撞击事件

天文学上的撞击事件（英语：Impact event）是指地球或其他行星和小行星、彗星等其他天体互相碰撞的事件。根据历史记载，有数百个在特定地区造成死伤以及财物损失的小型撞击事件（包含火流星爆炸）被记录下来。在海洋发生的撞击事件可能造成海啸对海洋和海岸造成损害。最近的一次重大撞击事件发生在公元前700年爱沙尼亚的卡里，形成卡里陨石坑（英语：Kaali crater）。自从撞击事件研究成为现在科学界的显学后，在许多科幻作品中撞击事件是重要的情节和背景知识。许多小天体经常和地球相撞。天体的体积和撞击地球的频率关系是逆相关。 直径约1公里的小行星平均50万年撞击地球一次。较大物体的撞击，例如直径5公里的天体平均大约每一千万年撞击地球一次。最近一次直径10公里以上撞击地球的天体是6500万年前造成白垩纪-第三纪灭绝事件的天体。直径5到10米的小行星平均一年进入地球大气层一次，释放能量约1万5000吨黄色炸药当量，相当于在广岛爆炸的小男孩原子弹。这些侵入的物体一般会在中间层爆炸，且大部分会被气化。直径约50米的小行星平均一千年撞击地球一次，产生的爆炸相当于1908年通古斯大爆炸的能量。目前我们已知有一个直径超过1公里的小行星，(29075) 1950 DA可能在2880年3月16日撞击地球，但是杜林危险指数只估计未来一百年内可能撞击地球的物体，因此对该天体并不适用。直径小于10米的天体被称为流星体，如果落到地球表面则称为陨石。一般预测每年有约500个陨石落到地球表面。但只有约5到6个可被发现并由科学家研究。地球曾经历过周期性的突发灾难性事件，部分是因为大型小行星和彗星撞击造成。数个撞击事件可能是造成剧烈气候变化的原因，并造成大量生物灭绝。月球的形成原因现在一般认为是因为地球形成早期受到巨大天体撞击形成。在早期地球历史中，撞击事件既是创造性，也是毁灭性的。已有学说认为撞击事件为地球带来了水；也有部分科学家认为生命的起源所需要的有机化学物质是随着撞击地球的物体带到地球表面，甚至有说法指某些种类的生命也是这样进入地球，也就是所谓的外源论。这些地球历史的新观点直到近年才出现，主要是因为缺乏直接观察的证据，且陨石坑因为地球风化和侵蚀造成辨识困难。而且造成相当于亚利桑那州旗杆市东方巴林杰陨石坑规模的撞击相当稀少。相反地，人们普遍认为像这样的地形是因为火山活动形成；例如巴林杰陨石坑是因为史前火山活动造成，这是因为该陨石坑西方30公里的火山，圣佛兰西斯科群峰（San Francisco Peaks）让前人做出了不合理的假设。同样地，月球表面的撞击坑也曾被认为是火山活动造成。巴林杰陨石坑直到1903-1905年才被正确判定是陨石坑，且直到1963年才被尤金·舒梅克决定性的研究结果证明。20世纪晚期舒梅克等科学家的研究和太空探索确定了撞击事件和撞击坑在太阳系固态天体的表面是相当常见的地质过程。太阳系中每个被探测过的固态天体都曾被撞击过，因此地球其实并不可能不被其他天体撞击过。20世纪晚期数十年中有大量地球上的撞击坑被辨识出来。其中最大的几个陨石坑包含弗里德堡陨石坑（Vredefort Crater）、索德柏立盆地（Sudbury Basin）、希克苏鲁伯陨石坑和曼尼古根陨石坑。人类首次观测的大规模撞击事件则是发生在1994年的苏梅克-列维9号彗星撞击木星，之后在地球上至今尚未能观测到这样的撞击事件。太空地质学家基于地球近邻月球的表面坑洞形成速率判定自6亿年前至今，地球曾经被至少60个直径5公里以上的天体撞击。这之中最小的撞击能量也有十兆吨TNT 爆炸当量，并留下直径95公里的撞击坑。而曾真正爆炸过的核武器则是前苏联制造的爆炸当量五千万吨TNT的沙皇炸弹。