这4大灾难可能会毁灭地球

曾经的大灾难还会再度发生，只是我们不知道会是何时。...

曾经的大灾难还会再度发生，只是我们不知道会是何时。

撰文  尼古拉·琼斯（Nicola Jones）

翻译 刘荣



十万年前，莫纳罗亚火山（Mauna Loa）的部分山体从夏威夷岛断裂并沉入太平洋，掀起的海浪与埃菲尔铁塔等高，淹没了附近的岛屿。那样的巨型海啸并不是一起孤立的事件：过去4万年间，仅在北大西洋就发生过至少10起规模超过100立方千米的大型山崩，每次都有能力制造10到100米高的海浪。这样的海啸注定还会发生，只是发生在明天还是一万年以后，谁也说不准。

2013年1月，世界经济论坛（World Economic Forum）发布的报告中提到，那些低可能性、高危害性的威胁，很多时候都是由人类活动引起的。然而自然同样拥有难以预测的威慑力。地质记录记载了从小行星撞击、超级火山爆发到伽马射线爆等小概率事件的证据。这里，我们列举出一些可能导致地球生命大灭绝的地球或宇宙事件。地球目前正处在超级火山活跃期之中。在过去的1350万年间，有过不少于19次的超级火山喷发，每次都喷出超过1000立方千米的土石，足够将整块大陆盖上数厘米厚的尘埃，使地球进入“核冬天”。最近的一次爆发是74000年前在印度尼西亚多巴，科学家认为，正是这次灾难引起了最近的一次冰期，并使当时的人口数量锐减至10000人。有研究预测，在未来460～7200年之内，有1%的几率会发生超级火山喷发。

世界上最年轻且最活跃的4大超级火山系统分别为：印尼的多巴（Toba）、意大利的坎皮佛莱格瑞（Campi Flegrei）、美国西北部的黄石（Yellowstone）以及新西兰的陶波（Taupo）。为了监测海啸和地震群（一连串的小型地震能昭示地下岩浆的移动），这4座火山都处于科学家的监控之下，这样能时常提供预警。但没人知道每次火山活动的结果：仅仅只是喷出一股气流，还是更危险的大规模火山熔岩喷发？俄勒冈州立大学的火山学家肖·德·席尔瓦（Shan de Silva）表示：“如果火山正在酝酿什么，我们会提前数月、数天或者数小时获得预警，但我们无从得知事件的规模会有多大。”

为了回答这一问题，科学家正在钻探坎皮佛莱格瑞火山喷口的核心，该火山被认为是最有可能发生下一起大规模喷发的火山之一，火山口有13千米宽。自1969年起，坎皮佛莱格瑞的地面隆起了将近3.5米，科学家急切地想知道，罪魁祸首是地下蒸汽还是岩浆池。此前，火山口的数次火山活动使得地表隆起了数米或更多，而科学家认为，大规模的火山活动会在数十年或数百年内发生。为了研究这种风险到底有多大，坎皮佛莱格瑞的科学家计划在火山口进行深度超过3000米的钻探，尽管有些科学家担心这样的钻探会引发地震或者喷发。研究目标之一就是检查火山口下面的岩浆池：岩浆池离火山口越近，熔融物质越多，超级火山喷发的几率就越大。通过地震研究来描述这些岩浆池很困难，而且误差范围很大。德·席尔瓦表示：“我们真是在黑暗中探索。”比如，科学家估计黄石地下的岩浆有10%～30%是液体，不足超级喷发所需要的50%。然而，美国地质调查队黄石火山观测站主任雅各布·劳文斯腾（Jacob Lowenstern）警告，黄石地下的熔融岩浆仍旧可以引起喷发，而且其强度可能是华盛顿州圣海伦斯火山1980年那次喷发的数倍。

劳文斯腾认为，对坎皮佛莱格瑞火山的钻探，并测量温度和岩石导磁系数等数据，将有助于科学家对岩浆池进行地震成像研究。他说：“这就跟病人看病一样，有时需要做个切口检查，如果我们想要成功地为地球内部成像，我们也需要钻探火山。”至于钻探所带来的危险，劳文斯腾认为该项目带来的危险将是最小的。2012年12月，坎皮佛莱格瑞的研究团队已经安全完成了最初的500米测试井。地震学家也在加利福尼亚州长谷火山口（Long Valley Caldera）钻了一个类似的井，这个在76万年前喷发过的火山有着与黄石火山一样的毁灭力量。

