí)上，它很接近光譜的紅色末端。這就是說，爆炸的發(fā)生地遠(yuǎn)在宇宙的另一邊——距離地球達(dá)100億光年。
這一發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家們興奮不已。不過，問題也接踵而來：距地球逾100億光年，即使把宇宙中的全部星體都放在那么遠(yuǎn)的一個(gè)點(diǎn)上，也不能產(chǎn)生如此強(qiáng)大的足以到達(dá)地球的伽馬射線爆發(fā)。
難道是愛因斯坦的質(zhì)能公式錯(cuò)了嗎？如果愛因斯坦錯(cuò)了，那么，整個(gè)宇宙物理學(xué)就全錯(cuò)了?？茖W(xué)家此時(shí)終于意識(shí)到，必須重新審視眼前的這個(gè)怪物。可是，問題究竟出在哪里呢？以前對(duì)它的認(rèn)識(shí)出現(xiàn)偏頗的結(jié)癥又在哪呢？
在此之前，物理學(xué)家常常假設(shè)，當(dāng)爆炸發(fā)生時(shí)，能量會(huì)向周圍各個(gè)方向釋放，因此，當(dāng)深空中的伽馬射線爆發(fā)時(shí)，在地球上看到的就只是這種爆發(fā)的很小一部分，也就是說只有很小一部分的能量能到達(dá)地球。如果加上向其他方向釋放的能量，那么爆炸的全部能量就是一個(gè)天文數(shù)字，就是數(shù)學(xué)上的無窮大。事實(shí)上，問題就出在這里。在百思不得其解之后，有人注意到了黑洞。黑洞是恒星耗盡自身的所有燃料后自我塌陷的結(jié)果。黑洞的引力極其強(qiáng)大，能吞噬周圍的一切物質(zhì)，同時(shí)噴出兩道能量流。需要注意的是，如果伽馬射線爆發(fā)也是像黑洞一樣以狹窄的能量流方式釋放能量，則符合愛因斯坦的質(zhì)能公式。也就是說，在地球上探測(cè)到的能量就是伽馬射線大爆發(fā)時(shí)釋放的幾乎全部能量，爆發(fā)地點(diǎn)就在宇宙遙遠(yuǎn)的另一邊。
那么，情況果真如此嗎？2001年2月22日，又一次伽馬射線大爆發(fā)開始了。天文學(xué)家在分析所得資料后，立即感覺到了異常。在通常的爆炸中，能量的釋放會(huì)達(dá)到一個(gè)最高點(diǎn)，然后慢慢衰落。但這次的信號(hào)不僅很強(qiáng)，而且長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定。
究竟什么爆炸能釋放如此強(qiáng)大的能量呢？終于有科學(xué)家意識(shí)到，只有一種地方可發(fā)出如此恒定的無線電信號(hào)，那就是被譽(yù)為“宇宙奇觀”之一的“恒星產(chǎn)房”——恒星誕生的地方，這里每天都有全新的恒星誕生。據(jù)天文學(xué)家的證實(shí)，在所有星系中，都發(fā)現(xiàn)了“恒星產(chǎn)房”。它們由巨大的氣體和塵埃云團(tuán)組成，直徑達(dá)數(shù)百光年。在這些云團(tuán)中的某些地方，壓力相當(dāng)大，使一些高熱、高密度的團(tuán)塊得以形成。隨著溫度的不斷提高，開始產(chǎn)生核反應(yīng)，氣團(tuán)隨著這反應(yīng)燃燒，最終變成恒星?？磥恚窃谶@些“恒星產(chǎn)房”內(nèi)或附近產(chǎn)生了伽馬射線大爆發(fā)。因此，如果在某個(gè)“恒星產(chǎn)房”附近發(fā)現(xiàn)了伽馬射線大爆發(fā)，也就暗示伽馬射線大爆發(fā)與恒星的形成過程有關(guān)。