小行星撞击行星除了对地貌、气候和生物造成直接影响以外，最近的研究发现也可以影响产生行星磁场的核心发电机机制，甚至可以摧毁行星的磁层。除了每数千万年发生一次的大型撞击事件以外，有更多的小型撞击事件发生，但留下痕迹规模较小；且地球表面侵蚀作用相当强烈，只有相对年代较近的撞击事件证据会被发现。以下是一些较有名的例子：克洛维斯彗星假说认为约12,900年以前一个大彗星在北美洲五大湖北方劳伦泰冰原（Laurentide Ice Sheet）上空爆炸，甚至撞击该冰原，使整个北美洲陷入大火之中。该理论试图解释为什么北美洲大多数大型动物和北美石器时代文化克洛维斯文化在更新世结束时消失的原因。支持者宣称在北美洲50个克洛维斯文化遗址发现了被火烧焦且富含碳的土层。该假说被部分学者批评不符合古印地安文化人口统计预测。研究撞击事件的专家研究了该假说并提出没有这类撞击事件的结论，尤其是无法找到关于撞击方面的证据。最近的史前撞击则是由包含任职于哥伦比亚大学位于纽约州帕利沙迪斯的拉蒙特－多赫提地球观测所的科学家达拉丝·阿伯特（Dallas Abbott）的全新世撞击工作群所提出的假说。该假说提出在马达加斯加岛南方外海有四个巨大的费南布西尖顶（Fenambosy Chevron），并且包含被来自宇宙撞击影响造成的深海微化石和金属混合物。所有的尖顶地形的尖端都朝向位于印度洋中部，新发现的伯克尔坑。该撞击坑直径29公里，是巴林杰陨石坑的25倍，位于3800米深的海底。 该团队判定曾有一个大型小行星或彗星是在公元前2800-3000年之间撞击地球并产生了高度至少180米的大海啸。这个灾难性的事件可能会影响人类文明的摇篮。如果该撞击和年代撞击的判断正确，那么小行星撞击地球的几率将远高于目前的估计。树轮年代学家麦克·贝利（Mike Baillie）根据古代树轮生长模式判定535–536年极端气候事件是数个时间短暂的（通常5到10年）气温下降模式。在他的书Exodus to King Arthur: Catastrophic Encounters with Comets中他强调四个这样的事件并认为这是因为彗星的碎片撞击地球扬起的尘土遮蔽阳光所致。中国的记录指出，1490年明朝时期在今日的庆阳市曾发生约10000人遭到如下雨的“落石”打死；部分天文学家认为这是一个大型小行星破碎事件。卡米尔陨石坑（Kamil Crater）是经由Google地球的埃及卫星影像发现的；直径45米，最深处约10米。是在3500年以内形成于人烟稀少的西部埃及。该撞击坑于2009年2月19日被意大利科学家文森佐·德米切尔（Vincenzo de Michele）在Google地球的埃及东欧韦纳特沙漠（East Uweinat Desert）影像中发现。马辉卡撞击坑（Mahuika crater）可能是因为一个最近的撞击事件造成。该撞击坑位于新西兰南岛南方外海斯奈尔斯群岛的南方（斯图尔特岛西南约120公里），直径约20公里。经由研究来自Siple Dome的冰核样本，判定该撞击事件约发生在1443年。阿拉伯的瓦巴陨石坑被认为是最近数百年内形成。最有名的有纪录撞击事件是1908年发生在俄罗斯西伯利亚的通古斯大爆炸。该次爆炸事件可能是因为一个小行星或彗星在上空5到10公里高处爆炸，造成2150平方公里之内约8000万棵树倒下。尤金·舒梅克在美国地质调查局任职期间开始估计地球受到外来物体撞击的几率，并在广岛市原子弹爆炸以后约一年建议撞击时产生的能量以小男孩原子弹释放的能量为单位估计。