這4大災難可能會毀滅地球

本文原載於《環球科學》，轉載請聯繫授權。

曾經的大災難還會再度發生，只是我們不知道會是何時。

撰文 ?尼古拉·瓊斯（Nicola Jones）

翻譯?劉榮

十萬年前，莫納羅亞火山（Mauna Loa）的部分山體從夏威夷島斷裂並沉入太平洋，掀起的海浪與埃菲爾鐵塔等高，淹沒了附近的島嶼。那樣的巨型海嘯並不是一起孤立的事件：過去4萬年間，僅在北大西洋就發生過至少10起規模超過100立方千米的大型山崩，每次都有能力製造10到100米高的海浪。這樣的海嘯註定還會發生，只是發生在明天還是一萬年以後，誰也說不準。

2013年1月，世界經濟論壇（World Economic Forum）發布的報告中提到，那些低可能性、高危害性的威脅，很多時候都是由人類活動引起的。然而自然同樣擁有難以預測的威懾力。地質記錄記載了從小行星撞擊、超級火山爆發到伽馬射線爆等小概率事件的證據。這裡，我們列舉出一些可能導致地球生命大滅絕的地球或宇宙事件。

超級火山爆發

地球目前正處在超級火山活躍期之中。在過去的1350萬年間，有過不少於19次的超級火山噴發，每次都噴出超過1000立方千米的土石，足夠將整塊大陸蓋上數厘米厚的塵埃，使地球進入「核冬天」。最近的一次爆發是74000年前在印度尼西亞多巴，科學家認為，正是這次災難引起了最近的一次冰期，並使當時的人口數量銳減至10000人。有研究預測，在未來460～7200年之內，有1%的幾率會發生超級火山噴發。

世界上最年輕且最活躍的4大超級火山系統分別為：印尼的多巴（Toba）、義大利的坎皮佛萊格瑞（Campi Flegrei）、美國西北部的黃石（Yellowstone）以及紐西蘭的陶波（Taupo）。為了監測海嘯和地震群（一連串的小型地震能昭示地下岩漿的移動），這4座火山都處於科學家的監控之下，這樣能時常提供預警。但沒人知道每次火山活動的結果：僅僅只是噴出一股氣流，還是更危險的大規模火山熔岩噴發？俄勒岡州立大學的火山學家肖·德·席爾瓦（Shan de Silva）表示：「如果火山正在醞釀什麼，我們會提前數月、數天或者數小時獲得預警，但我們無從得知事件的規模會有多大。」

為了回答這一問題，科學家正在鑽探坎皮佛萊格瑞火山噴口的核心，該火山被認為是最有可能發生下一起大規模噴發的火山之一，火山口有13千米寬。自1969年起，坎皮佛萊格瑞的地面隆起了將近3.5米，科學家急切地想知道，罪魁禍首是地下蒸汽還是岩漿池。此前，火山口的數次火山活動使得地表隆起了數米或更多，而科學家認為，大規模的火山活動會在數十年或數百年內發生。為了研究這種風險到底有多大，坎皮佛萊格瑞的科學家計劃在火山口進行深度超過3000米的鑽探，儘管有些科學家擔心這樣的鑽探會引發地震或者噴發。

坎皮佛萊格瑞火山。圖片來源：Voce di Napoli

研究目標之一就是檢查火山口下面的岩漿池：岩漿池離火山口越近，熔融物質越多，超級火山噴發的幾率就越大。通過地震研究來描述這些岩漿池很困難，而且誤差範圍很大。德·席爾瓦表示：「我們真是在黑暗中探索。」比如，科學家估計黃石地下的岩漿有10%～30%是液體，不足超級噴發所需要的50%。然而，美國地質調查隊黃石火山觀測站主任雅各布·勞文斯騰（Jacob Lowenstern）警告，黃石地下的熔融岩漿仍舊可以引起噴發，而且其強度可能是華盛頓州聖海倫斯火山1980年那次噴發的數倍。

勞文斯騰認為，對坎皮佛萊格瑞火山的鑽探，並測量溫度和岩石導磁係數等數據，將有助於科學家對岩漿池進行地震成像研究。他說：「這就跟病人看病一樣，有時需要做個切口檢查，如果我們想要成功地為地球內部成像，我們也需要鑽探火山。」至於鑽探所帶來的危險，勞文斯騰認為該項目帶來的危險將是最小的。2012年12月，坎皮佛萊格瑞的研究團隊已經安全完成了最初的500米測試井。地震學家也在加利福尼亞州長谷火山口（Long Valley Caldera）鑽了一個類似的井，這個在76萬年前噴發過的火山有著與黃石火山一樣的毀滅力量。

