太阳系也有“混沌”现象 可能引发6500万年前恐龙灭绝

http://www.sciencehuman.com   科学人 网站 2004-04-21

　　法国巴黎高等师范学校和美国洛杉矶加利福尼亚大学的米夏埃尔·吉尔说：“数亿年来，行星一直以发条似的规则性围绕太阳运转，但是某一天，在没有任何警告的情况下，一切都会彻底陷入混乱。”

太阳系发疯并非玩笑

　　按照通常看法，宇宙是遵守规则的典范。但吉尔和他的同事、洛杉矶加利福尼亚大学的费伦茨·瓦拉迪及布鲁斯·朗内加认为，太阳系最近一次“发疯”的时间大约在6500万年前。“这看来太像是巧合，”吉尔说。“我们认为，这或许与恐龙的灭绝有关。”

　　吉尔等人谈论的这种行星发疯的现象被称作“混沌”。混沌是指没有任何规律可循的无常运动。不太严谨地说，混沌系统对初始条件极其敏感，一个老套的比喻是：就好像加勒比海的飓风是远在夏威夷的一只蝴蝶扇动翅膀引起的。

　　但人们不知道，在太阳系中，最重要的混沌驱动者是木星和土星，因为它们是质量最大的两颗行星。因此，吉尔和同事们在研究行星的混沌运动时就把焦点放在这两颗行星上。其实，木-土系并非本来就是混沌系统。但是，它们会滑向混沌的边缘。因此就存在这样的可能性：某种情况可能使这个系统失去平衡，陷入疯狂。

木星土星“合谋”祸事

　　吉尔和同事们考虑了这样一种可能性：“某种情况”或许就是太阳光和从太阳吹来的、由亚原子粒子组成的太阳风引发太空压力起伏。

　　在数亿年的过程中，这两者的合力可能对土星轨道产生明显作用。他们猜测，太阳的可变性或许使土星的“半长径”(土星围绕太阳运转的椭圆轨道周长的某种量度)偏离0.1%。

　　利用计算机模拟太阳系演变图景的研究人员此前一直认为，这种影响无足轻重。他们猜测，经过漫长的岁月，木-土系的影响就会“达到平衡”。吉尔说：“但我们有一种直觉，情况并不是这样。”吉尔和同事们在使用数字太阳系仪时考虑了这种影响。他们发现，随着土星半长径的变化，木-土系的运行方式就会一会儿规则，一会儿混乱。他说：“这个系统每隔几千万年就会陷入混乱。”

恐龙遭遇天文大混沌

　　吉尔最重要的发现是，多种多样的模拟(在这些模拟中，土星的半长径可以变化)都显示，距今约6500万年以前曾突然出现一次天文大混沌。吉尔说：“这一混乱现象出现的时间与白垩纪和第三世之交达到惊人的吻合——正是在这一时期恐龙灭绝了。”

　　吉尔说，到目前为止还无法判断这场混沌持续的时间。但是，研究这种混乱现象对太阳系其他天体(特别是小行星)的影响却是可能的。

　　吉尔说：“木-土系陷入混沌状态时，小行星会受到多种影响。最重要的影响是，小行星轨道的半长径出现突变，这最终会导致小行星带中的天体向外喷发。”在这些天体中，有些很可能撞入地球。

　　吉尔说，6500万年以前或许就发生了这种情况。“木-土系突然陷入混乱，产生一群轨道与地球轨道相交的小行星。其中一颗撞入中美洲附近的海域，由此产生的冲击使恐龙灭绝。”

下一次危机：公元3000万年

　　如果吉尔他们是对的，那么恐龙的灭绝就不能完全说是偶然事件。当它们在无忧无虑地生活时，太阳系这个巨大的时钟突然出了毛病。导致恐龙灭绝的事件可能与太阳系的动力学特性密切相关。吉尔说：“它们或许不是唯一的受害者。”

　　吉尔等人所做的模拟显示，还有一次行星混沌现象大约出现在2.5亿年前。根据他们的研究，太阳系在数亿年中静悄悄地发展变化，但偶尔也会做出疯狂的举动。过去发生的情况也可能在未来发生。他们的模拟试验表明，未来还会发生混沌现象。不过吉尔说：“我不会为此睡不着觉。预期的日子是在公元3000万年，所以还有足够的时间从地球上撤走！”(千龙)

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