虽然这样的估计可以明确表示撞击规模，但仍有许多撞击事件遭到忽略的理由：地球表面大部分是海洋，且部分陆地并不适合人类等生物居住，以及部分爆炸发生在高海拔区；因此虽然撞击时会发出强光和巨大声音，却不会造成巨大伤亡；但有些会被观察到。著名的例子包含了1947年落在俄罗斯远东滨海边疆区的老爷岭陨石；以及1965年撞击在加拿大不列颠哥伦比亚省瑞福斯多克雪地上的火球。有少数陨石坠落被自动摄影机录下，并可经由计算推估出落点。第一个例子是1959年落在捷克普利布兰的陨石。该次撞击中有两个照相机拍摄到该陨石落下时的火球；这两个照相机的影像被用来推估陨石撞击地点和首度计算出陨石的精确轨道。普利布兰陨石落下之后，其他国家也建立了研究落下陨石的自动观测系统。其中一个就是由史密松天体物理台在1963至1975年在美国中西部进行的“草原网络”（Prairie Network）计划。该计划也观测到一个被称为“失落城市”（Lost City）的球粒陨石，让研究人员得以推算出其轨道。加拿大在1971至1985年也执行陨石观察和发现计划（Meteorite Observation and Recovery Project）。并在1977年发现Innisfree陨石。最后，由发现普利布兰陨石的原始捷克计划衍生出的欧洲火球网络（European Fireball Network），也在2002年计算出轨道和发现“新天鹅堡”陨石。唯一有报告的陨石撞击伤亡事件是1911年埃及的一只狗被奈克拉陨石打死，虽然该报告有争议。该陨石于1980年代被判定是火星陨石。首次人类被陨石打中是发生在1954年11月30日美国阿拉巴马州夕拉科加。有一个重约4公斤的石质球粒陨石撞破了安妮·霍奇斯家的屋顶后撞入她家的起居室，再弹跳至她的收音机上。霍奇斯本人被严重撞伤。有数人宣称曾经被陨石打到，但至今并无明确证据，无法得到决定性结论。1972年8月10日，有一颗流星在美国西南到加拿大的洛矶山脉被许多人目击，这就是1972年白日大火球（The Great Daylight 1972 Fireball）。该流星被一位游客以8厘米彩色录影机在美国怀俄明州大蒂顿国家公园中录影留下影像。该物体体积约有一台小汽车到一间房子大小，并有相当于广岛原子弹的能量，但并未发生任何爆炸。分析后发现该物体距离地表并未低于58公里，并且它掠过地球大气层约100秒，再离开地球大气层回到绕日轨道。在2000年1月18日黑暗的凌晨，有一个巨大火球在加拿大育空的白马市26公里高上空爆炸，照亮当地天空。产生该火球的陨石直径约4.6米，重量约180公吨。该爆炸后来被科学频道节目Killer Asteroids介绍，并有数个住在加拿大不列颠哥伦比亚省阿特林的居民目击并描述该次爆炸。2006年6月7日在挪威观测到一颗陨石掉落在特罗姆斯郡挪德丽莎的瑞瑟达伦（Reisadalen）。虽然目击者一开始报告该次撞击造成的火球相当于广岛市原子弹爆炸能量；但科学家分析撞击地点后认为爆炸能量相当于100到500公吨TNT爆炸当量，相当于小男孩原子弹能量的3% 。2007年9月15日，一颗球粒陨石坠落在秘鲁西南靠近的的喀喀湖的卡蓝卡斯附近村庄（卡蓝卡斯撞击事件）。该陨石落在一个充满水的坑中，并在邻近区域散发大量气体。许多当地居民吸入气体后感觉身体不适，应是撞击后散短时间内散发有毒气体。2009年11月21日有一个火球被南非的警用和交通摄影机拍摄下来。这个可能是流星的物体被认为落在南非和博茨瓦纳边界一带的偏远地区，并可能产生了一次小规模撞击。许多撞击事件发生时在地面上并未被观测到。美国的导弹早期预警卫星在1975至1992年观测到有136个在高层大气中的大型爆炸事件。