在對火山系統有了更多了解之前，人類社會必須接受，超級噴發的威脅是確實存在的，且並不遙遠。勞文斯騰表示，儘管近年發生的機會很小，但「理論上還是有可能」。

生化危機

儘管病毒和細菌的名聲更響亮，其實真菌才是地球生物的最大殺手。據調查，真菌類造成了70%的全球性和地區性滅絕事件，而且現在正威脅著兩棲動物、蝙蝠和蜂類。19世紀40年代，愛爾蘭土豆大饑荒顯示了這種病原體有多大的破壞性。當時，致病黴菌（Phytophthora infestans，一種結構上與真菌類似，且時常歸於真菌類有機體）消滅了愛爾蘭多達3/4的土豆作物，導致100萬人餓死。

馬鈴薯疫病現在仍然是一個威脅：13_A2，一種高致病性黴菌，至今仍在歐洲和北非肆虐。根據2009年估計，在全球範圍內，黴菌每年造成約67億美元的損失。牛津大學植物病理學家莎拉·古爾（Sarah Gurr）估計，最可怕的土豆黴菌理論上每年能使13億人失去食物。其他主要農作物也面臨相同的威脅，比如稻瘟病（Magnaporthe oryzae，致病菌，後同）、玉米黑粉病（Ustilago maydis）、大豆鏽病（Phakopsora pachyrhizi）和小麥桿鏽病（Puccinia graminis）。名為UG99的莖鏽病超級菌株（stem-rust superstrain）近年來在非洲部分地區使小麥減產80%。

古爾表示，如果5種主要糧食作物同時遭受真菌爆發的影響，全世界超過60%的人口將面臨饑荒，「這會是世界末日，但不太可能發生，只會出現在電影里」。賓夕法尼亞州立大學的動物學家戴維·休斯（David Hughes）認為，恐怖分子可能利用真菌對重要經濟作物進行大規模破壞活動。比如上世紀80年代，一場可能是蓄意的感染消滅了巴西北部的可可作物，改變了這個國家的人口結構和生態環境，比如迫使民眾從絕收的農田遷往城市，並且破壞更多的雨林。他說，「如果你想破壞世界的穩定，你可以輕易地把橡膠枯萎病引入東南亞」，這會對全球政治與經濟產生巨大影響。

古爾表示，由於鼓勵農民種植單一高產作物，限制植物的抗病基因多樣性，現代農業使得社會在應對農業危機上更加脆弱。她說：「我們搞砸了與病原體之間的軍備競賽，這使得我們正處於危機的邊緣。」

科學家估計，全球有150萬到500萬種真菌，而只有10萬種是已知的。自1995年，新型的植物及動物真菌感染報告數上升了十倍。古爾指出，氣候變化或許是一個罪魁禍首。

人類同樣也會受到感染。過去十年，一種名為隱球菌（Cryptococcus gattii）的熱帶真菌適應了更冷的地方，而且在此興旺發達起來，並侵入北美洲西北部太平洋沿岸，在2010年感染了大約280人，數十人死亡。儘管真菌並不會像病毒一樣容易在人類之間傳播，而且抗真菌藥物能夠有效地處理大多數感染，但還是有擔心的理由。真菌一直在進化，一旦它們在一個生態系統中站住腳，就幾乎不可能清除它們。

據此，專家們說真菌沒有得到學術界和政府的足夠重視。英國帝國理工學院突發疾病專家馬修·費舍爾（Matthew Fisher）說：「如果一次突然的真菌感染殺死了很多人，我會非常驚訝。但這並非不可能，在這些問題上，小心駛得萬年船。」

來自太空的災難

太空對地球有著很多威脅。太陽時常爆發太陽耀斑，能在電纜里產生強電流而燒壞電力網路。最近的一次超級太陽風暴發生在1859年，它點燃了電報機；如今，一場同等規模的太陽風暴能夠摧毀衛星，使電力網路癱瘓數月或更久，造成數萬億美元的經濟損失。

太陽耀斑。圖片來源：Wikipedia

美國堪薩斯州華盛本大學的天文學家布萊恩·托馬斯（Brian Thomas）與堪薩斯大學的宇宙學家阿德里安·梅洛特（Adrian Melott）共同表示，就算比公元774年襲擊地球的太陽耀斑大20倍，「這也不會是一個大規模滅絕事件，但對於我們這種過度依賴科學技術的文明來說，這會使數億人喪生，並使我們倒退150年」。幸運的是，我們有辦法避免最壞的場景發生：工程師可以通過保險設施或者在太陽風暴來襲之前斷電來保護電力網路。

