众所周知,六千六百万年前的恐龙灭绝很有可能是由彗星或者小行星撞击引起的。但是考虑到小行星并不会经常性地砸向地球,这个事件背后会不会另有隐情呢?很多科学家现在都怀疑是否某种宇宙学事件造成了那个时期彗星数量的剧增,从而为撞击的发生提供了更大的可能性。
美国宇宙学家Lisa Randall在她的新书里提出,巨型盘状“暗物质”有可能是背后的元凶。暗物质是一种不可见物质。它比我们熟悉的“正常”物质在宇宙中出现的概率高五倍。当这些盘状暗物质云飞掠我们的太阳系时,它们会引起空间的轻微扰动,但累积起来后造成的引力波涟漪效应足以把彗星从太阳系柯伊伯带撞走或者刚好把外部奥尔特云的彗星甩出来,然后把它们送往地球。
但是这个理论到底靠不靠谱呢?或者还有没有其他天文学事件可以用来解释这一问题呢?
一个棘手的问题
越来越多的天体物理学和宇宙学证据显示银河系中的暗物质要比普通物质多得多。虽然不可见,但我们能通过引力的效应知道它的存在。
暗物质是暗的这个事实只是意味着它不会发射或吸收光,因而它很难被发现。大多数宇宙学家认为这种物质运动速度缓慢,而且很“冷”(因为快速运动的粒子温度较高),不过它毕竟是宇宙中星系和星系团的一部分。
Randall提出在我们的星系中存在着一整块盘状暗物质云。如果要对我们产生影响,它需要大致跟银河系的可见星盘在一个平面上。这样当它环绕星系中心运动时就会引起太阳系的震荡。但这种观点还是存在问题,天文学家(普遍)认为要解释现有的观测现象,暗物质更有可能在银河系周围形成巨大的球状晕圈,而不应该是是盘状的。
如果想规避这个问题,我们就需要把暗物质变得比它现在更诡异。Randall认为不止一种暗物质是以“污染物”的形式存在的,并且这种暗物质占了暗物质总量的5-10%。这种暗物质与众不同,因为它们能像普通物质一样相互作用。大多数暗物质都可以不停歇地穿越空间或同类物质,而这类特别的所谓“耗散”暗物质会(通过碰撞等相互作用)阻碍同类物质的移动,从而和普通物质一样形成星系盘。但是,Randall在她的研究论文中也承认,我们其实并不很确定这些暗物质会形成盘状结构。
就算事实确实如此,这个暗物质盘也没有任何理由要与银河系的可见星盘处于一个平面上,而如果暗物质要像地球发射一颗巨型彗星的话就需要满足这个条件。
复仇女神
Randall是一位知名的宇宙学家,因此她的设想当然是可靠的。假如这个模型不会与未来的观测现象相违背,Randall认为她的这个假设至少有一定可能性会导致彗星和小行星数量的增加。
那么,在地质学和古生物学纪录里,有没有任何证据可以支持这种设想呢?虽然这个问题还存在很多争议,并没有结论性的证据显示灭绝事件是周期性发生的。Randall的团队声称这种彗星数量剧增的现象可能会每隔三千五百万年发生一次。有人认为这个说法和历史上大规模灭绝事件的时间基本吻合。
因此,尽管还有很多未知因素,暗物质盘真的是解释大规模灭绝事件最好的宇宙学方案吗?另外一种方案提出,太阳有一个叫做复仇女神的伴星。复仇女神是一个假想的红色或棕色矮星,在距离太阳大约1.5光年的轨道上(环绕太阳)运行。每隔两千五百万年左右,它会运行到距离太阳很近的位置,从而用它的引力作用增强彗星的活跃度。这不是一个毫无根据的假想,因为大多数星系中的恒星都有多个伴星。不过棕色矮星相对来说比较罕见,而且复仇女神还未被观测到。
对我来说,Randal的设想更接近于一个有趣的“what-if”推测而不是一个切实的方案。虽然她的理论模型非常完备而且比初看上去要具体得多,但这里有个不可忽略的问题,没有任何证据显示大规模灭绝事件和地球上火山口形成是周期性发生的。另外,根据Occam’s razor原理,最简单的解释恰恰是最好的,创造出比你实际需要还要多多的暗物质种类绝对不会是一个好主意。
当然啦,这个设想也不是不可能的,而且我们在进行观测时应该考虑到它。更重要的是,这个理论提醒我们代表自然本质属性的基本物理学和宇宙学可能会影响到地球生物的命运。
作者:Konstantinos Dimopoulos是兰卡斯特大学粒子宇宙学学者。
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