http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2006-08-03
文/黄永明
没有人知道4.4亿年前究竟发生了怎样的可怕事件，使约85%的物种从地球上消失。天文学家提出的致命射线的假说，现在陷入了前所未有的困境。
“实际上，银河系的环境可能保护了地球，使地球上的生物免遭射线带来的灭顶之灾。”美国宇航局雨燕号(Swift)探测器的首席科学家尼尔•盖瑞斯(Neil Gehrels)7月18日在第36届世界空间科学大会上表示。他说，当伽玛暴发生在地球周围6000光年的范围内时，辐射可能会对地球上的生物造成致命的打击，但幸运的是，这样的伽玛射线暴不大可能在银河系中发生。
伽玛暴是名为“超新星”的天体在爆发过程中从两个磁极发出高能伽玛射线的现象。或者，当两颗中子星相撞时，也有可能产生伽玛暴。“对于短伽玛暴，我们认为来自于中子星相撞，尽管还不太确定。”盖瑞斯介绍说。
美国堪萨斯大学的天文学家阿得利安•麦乐Adrian Melott三年前就提出，地球上的第一次生物大灭绝可能就源于伽玛暴的袭击。他认为，4.4亿年前的一次伽玛暴摧毁了地球臭氧层对生物的保护，使紫外线的强度达到了正常情况下的50倍以上，从而杀死了许多生活在浅水中的动物。而且，由此进一步引发的冰期使得生物的生存环境雪上加霜，大批物种难逃劫数。
尽管麦乐在今天仍然坚持他的看法，但越来越多的证据却似乎要将这种情况发生的可能性减低为零。
灾难可能性
天文上，历时超过两秒的伽玛暴被称为长伽玛暴。盖瑞斯和他的同事研究发现，假如超新星磁极发出的历时10秒的伽玛暴刚好照射到了地球，则全球同温层的臭氧会减少35%，有些高度达到55%，而且这种减少至少在五年中不会得到恢复。这时，地面上受到的紫外线辐射将达到正常情况下的三倍，从而很可能引起广泛的生物灭绝。
但另一方面，雨燕号升空一年多来对伽玛暴的观测似乎在暗示，这种事件几乎不能发生在地球上。因为，雨燕号观测到的长伽玛射线主要来自低金属性的星系，银河系不在此列。
天文学家通常将氢、氦、锂之外的元素都称为金属元素，而恒星或星系中金属元素的含量就是它们的金属性。
“我不知道金属性如何起作用，但我们的观测的确表明了伽玛暴与金属性之间的联系。”盖瑞斯在会后说。由于银河系的金属性大大高于这些发生长伽玛暴的星系，所以这可能是一个安全的信号。
“雨燕号的观测影响了所有在伽玛暴领域工作的人的研究。”美国俄亥俄州大学的天文学家克里斯托夫•斯塔奈克(Krzysztof Stanek)在7月24日说，“比如，现在有多得多的伽玛暴被很好地确定了位置。”
三个月前，斯塔奈克及其同事曾发表论文称，他们对四个长伽马暴的研究表明，这些伽玛暴都发生在低金属性的星系中，而这样的伽玛暴发生在银河系中的概率还不到0.15%。
“至少在过去的数十亿年里，银河系中的金属太丰富了，以致无法产生长伽玛暴。”斯塔奈克在论文中写道。
针锋相对的观点
对于斯塔奈克等人的乐观看法，麦乐不以为然，因为他认为对方忽视一些重要的事实。“是的，我仍然认为奥陶纪的生物大灭绝可能是由伽玛暴造成的。”麦乐7月21日在一封邮件中表示。
奥陶纪生物大灭绝是地球生命史上严重程度排行第三的大灭绝。历史上一共发生过五次生物大灭绝，最严重的一次发生在2.5亿年前，最近的一次在6500万年前导致了恐龙时代的终结。
麦乐认为，斯塔奈克等人忽视了银河系恒星的异质性。银河系的组成不是一成不变的，相反，它总是在与金属性低的小星系碰撞、合并。“我们星系中到处都是低金属性的恒星，有的只有1亿岁，它们很可能就是合并后留下的。”麦乐说。并且，天文学家已经在银河系中发现了一处可能的伽玛暴遗迹。
麦乐同时还说，目前，天文学家在地球附近未发现有可能在银河系中产生伽玛暴的天体。“伽玛暴在我们星系中发生的几率可能是10万年一次。假如斯塔奈克等人是对的，这个几率还会小得多。”他说。
“然而，由于伽玛暴对地球的影响与它们的强度不怎么相称，所以我们并不能说，地球遭受伽玛暴灾难的几率就相应地减小了。”麦乐说。
“麦乐博士的反驳表面上看来正确，但他其实没有抓住我们论文的关键。”斯塔奈克说，“假若他所说的能让银河系产生伽玛暴的任何一点是重要的，那我们早就该在其他类似于银河系的星系中观测到伽玛暴了。但我们没有看到，其他人在更多的样本中同样没有看到。”
从根本上说，如果一颗大质量恒星的金属性高，那么它的星风就会带走角动量，从而使得恒星在自身坍缩时自转较慢，这样一来就不会产生伽玛暴。斯塔奈克认为，金属性与伽玛暴关联的原因就体现在这里：低金属性的恒星在演化过程中能够保持高速自转。
“实际的解释要更为复杂一些，但这就是基本思想。”斯塔奈克说。
半个多世纪前，物理学家费米遇到了一个难题。他发现，从理论上说，我们的星系中应该存在许许多多的文明，并且其中的一些文明应该已经分布得很广。但是，为什么我们从未发现过其他文明的存在呢？伽玛暴为费米疑难提供了一种可能性——在那些文明发展出星际旅行技术之前，伽玛暴就已经把他们毁灭了。
那么，这种场景真的发生过吗？伽玛暴会威胁人类的生存吗？各执一词的天文学家在今天还没有准备好他们的答案。
[南方周末]
