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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

達到最大值

根據國際流星組織(IMO)的預報

在最理想的條件下

每小時(shí)可有上百顆流星

任君觀(guān)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雅哈埡口，攝影師@羅弘揚）

▼

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

（請橫屏觀(guān)看，四川自貢恐龍博物館展出的恐龍標本，攝影師@張艷）

▼

但令許多人更加難以置信的是

在更加久遠的過(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、難以計數的星體

組合而成

真可謂

你我皆星塵

（請橫屏觀(guān)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(lèi)的探測器一起登陸小天體

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建的原始星云

（2020年12月12日，流星劃過(guò)獵戶(hù)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爭者

或將競爭者納入自己的身體

或將它們捕獲成為衛星

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

是數不盡數的塵埃

是大小不一的碎片

是在行星成長(cháng)競爭中的失敗者

更是太陽(yáng)系的流浪者

（冥王星質(zhì)量?jì)H為月球的1/6，因無(wú)法清除軌道上的競爭者，而被踢出了行星行列，被稱(chēng)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(chēng)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)平均距離數千至數萬(wàn)倍的地帶

被稱(chēng)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

眾多遙遠的流浪者

這才是我們太陽(yáng)系的

真實(shí)面貌

（太陽(yáng)系結構示意，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

卻讓這些看似遙遠的流浪者

依然可以時(shí)不時(shí)與我們交匯

出現在我們的生活中

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)

夜空中出現了一顆

拖曳著(zhù)長(cháng)長(cháng)尾巴、類(lèi)似掃帚的星體

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

▼

這類(lèi)星體不斷出現

以致在2000多年前的馬王堆漢墓里

更是直接畫(huà)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

遙遠的柯伊伯帶和奧爾特云

在太陽(yáng)系剛剛誕生的數億年間

行星的軌道尚不穩定

木星、土星、天王星、海王星

四顆巨大的外行星

在復雜的引力作用下

變換著(zhù)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

它們的運行軌道

也因此變成細長(cháng)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(cháng)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）

▼

這也導致它們在人類(lèi)眼中

每隔數年、數百年，甚至更長(cháng)時(shí)間

便會(huì )短暫出現在夜空中

然后再次消失在人們的視線(xiàn)中

呈現強烈的周期性

1695年

洞悉了這種周期性的英國物理學(xué)家哈雷

準確地預測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）

▼****

1950年代

美國天文學(xué)家惠普爾

第一次準確描述了彗星的結構

一個(gè)冰與石混合的**“臟雪球”**

正因為如此

它們在靠近太陽(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(zhù)長(cháng)長(cháng)的尾巴

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

▼

而當地球恰好進(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

但因為透視變形的影響

在人類(lèi)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

根據輻射點(diǎn)所在位置的星座

為流星雨命名

（請橫屏觀(guān)看，2018年12月16日雙子座流星雨，攝于四川阿壩州達格則。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

（請橫屏觀(guān)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）

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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）

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而1833年11月13日晚

也正是獅子座流星雨

為人類(lèi)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）

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但從遙遠的寒夜訪(fǎng)問(wèn)地球的

不只是彗星

1766年

有天文學(xué)家經(jīng)過(guò)計算后推測

火星和木星之間應該還有一顆行星

但后來(lái)人們的觀(guān)測證實(shí)

這里密布著(zhù)大量小行星

它們由巖石和金屬組成

直徑從數米到1000千米不等

由于木星強大引力的干擾

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，因為接近太陽(yáng)，而又名為法厄同，希臘神話(huà)中的太陽(yáng)神之子，圖片來(lái)源@NASA）

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而每年1月3日左右

編號196256的小行星還為我們帶來(lái)

象限儀座流星雨

（請橫屏觀(guān)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）

▼

象限儀座、英仙座、雙子座流星雨

并稱(chēng)三大周期性流星雨

而目前已有命名的流星雨

更是高達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）

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但是

那些從遙遠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

威力相當于2000萬(wàn)噸TNT炸藥

造成400km范圍內的樹(shù)木倒伏或焚毀

其罪魁禍首到底是小行星還是彗星

亦或是極其罕見(jiàn)的隕冰

現在已難下定論

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

▼

而1994年7月

蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星

則給人類(lèi)提供了千載難逢的機遇

首次全程觀(guān)測太陽(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

更是達萬(wàn)億噸級TNT當量

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

▼

近年來(lái)持續進(jìn)行的科學(xué)研究

更是給我們提供了詳細的

各類(lèi)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)數小星體在引力的作用下

飛向太陽(yáng)系內部

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)數的撞擊坑

（請橫屏觀(guān)看，滿(mǎn)是撞擊坑的月球，該事件被稱(chēng)為“后期重轟炸”，攝影師@黃一駿）

▼

幸運的是

那時(shí)的地球還不像今天一樣生機勃勃

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

這很可能是導致當時(shí)的霸主恐龍

（嚴格來(lái)說(shuō)是非鳥(niǎo)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議，而當時(shí)的恐龍群體已經(jīng)較為脆弱，而鳥(niǎo)類(lèi)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議，制圖@鄭藝/星球研究所）