在对火山系统有了更多了解之前，人类社会必须接受，超级喷发的威胁是确实存在的，且并不遥远。劳文斯腾表示，尽管近年发生的机会很小，但“理论上还是有可能”。尽管病毒和细菌的名声更响亮，其实真菌才是地球生物的最大杀手。据调查，真菌类造成了70%的全球性和地区性灭绝事件，而且现在正威胁着两栖动物、蝙蝠和蜂类。19世纪40年代，爱尔兰土豆大饥荒显示了这种病原体有多大的破坏性。当时，致病霉菌（Phytophthora infestans，一种结构上与真菌类似，且时常归于真菌类有机体）消灭了爱尔兰多达3/4的土豆作物，导致100万人饿死。

马铃薯疫病现在仍然是一个威胁：13_A2，一种高致病性霉菌，至今仍在欧洲和北非肆虐。根据2009年估计，在全球范围内，霉菌每年造成约67亿美元的损失。牛津大学植物病理学家莎拉·古尔（Sarah Gurr）估计，最可怕的土豆霉菌理论上每年能使13亿人失去食物。其他主要农作物也面临相同的威胁，比如稻瘟病（Magnaporthe oryzae，致病菌，后同）、玉米黑粉病（Ustilago maydis）、大豆锈病（Phakopsora pachyrhizi）和小麦杆锈病（Puccinia graminis）。名为UG99的茎锈病超级菌株（stem-rust superstrain） 近年来在非洲部分地区使小麦减产80%。

古尔表示，如果5种主要粮食作物同时遭受真菌爆发的影响，全世界超过60%的人口将面临饥荒，“这会是世界末日，但不太可能发生，只会出现在电影里”。宾夕法尼亚州立大学的动物学家戴维·休斯（David Hughes）认为，恐怖分子可能利用真菌对重要经济作物进行大规模破坏活动。比如上世纪80年代，一场可能是蓄意的感染消灭了巴西北部的可可作物，改变了这个国家的人口结构和生态环境，比如迫使民众从绝收的农田迁往城市，并且破坏更多的雨林。他说，“如果你想破坏世界的稳定，你可以轻易地把橡胶枯萎病引入东南亚”，这会对全球政治与经济产生巨大影响。

古尔表示，由于鼓励农民种植单一高产作物，限制植物的抗病基因多样性，现代农业使得社会在应对农业危机上更加脆弱。她说：“我们搞砸了与病原体之间的军备竞赛，这使得我们正处于危机的边缘。”

科学家估计，全球有150万到500万种真菌，而只有10万种是已知的。自1995年，新型的植物及动物真菌感染报告数上升了十倍。古尔指出，气候变化或许是一个罪魁祸首。

人类同样也会受到感染。过去十年，一种名为隐球菌（Cryptococcus gattii）的热带真菌适应了更冷的地方，而且在此兴旺发达起来，并侵入北美洲西北部太平洋沿岸，在2010年感染了大约280人，数十人死亡。尽管真菌并不会像病毒一样容易在人类之间传播，而且抗真菌药物能够有效地处理大多数感染，但还是有担心的理由。真菌一直在进化，一旦它们在一个生态系统中站住脚，就几乎不可能清除它们。

据此，专家们说真菌没有得到学术界和政府的足够重视。英国帝国理工学院突发疾病专家马修·费舍尔（Matthew Fisher）说：“如果一次突然的真菌感染杀死了很多人，我会非常惊讶。但这并非不可能，在这些问题上，小心驶得万年船。”太空对地球有着很多威胁。太阳时常爆发太阳耀斑，能在电缆里产生强电流而烧坏电力网络。最近的一次超级太阳风暴发生在1859年，它点燃了电报机；如今，一场同等规模的太阳风暴能够摧毁卫星，使电力网络瘫痪数月或更久，造成数万亿美元的经济损失。美国堪萨斯州华盛本大学的天文学家布莱恩·托马斯（Brian Thomas）与堪萨斯大学的宇宙学家阿德里安·梅洛特（Adrian Melott）共同表示，就算比公元774年袭击地球的太阳耀斑大20倍，“这也不会是一个大规模灭绝事件，但对于我们这种过度依赖科学技术的文明来说，这会使数亿人丧生，并使我们倒退150年”。幸运的是，我们有办法避免最坏的场景发生：工程师可以通过保险设施或者在太阳风暴来袭之前断电来保护电力网络。