另外的大規模災難就是大型彗星或者小行星的撞擊。6500萬年前，一顆直徑10千米的小行星撞擊地球，引發了白堊紀末期的生物大滅絕事件；直徑兩千米大小的隕石就有能力造成局部範圍內的生物滅絕，歷史上每百萬年就會來一兩次。天文學家正努力尋找並追蹤地球附近的小行星，科學家也在研究如何躲過任何真正可能出現的威脅。

比天體碰撞幾率更小，卻更加危險且無法躲避的是，來自近距離伽馬射線爆的輻射衝擊波。這類來自太空的輻射，最可怕的就是「短而強」的伽馬射線爆，這是由兩個黑洞，或兩顆中子星，或者兩者都有的劇烈融合引起的。如果此類伽馬射線爆在200秒差距（1秒差距=3.2616光年，不到銀河系直徑的1%）以內的距離上直射地球，其高能輻射能使臭氧層消失30%，十年都無法恢復，讓地球遭遇毀滅性打擊。這樣的事件（估計大概每3億年發生一次）會使達到地面的紫外線輻射量翻番，殺死浮游植物，而浮游植物是構成海洋食物鏈的基礎。

天文學家無法預知此類小概率災難。中子星又小又暗，完全無法確定我們是否在其打擊距離之內。托馬斯表示：「我們沒法看到它是否會降臨。」在一項尚未發布的研究中，他預計此類事件會對農作物的紫外線傷害增加60%，導致糧食減產60%。

而在2000秒差距的距離上，由大質量恆星坍縮引起的「長期而溫和」的伽馬射線爆，同樣能導致滅絕事件。不過，此類事件比「短而強」的伽馬射線爆更不容易發生，而且更容易預先識別，因為它們來自明亮巨大的恆星。距離地球2500秒距差的WR104是一個進入生命周期晚期的雙星系統，它在幾萬年之內隨時可能爆炸，儘管它的伽馬射線束不太可能襲擊地球。

梅洛特、托馬斯和同事認為，伽馬射線爆以前可能襲擊過地球，他們指出，4.4億年前的奧陶紀末期生物大滅絕就是伽馬射線爆引起的，有些生物是被紫外線暴晒殺死的，另一些則被其製造的二氧化氮霧霾消滅了——二氧化氮霧霾會阻擋陽光。這解釋了為什麼有些生物在隨後的全球變冷發生之前就滅絕了，而且這也符合生物滅絕的規律，就是在海洋生物中，死亡數最多的也是浮游生物和海水上層生物。

托馬斯說，他不會因為這些潛在的災難而夜不能寐，然而，他「已經在地下室存放了一些罐頭食品」——對於任何災難來說，這都是明智的準備。

海下滑坡

8000年前，有一塊蘇格蘭大小的、攜帶著水下沉積物的地塊從挪威海岸坍塌，加速沉入海底。這次斯托雷加（Storegga）滑坡引發了海嘯，掀起的海浪比附近的設得蘭群島（Shetland Islands）高出至少20米，當它襲擊北歐沿岸時，可能摧毀了沿海的不少聚居部落，在海床上留下了綿延300千米長的傷疤。英國南安普頓大學的沉積物學家彼得·塔林（Peter Talling）正主持一項評估此類滑坡（水下大量的沉積物累積，導致海洋大陸架邊緣崩塌，類似雪崩）對英國的威脅的研究，他說：「這絕對是大事件，很大的那種。」

英國不是唯一擔心海下滑坡的國家。2008年，美國地質調查局（USGS）的地球物理學家烏里·騰·布林克（Uri ten Brink）開展了一項研究，探索了可能在美國東海岸引起海嘯的因素，而且在東海岸，有些核電廠處於這些海浪的襲擊範圍內他表示：「美國也有些地方可能發生海下滑坡，這些地方的沉積物比斯托雷加多很多。」騰·布林克表示，這樣的地區包括阿拉斯加州南部海岸、亞馬孫河口、尼日三角洲和尼羅河三角洲。較小規模的滑坡更容易發生，並且仍能造成很大的局部災難，而且發生時常常沒有預兆。1998年，一場相對較小的地震（震級7）引發了一場水下滑坡，製造了海浪高達15米高的海嘯，海嘯襲擊了巴布亞紐幾內亞，導致2200人死亡。

科學家表示，對海洋滑坡危險進行量化很困難，尤其是大的滑坡。騰·布林克說：「關於小概率事件的信息非常少，我們只能儘力去研究。」

本文作者?尼古拉·瓊斯是加拿大渥太華的一位自由撰稿人。

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