可是這里又出現(xiàn)了矛盾。一般理論認(rèn)為，伽馬射線爆發(fā)是由黑洞產(chǎn)生的，而黑洞是恒星死亡的結(jié)果，那么伽馬射線又怎么可能來自恒星誕生之地呢，難道恒星會(huì)在“恒星產(chǎn)房”中夭折嗎？事實(shí)上，大多數(shù)恒星的壽命可以達(dá)到100億年，而到它們死亡時(shí)，“恒星產(chǎn)房”早已不復(fù)存在。然而，如果一顆恒星能長(zhǎng)得很“壯”而成為“巨星”，它的燃燒就會(huì)大大加劇，從而導(dǎo)致它的生死周期急劇縮短。說得通俗一點(diǎn)，就是它們“剛出生便死在襁褓中”。這些“巨星”雖然有更多燃料可以燃燒，卻也會(huì)燃燒得更加迅猛。也就是說，“巨星”的葬身之地離出生地很近。因此，如果伽馬射線爆發(fā)來自“巨星”的死亡之地，那么也就是來自恒星的誕生之地。
據(jù)此，有人提出了“超-超新星”理論。這種理論認(rèn)為，隨著“巨星”的形成，一切就在“恒星產(chǎn)房”中開始了。在短短的幾百萬年內(nèi)，“巨星”燃盡其內(nèi)核中的燃料，坍塌成為黑洞。隨著黑洞噴出兩道強(qiáng)力伽馬射線流，“超-超新星”便形成了。也就是說，我們每次看見伽馬射線大爆發(fā)，就相當(dāng)于目擊“巨星”的死亡和黑洞的誕生。這樣，伽馬射線之謎就可以破解了。
伽馬射線爆與超新星有關(guān)
宇宙伽馬射線爆是天文學(xué)中懸而未決的問題之一，數(shù)十年來科學(xué)家一直致力于弄清這種爆發(fā)的本質(zhì)，以揭開伽馬射線爆的神秘面紗，但一直未能如愿。最近，英國科學(xué)家公布了一項(xiàng)最新研究成果，這一成果表明，伽馬射線爆很可能與超新星爆發(fā)有密切的關(guān)系，這就使人類對(duì)伽馬射線爆本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更進(jìn)了一步。
伽馬射線是波長(zhǎng)小于0.1納米的電磁波，它的能量非常高。但是大多數(shù)伽馬射線會(huì)被地球的大氣層阻擋，所以對(duì)它的觀測(cè)必須在地球之外進(jìn)行。近年來，科學(xué)家已經(jīng)知道，伽馬射線爆發(fā)生在我們的銀河系之外，但對(duì)它的產(chǎn)生原因卻一直沒有定論。有理論認(rèn)為，伽馬射線爆是中子星落入黑洞時(shí)產(chǎn)生的，也有理論認(rèn)為，伽馬射線爆是超新星爆發(fā)產(chǎn)生的。但科學(xué)家們都沒有找到證明自己觀點(diǎn)的確切證據(jù)。
在最新一期的英國《自然》雜志上，一個(gè)英國研究小組報(bào)告了他們對(duì)于伽馬射線爆的最新研究成果，稱一次伽馬射線爆通常會(huì)伴隨著X射線波段的“余輝”。研究者研究了2001年12月的一次伽馬射線爆的觀測(cè)數(shù)據(jù)，歐洲航天局的XMM--牛頓太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到了這次伽馬射線爆長(zhǎng)達(dá)270秒的X射線波段的“余輝”。通過對(duì)于X射線的觀測(cè)，研究者發(fā)現(xiàn)了在爆發(fā)處鎂、硅、硫等元素以亞光速向外逃逸，而通常只有超新星爆發(fā)才會(huì)造成這種現(xiàn)象。