2002年11月21日期刊《自然》的编辑，西安大略大学的彼得·布朗教授报告了关于美国导弹早期预警卫星8年纪录的研究成果。报告中他指出有300个直径1到10米流星造成的爆炸；并且他预测造成通古斯大爆炸的流星体大约平均400年撞击一次。尤金·舒梅克则预测造成通古斯大爆炸的天体平均300年撞击一次，虽然最近的分析认为他夸大了一个数量级。1994年苏梅克-列维9号彗星撞击木星的事件等于是对人类的一个“警钟”，天文学家们因此开始进行许多寻天计划开始寻找小行星，例如林肯近地小行星研究小组、近地小行星追踪、洛厄尔天文台近地小行星搜寻计划等其他计划，因此大幅提升了小行星的发现率。1998年观测到两颗彗星以相当近的距离接近太阳，第一颗彗星是在当年6月1日，翌日再发现第二颗。NASA网站上的一个影片可看到这两颗彗星接近太阳后，太阳戏剧性地喷发出大量物质（可能和撞击无关）。这两颗彗星应是在撞击太阳表面前就已蒸发。根据喷气推进实验室的科学家泽但尼克·瑟卡尼那（Zdeněk Sekanina）的研究，最近一次真正撞击到太阳表面的事件是一颗“超级彗星”－霍华德-古门-米歇尔彗星（Comet Howard-Koomen-Michels）在1979年8月30日撞击太阳（参见掠日彗星）。2008年10月7日，一个编号2008 TC3的小行星当接近地球时被追踪20小时，并在进入地球大气层时在苏丹上空爆炸。这是首次有物体在进入地球大气层以前被侦测到，而它的数百个陨石碎片散布在努比亚沙漠。2009年7月19日，一位业余天文学家在木星的南半球发现了一个新形成的地球大小黑斑。热红外线分析发现该区域温度较周围高，且在光谱中发现了氨。喷气推进实验室的科学家确定在2009年发生了另一次撞击事件，可能是因为尚未发现的小型彗星或其他以冰组成的天体撞击造成。2010年5月到6月，哈伯太空望远镜的第三代广域照相机拍摄了小行星P/2010 A2和另一颗更小的小行星撞击后的不规则X形残骸影像。过去5.4亿年间已经有五次大型灭绝事件被广泛接受，而且每次平均灭绝地球至少一半物种。规模最大的灭绝事件则是发生在2亿5千万年前，二叠纪结束时的二叠纪-三叠纪灭绝事件，造成地球上90%的生物灭绝；灭绝事件发生后三千万年地球上的生物数量才恢复至灭绝发生前的多样性。可能造成该次灭绝事件的撞击坑其年龄仍有争议，该撞击坑即为贝德奥高地，但该撞击坑是否与灭绝事件有关仍有争议。最近一次的大规模灭绝事件则是巨型陨石于6500万年前撞击地球造成恐龙灭绝的白垩纪-第三纪灭绝事件。至今仍无其他决定性证据可证明其他四个灭绝事件与撞击事件相关。1980年物理学家路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）与他身为地质学家的儿子沃尔特·阿尔瓦雷茨（Walter Alvarez），以及柏克莱加州大学的两位核化学家弗兰克·阿萨罗（Frank Asaro）、海伦·米歇尔（Helen Michel）发现在地壳某特定地层有不寻常的高浓度铱。铱是在地球表面相当罕见的元素，但在陨石中有相对较高的含量。根据年龄有6500万年的“铱地层”（Iridium layer）在全世界的分布以及含量，阿尔瓦雷茨团队估计是因为一颗直径10到14公里的小行星撞击地球。在K-T界线的含铱地层已经在全世界一百多个地方找到。多面体的冲击石英（柯石英）是只在核武爆炸地点或大型撞击事件发生处形成，而该矿物也在全世界30多个地点找到。而在这些地层上找到的煤烟和燃烧的灰烬也是一般值的数万倍。K-T界线地层中异常的铬同位素比例也是撞击理论的强力证据。铬同位素比例在地球上是相当平均的，因此，铬同位素比例异常跟铱含量异常高含量都可排除是火山作用引起。