另外的大规模灾难就是大型彗星或者小行星的撞击。6500万年前，一颗直径10千米的小行星撞击地球，引发了白垩纪末期的生物大灭绝事件；直径两千米大小的陨石就有能力造成局部范围内的生物灭绝，历史上每百万年就会来一两次。天文学家正努力寻找并追踪地球附近的小行星，科学家也在研究如何躲过任何真正可能出现的威胁。

比天体碰撞几率更小，却更加危险且无法躲避的是，来自近距离伽马射线爆的辐射冲击波。这类来自太空的辐射，最可怕的就是“短而强”的伽马射线爆，这是由两个黑洞，或两颗中子星，或者两者都有的剧烈融合引起的。如果此类伽马射线爆在200秒差距（1秒差距=3.2616光年，不到银河系直径的1%）以内的距离上直射地球，其高能辐射能使臭氧层消失30%，十年都无法恢复，让地球遭遇毁灭性打击。这样的事件（估计大概每3亿年发生一次）会使达到地面的紫外线辐射量翻番，杀死浮游植物，而浮游植物是构成海洋食物链的基础。

天文学家无法预知此类小概率灾难。中子星又小又暗，完全无法确定我们是否在其打击距离之内。托马斯表示：“我们没法看到它是否会降临。”在一项尚未发布的研究中，他预计此类事件会对农作物的紫外线伤害增加60%，导致粮食减产60%。

而在2000秒差距的距离上，由大质量恒星坍缩引起的“长期而温和”的伽马射线爆，同样能导致灭绝事件。不过，此类事件比“短而强”的伽马射线爆更不容易发生，而且更容易预先识别，因为它们来自明亮巨大的恒星。距离地球2500秒距差的WR104是一个进入生命周期晚期的双星系统，它在几万年之内随时可能爆炸，尽管它的伽马射线束不太可能袭击地球。

梅洛特、托马斯和同事认为，伽马射线爆以前可能袭击过地球，他们指出，4.4亿年前的奥陶纪末期生物大灭绝就是伽马射线爆引起的，有些生物是被紫外线暴晒杀死的，另一些则被其制造的二氧化氮雾霾消灭了——二氧化氮雾霾会阻挡阳光。这解释了为什么有些生物在随后的全球变冷发生之前就灭绝了，而且这也符合生物灭绝的规律，就是在海洋生物中，死亡数最多的也是浮游生物和海水上层生物。

托马斯说，他不会因为这些潜在的灾难而夜不能寐，然而，他“已经在地下室存放了一些罐头食品”——对于任何灾难来说，这都是明智的准备。8000年前，有一块苏格兰大小的、携带着水下沉积物的地块从挪威海岸坍塌，加速沉入海底。这次斯托雷加（Storegga）滑坡引发了海啸，掀起的海浪比附近的设得兰群岛（Shetland Islands）高出至少20米，当它袭击北欧沿岸时，可能摧毁了沿海的不少聚居部落，在海床上留下了绵延300千米长的伤疤。英国南安普顿大学的沉积物学家彼得·塔林（Peter Talling）正主持一项评估此类滑坡（水下大量的沉积物累积，导致海洋大陆架边缘崩塌，类似雪崩）对英国的威胁的研究，他说：“这绝对是大事件，很大的那种。”

英国不是唯一担心海下滑坡的国家。2008年，美国地质调查局（USGS）的地球物理学家乌里·腾·布林克（Uri ten Brink）开展了一项研究，探索了可能在美国东海岸引起海啸的因素，而且在东海岸，有些核电厂处于这些海浪的袭击范围内他表示：“美国也有些地方可能发生海下滑坡，这些地方的沉积物比斯托雷加多很多。”腾·布林克表示，这样的地区包括阿拉斯加州南部海岸、亚马孙河口、尼日尔三角洲和尼罗河三角洲。较小规模的滑坡更容易发生，并且仍能造成很大的局部灾难，而且发生时常常没有预兆。1998年，一场相对较小的地震（震级7）引发了一场水下滑坡，制造了海浪高达15米高的海啸，海啸袭击了巴布亚新几内亚，导致2200人死亡。

科学家表示，对海洋滑坡危险进行量化很困难，尤其是大的滑坡。腾·布林克说：“关于小概率事件的信息非常少，我们只能尽力去研究。”

本文作者 尼古拉·琼斯是加拿大渥太华的一位自由撰稿人。欢迎关注环球科学的微信公众号（ID: huanqiukexue），《环球科学》12月号已上市，点击文末阅读原文即可进入微店购买。《环球科学》年度巨献黑洞专刊同步热销中！

    关注 微文阅读推荐