據(jù)此，專家認(rèn)為，伽馬射線爆很可能是由超新星爆發(fā)引起的。而科學(xué)家們對(duì)伽馬射線爆的成功捕獲，證實(shí)了他們的猜想是對(duì)的。超新星爆發(fā)確實(shí)是伽馬射線爆發(fā)的原因之一。
伽馬射線爆發(fā)可能是“宇宙探戈”的產(chǎn)物
能夠吞噬一切物質(zhì)的黑洞，將另一個(gè)天體“逮住”并強(qiáng)行與它“狂舞”一番，會(huì)有什么后果？科學(xué)家最近提出，宇宙深處神秘的強(qiáng)大伽馬射線爆發(fā)，也可能是黑洞“熱舞”的一個(gè)產(chǎn)物。
天文學(xué)家們對(duì)黑洞及其“舞伴”--處于殘余狀態(tài)的恒星進(jìn)行了研究。他們?cè)溨C地將這兩種天體之間的相互作用過程，形容為在跳一場(chǎng)“宇宙探戈”。
科學(xué)家們說，處于殘余狀態(tài)的恒星，實(shí)際上是以一種環(huán)狀的面貌出現(xiàn)，它在與黑洞的“對(duì)舞”中，完全處于被動(dòng)。在這場(chǎng)火熱的“舞蹈”中，盤繞的磁場(chǎng)線包圍了兩個(gè)天體，就像糾纏的手臂。黑洞攜著它的“舞伴”越轉(zhuǎn)越快，它的“舞伴”--環(huán)狀恒星殘余物也不斷從黑洞那里吸取到巨大的能量，“熱力”四散。最終，環(huán)狀恒星殘余物被緊緊地拉向黑洞，并最終被黑洞“吞掉”，走到毀滅的盡頭，而這場(chǎng)“宇宙探戈”也隨之達(dá)到高潮，剩下的只是“氣喘吁吁”的黑洞。
“宇宙探戈”當(dāng)然只是一個(gè)有趣的形容，科學(xué)家們只不過是借用它來更形象地表述自己的成果，他們最感興趣的是在這一過程中兩個(gè)天體之間能量的交換和發(fā)散機(jī)制。他們就此專門建立了一個(gè)模型，在研究后發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)天體在“起舞”的過程中，會(huì)沿著黑洞旋轉(zhuǎn)軸的方向產(chǎn)生伽馬射線定向射流。但這只是“宇宙探戈”極小部分的產(chǎn)物，在兩個(gè)天體相互作用的過程中，相當(dāng)于伽馬射線爆發(fā)100倍之多的絕大多數(shù)能量都通過恒星殘余物以重力波的方式散向了太空。
科學(xué)家們指出，“宇宙探戈”這個(gè)模型，好處就在于它可以解釋此前在天文觀測(cè)中所發(fā)現(xiàn)的自相矛盾之處。雖然旋轉(zhuǎn)的黑洞被認(rèn)為是一個(gè)可能的伽馬射線產(chǎn)生源，但它的能量一般是任意地向四處發(fā)射，而模型觀測(cè)卻顯示伽馬射線的能量一般是定向的?？茖W(xué)家們認(rèn)為，“宇宙探戈”模型可以解決這一悖論。
這個(gè)模型認(rèn)為，恒星殘余物經(jīng)歷了與黑洞相互作用的一個(gè)短暫過程，而不是一下就被黑洞吸進(jìn)去。更關(guān)鍵的是，這個(gè)模型還認(rèn)為恒星殘余物從黑洞吸收了能量，并通過自身的旋轉(zhuǎn)，像一個(gè)高效的催化轉(zhuǎn)化器，將吸收的部分無定向能量，重新以伽馬射線爆發(fā)的方式定向發(fā)送出去。
不過，設(shè)想這一模型的科學(xué)家們說，他們的模型只是理論上的，還有待未來天文觀測(cè)結(jié)果的檢驗(yàn)。不過，這也為伽馬射線爆產(chǎn)生的另一種可能提供了可借鑒的依據(jù)。
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