此外，在K-T界线量测到的铬同位素比例相当类似于碳质球粒陨石中的量测结果。因此可能的撞击务是碳质小行星或彗星，而彗星的组成物质相当类似于碳质球粒陨石。这个全球性灾难事件的最可信证据也许是发现了现称为希克苏鲁伯陨石坑的大陨石坑。该撞击坑位于墨西哥犹加敦半岛，是被为墨西哥石油公司工作的两位地球物理学家格伦·彭菲尔德（Glen Penfield）和汤尼·卡马戈（Tony Camargo）发现。两人的报告指出该环形结构可能是一个直径约180公里的撞击坑。其他研究人员发现白垩纪-第三纪灭绝事件仅约数千年就将恐龙消灭，而非先前认为的数百万年。因此大多数科学家认为该次灭绝事件更可能是来自地球之外的撞击事件影响，而非需要更长时间才能影响的火山或气候变化。近年在世界各地已经发现数个年代与希克苏鲁伯陨石坑大致相同的陨石坑。例如英国的银坑陨石坑、乌克兰的波泰士陨石坑、以及印度附近的湿婆陨石坑。这让科学家认为希克苏鲁伯陨石坑是几乎同时发生的数个撞击事件的其中一个，相当类似1994年苏梅克-列维9号彗星分裂后撞击木星的事件。目前仍缺乏铱异常和冲击石英证据支持二叠纪-三叠纪灭绝事件与撞击事件有关，虽然现已发现威尔克斯地陨石坑和贝德奥高地等可能与该次灭绝事件相关撞击坑。在二叠纪晚期所有陆块都聚集为一块超大陆盘古大陆，地球表面剩余部分则是泛大洋。如果该撞击事件是发生在海洋，而非陆地；将会形成较少冲击石英（因为海洋地壳所含的二氧化硅相对较少）等物质。虽然现在普遍认为是一个巨大撞击事件结束了白垩纪，并产生了K-T界线上的富含铱地层，但是其他规模相当的撞击残留物显示并未发生任何灭绝事件，且目前尚无撞击事件和其他造成灭绝事件因素的关连。尽管如此，现在一般相信由撞击事件造成的灭绝事件在地球历史上是随机事件。古生物学家大卫·骆普（David M. Raup）和杰克·塞科斯基（Jack Sepkoski）提出大约每2600万年就会发生一次灭绝事件，虽然很多是较小规模的。这使物理学家理查·A·穆勒（Richard A. Muller）提出假设认为灭绝事件可能是一个假想的太阳伴星“涅墨西斯”（Nemesis）会周期性扰动奥尔特云内的彗星，并使大量彗星进入内太阳系，增加地球被彗星撞击的可能性。的确，在地球早期历史（约40亿年前）中，因为早期太阳系内有大量原行星体等物质，当时的地球频繁受到撞击。这些撞击事件可能是由直径数百公里的小行星引起，产生的能量足以将地球的海洋全部蒸发。直到撞击次数和规模大量减少后，地球上的生命才能演化。如果这样的撞击发生在现代，将会毁灭人类的文明。幸运的是，现在的太阳系内的大型天体已经比以前减少很多，而这样的撞击几率几乎可以说是0；这是因为小行星带和古柏带内的大型小行星或彗星都在稳定的轨道上，并未进入内太阳系，更不可能和地球轨道相交，且没有任何例外。最为人所相信的月球形成理论是大碰撞说，是说地球早期可能曾经和一个火星大小的微型行星相撞。如果这理论成立的话，这将是地球遭受过最强烈的撞击。一些行星特殊的自转和自转轴倾斜角可能也和此有关，例如金星的逆行自转和天王星极大的自转轴倾斜角都被认为可能是受到巨大的撞击，而这也符合目前的太阳系和行星形成理论。但目前在金星和天王星仍缺乏相关证据可以证明巨大撞击事件使行星的自转模式改变。撞击事件经常被认为是造成人类文明终结的情景。2000年发现杂志列出了可能的20个会造成人类文明终结的事件，撞击事件被列为第一，即最可能发生。直到1980年代以前这个议题长期不受重视，直到发现了希克苏鲁伯陨石坑之后，而苏梅克-列维9号彗星撞击木星以后让大众对此议题更加重视。虽然太空星体撞击地球的机会不高，但对社会大众仍甚具影响，而不少流行文化产物中亦描述过撞击事件。