▼

1.29萬(wàn)年前

一場(chǎng)長(cháng)達1000多年的大規模降溫席卷全球

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)家認為

這可能是由小行星撞擊所致

（該事件被稱(chēng)為新仙女木事件，這種生長(cháng)在寒帶的植物，在當時(shí)大肆南侵，也有觀(guān)點(diǎn)認為該事件與洋流有關(guān)，下圖為不同種類(lèi)的猛犸象復原示意，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(lèi)減少

也引發(fā)人類(lèi)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

農業(yè)

從此開(kāi)啟了人類(lèi)文明的新篇章

（廣西龍勝梯田秋景，攝影師@王志榮）

▼

造訪(fǎng)地球的天體

也的確帶來(lái)了許多積極的影響

有理論認為

在地球早期

無(wú)數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)源尚有爭議。賽里木湖秋季風(fēng)光，攝影師@蔣晨明）

▼

還有各類(lèi)氨基酸

甚至還有磷

對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的隕石降落，在該隕石中發(fā)現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）

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此外

人類(lèi)最早制作的鐵器

也來(lái)源于隕石中的隕鐵

因其形態(tài)獨特

比一般鐵礦更易于發(fā)現和利用

從而成為人類(lèi)鐵器的起點(diǎn)

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

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1953年

科學(xué)家還利用鐵隕石

第一次準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

（測出該數據的加州理工學(xué)院教授帕特森后來(lái)還成為鉛污染防治的先驅?zhuān)瑘D為巴林杰隕石坑，圖片來(lái)源@視覺(jué)中國)

▼

而在南非弗里德堡撞擊坑

周?chē)€出產(chǎn)黃金等諸多礦產(chǎn)

這也與天體撞擊有關(guān)

（其具體機理還存在一定爭議，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

對地球的生命和人類(lèi)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(zhù)哈雷彗星回歸的契機

一支包含美蘇日歐六艘探測器在內的

“哈雷艦隊”相繼升空

人類(lèi)第一次以596km的超近距離

觀(guān)測彗星的真面目

（歐洲宇航局喬托號拍攝的哈雷彗星彗核，圖片來(lái)源@ESA）

▼

2004年

美國星塵號探測器

成功飛掠維爾特二號彗星

并于2006年將彗星氣體和塵埃樣品帶回地球

（星塵號，圖片來(lái)源@NASA）

▼

2019年

日本隼鳥(niǎo)2號探測器

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)現了多種氨基酸

這是目前最確鑿的地外氨基酸證據

（隼鳥(niǎo)2號探測器落地后取出樣品，圖片來(lái)源@JAXA）

▼

2022年9月27號

NASA的一艘重達600kg的探測器

主動(dòng)撞向小行星迪莫菲斯（Dimorphos）

（請橫屏觀(guān)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(lèi)首次小行星改道任務(wù)

未來(lái)面對小天體撞擊的威脅

人類(lèi)將不再是手無(wú)縛雞之力

而中國也將加入這場(chǎng)角逐

2012年12月13日

嫦娥二號以3.2km的最近距離

飛掠小行星圖塔蒂斯

2022年4月24日中國航天日

國家航天局宣布

將啟動(dòng)小行星防御計劃

2025年

天問(wèn)二號將奔向

小行星2016HO3和彗星311P

（研究表明2016HO3是地球的準衛星，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

在全國中學(xué)生天文奧林匹克競賽

國家隊選拔賽的賽場(chǎng)上

一道題目令所有選手猝不及防

（第四題：馬門(mén)溪龍看見(jiàn)的恒星-低年級與高年級組）

▼

一顆絕對星等為-3.5等的恒星，在良好觀(guān)測條件下，勉強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(mén)溪龍勉強看到，請你用適當的公式和數值推演說(shuō)明，這顆恒星應經(jīng)歷了怎樣的變化，并詳細說(shuō)明原因

馬門(mén)溪龍最早于1954年在四川發(fā)現

體長(cháng)可超過(guò)20米

其中的中加馬門(mén)溪龍

更是世界上脖子最長(cháng)的恐龍

這是一道沒(méi)有標準答案的開(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(mén)溪龍，攝影師@王嘯）

▼

恐龍滅絕的6600萬(wàn)年后

銀河系獵戶(hù)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點(diǎn)之中

一種名叫人類(lèi)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，深圳天文臺上空一顆火流星劃過(guò)銀河，攝影師@陸不喝）

▼

不同的是

人類(lèi)要從這小小的暗淡藍點(diǎn)發(fā)出

向著(zhù)宇宙的四方飛去

征途雖遠

甚至沒(méi)有返程

但你我本就皆為星塵

（旅行者一號拍下的著(zhù)名照片“暗淡藍點(diǎn)”，圈內的光點(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

國家航天局啟動(dòng)面向全社會(huì )的

深空探測重要科學(xué)問(wèn)題全球征集活動(dòng)

不管是專(zhuān)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，攝于國家天文臺河北興隆觀(guān)測站，攝影師@Steed）

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（向著(zhù)長(cháng)流星，許愿吧！請橫屏觀(guān)看，超長(cháng)掠地流星，2021年6月12日攝于烏蘭布統，攝影師@申然）

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本文創(chuàng )作團隊

撰文：林萱文

編輯：所長(cháng)

圖片：周昫光

設計：王申雯

審校：云舞空城/竇婧

封面攝影師：瞿曉峰/葉人豪

專(zhuān)家審校：haibaraemily

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

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

【參考文獻】可上下滑動(dòng)查看

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