一个由皮尤研究中心和史密森尼杂志于2010年4月21至26日的调查发现，有31%美国人相信小行星将于2050年撞击地球，但也有61%美国人不相信。许多科幻小说的情结也是以撞击事件为中心。这其中最畅销的可能是拉瑞·尼文和杰瑞·普耐尔合著的小说《魔王之锤》（Lucifer's Hammer）。亚瑟·查理斯·克拉克的小说《与拉玛相会》的内容则提到一个小行星在2077年撞击意大利北部，之后建立了太空防卫计划（Spaceguard Project），并且发现了太空船拉玛号。1992年美国国会驱使NASA建立了寻找可能撞击地球小行星的太空警卫巡天计划，名字就来自于该小说中的计划名称。这使克拉克得到灵感，于1993年出版了《上帝之锤》（The Hammer of God，或译为天神之锤）。至于和传统撞击事件故事情节不同的小说则是杰克·麦戴维（Jack McDevitt）于1999年出版的Moonfall；该小说内容则是一个巨大的以星际速度运行的彗星撞击并摧毁月球的一部分，而撞击后残骸即将撞击地球。尼文和普耐尔于1985年合著的小说Footfall内容则是外星生物引起的行星际战争后果是引起大规模的小行星撞击地球，产生许多大型撞击坑，许多生物面临灭绝。儒勒·凡尔纳在他的小说《太阳系历险记》（Off on a Comet）则提到行星之间的撞击。罗伯特·海莱因的小说怒月（The Moon is a Harsh Mistress）则是月球上的反抗军以陨石当作武器攻击镇压的地球政权。同样地，在科幻影集巴比伦5号（Babylon 5，或译为五号战星）的内容则是南尔星和半人马星之间的战争中半人马星使用了武器系统"Mass Drivers"推动一颗小行星撞击南尔星造成该颗行星上大规模的生态破坏，使战争立即结束。一些灾难片也以撞击事件为背景：1951年电影当世界开始毁灭内容是两个行星位于和地球撞击的轨道上，较小的行星从地球近处经过，引起极大的灾难；接着是较大的行星直接撞击地球。1979年电影地球浩劫的内容是一个较小的小行星碎片和另一个较大的直径8公里小行星撞击地球，美国和前苏联的绕地球轨道核武发射平台发射核武射向小行星希望能改变小行星轨道化解危机。1998年则有两部试图阻止撞击事件发生的美国电影上映；分别是试金石影片的世界末日和派拉蒙电影公司以及梦工厂的彗星撞地球，分别是要阻止小行星和彗星撞击。两部影片的内容都是以太空飞行器送核武摧毁天体。2008年美国广播公司的迷你影集月殒天劫内容则是一个破碎的棕矮星碎片撞到月球，使月球进入与地球撞击轨道。2011年电影世纪末婚礼亦以浪漫的美术风格描述一次导致世界末日的星体撞击。2016年动画电影你的名字则是近地彗星彗核分裂砸落村庄而造成的重大灾害。史克威尔艾尼克斯所生产广为人喜爱的RPG游戏最终幻想VII的游戏情节则围绕着一个迫切的撞击事件。游戏中的主要反派赛菲罗斯会使用强力的黑魔术使一颗小行星轨道改变至和游戏中的盖亚星相撞的轨道。游戏者必须要找到与黑魔术一样强大的白魔术以改变小行星轨道。知名的太空生存恐怖游戏死亡空间则是以一颗行星的一大块残骸作结尾。该残骸是为了采矿而以重力控制在轨道上，但因为失去重力控制而脱离轨道。该撞击使行星上的采矿区被毁灭，甚至使行星的板块分离。圣经对哈米吉多顿的预言包含了撞击事件。圣经中的茵陈预言暗示彗星或小行星撞击地球使地球大气层产生化学变化。理论中可能的发展是地球大气层因为小行星或彗星进入大气层甚至撞击地球的“热震波”使地球大气层产生化学变化；使氧和氮产生反应形成氮氧化物，造成酸雨。圣经中茵陈使地球上三分之一饮用水变苦，无法饮用也许可用以上理论解释。