撞击地球的快速移动的大块肯定会引起块灭绝事件。 但是,这种理论需要强有力的证据来证明周期性影响,而地球似乎没有这种影响。 图片提供:Don Davis / NASA。

灭绝是周期性的吗? 而且我们应得一个吗?

6500万年以来,撞击消灭了地球上所有生命的30%。 可以再要一个吗?

“没有证据就可以断言,没有证据就可以驳回。” -克里斯托弗·希钦斯(Christopher Hitchens)

6500万年前,一颗大约五到十公里宽的小行星以每小时超过20,000英里的速度撞击地球。 在这场灾难性的碰撞之后,被称为恐龙的巨型庞然大物被消灭了,这些巨兽在地球表面上占据了超过一亿年的历史。 实际上,当时地球上所有物种中约有30%被消灭了。 这不是地球第一次被这样的灾难性物体撞击,而且鉴于那里发生的一切,它可能不会是最后一次。 已经考虑了一段时间的想法是,这些事件实际上是周期性的,是由太阳通过银河系的运动引起的。 如果是这样的话,我们应该能够预测下一个何时到来,以及我们是否正处于风险急剧增加的时代。

受到巨大的快速移动的碎片的打击总是很危险的,但是在太阳系初期,这种危险最大。 图片来源:NASA / GSFC,本努的旅程-重磅轰炸。

总有灭绝的危险,但关键是要准确地量化这种危险。 宇宙轰炸对我们太阳系造成的灭绝威胁通常来自两个来源:火星与木星之间的小行星带,以及海王星轨道以外的柯伊伯带和奥尔特云。 对于小行星带来说,它是恐龙杀手的可疑起源(但不确定),随着时间的流逝,我们被大物体撞击的几率大大降低。 这有一个很好的理由:火星和木星之间的物质会随着时间的流逝而枯竭,没有任何补充机制。 我们可以通过看几件事来理解这一点:年轻的太阳系,我们自己的太阳系的早期模型,以及没有特别活跃的地质结构的大多数无空气的世界:月球,水星以及木星和土星的大部分卫星。

月球侦察轨道器最近拍摄了整个月球表面的最高分辨率视图。 玛丽亚(较年轻,较暗的地区)的月牙洼明显不及月球高地。 图片提供:NASA / GSFC /亚利桑那州立大学(由I. Antonenko编写)。

我们太阳系中撞击的历史实际上是写在月球等世界的面孔上的。 月球高地所在的地方-较亮的地点-我们可以看到长期存在的陨石坑历史,其历史可以追溯到40亿年前的太阳系最早时期。 有很多大的陨石坑,里面的陨石坑越来越小:证据表明,早期的撞击活动水平非常高。 但是,如果您查看黑暗区域(月球玛丽亚),则可以看到内部的陨石坑少得多。 放射性测年表明,这些地区中的大多数都存在3到35亿年之久,即使相差悬殊,陨石坑的数量也要少得多。 最古老的地区位于月球上最大的母马Oceanus Procellarum中,只有12亿年的历史,并且火山口最少。

这里显示的大盆地,Oceanus Procellorum,是所有月球玛丽亚中最大的盆地,也是最年轻的盆地之一,这一事实证明它是最不凹陷的盆地之一。 图片来源:NASA / JPL / Galileo航天器。

从这些证据中,我们可以推断出随着陨石坑率的下降,小行星带逐渐变得越来越稀疏。 领先的思想流派是我们还没有达到它,但是在接下来的数十亿年中的某个时候,地球应该经历其最后的小行星撞击,如果世界上还有生命,那么最后一次灭绝是此类灾难引起的事件。 今天,小行星带的危险性要比过去小。

但是奥尔特云和柯伊伯带是不同的故事。

柯伊伯带是太阳系中数量最多的已知天体的所在地,但是,奥尔特云更微弱,更遥远,不仅包含更多的云,而且更容易受到像另一颗恒星一样经过的质量的干扰。 图片提供:NASA和William Crochot。

在海王星以外的太阳系之外,还有巨大的潜在灾难。 成千上万个(即使不是数百万个)大的冰块和岩石块在我们太阳周围的一个微弱的轨道上等待,那里有一个过往的质量(如海王星,另一个柯伊伯带/奥尔特云物体或一个过往的恒星/行星)。引力破坏它的潜力。 破坏可能有许多结果,但其中之一就是将其抛向内部太阳系,在那里它可以像一颗亮彗星一样到达,但也可能与我们的世界相撞。

每隔3100万年左右,太阳就越过银河平面,越过银河纬度上密度最大的区域。 图片来源:NASA / JPL-Caltech / R。 伤害(主要星系图),由Wikimedia Commons用户Cmglee修改。

与海王星或柯伊伯带/奥尔特云中其他物体的相互作用是随机的,并且与我们银河系中发生的任何其他事件无关,但是有可能穿过一个富含恒星的区域,例如银河盘或我们的一个旋臂-可能会增加彗星风暴的几率,以及增加彗星撞击地球的机会。 当太阳在银河系中移动时,会有一个有趣的怪异轨道:大约每3100万年左右一次,它穿过银河平面。 这只是轨道力学,因为太阳和所有恒星都遵循银河中心周围的椭圆路径。 但是有人声称,有证据表明在同一时间尺度上有周期性的灭绝,这可能表明这些灭绝是由每3100万年的一次彗星风暴触发的。

在各种时间间隔内灭绝的物种的百分比。 已知最大的灭绝是大约2.5亿年前的二叠纪-三叠纪界线,其成因尚不清楚。 图片提供:Wikimedia Commons用户Smith609,数据来自Raup&Smith(1982)和Rohde and Muller(2005)。

这看似合理吗? 答案可以在数据中找到。 我们可以看看化石记录所证明的地球上的主要灭绝事件。 我们可以使用的方法是计算在任何给定时间存在的属数(在对生物进行分类时,比“物种”通用一个步骤;对于人类来说,高智人中的“人”是我们的属)。 得益于沉积岩中发现的证据,我们可以追溯到超过5亿年的时间,这使我们能够看到在任何给定间隔中既存在又死亡的百分比。

然后我们可以在这些灭绝事件中寻找模式。 从数量上讲,最简单的方法是对这些循环进行傅立叶变换,并查看模式出现在哪里(如果有的话)。 例如,如果我们每1亿年看到一次大规模灭绝事件,而每次都有该确切时期的属数大大减少,则傅立叶变换将以1 /(1亿的频率)出现巨大的峰值。年份)。 因此,让我们开始吧:灭绝数据显示了什么?

一种生物多样性的度量,以及在任何给定时间存在的属数变化,以识别过去5亿年中最主要的灭绝事件。 图片来源:Wikimedia Commons用户Albert Mestre,来自RA Rohde和RA Muller的数据

有一些相对较弱的证据表明出现了1.4亿年的峰值,而另一个稍强的峰值为6200万年。 橙色箭头所在的位置,您可以看到3100万年的周期发生在哪里。 这两个尖峰看起来很大,但这仅与其他尖峰相对,它们完全无关紧要。 从客观上讲,这两个峰值有多强,这是我们周期性的证据?

该图显示了过去5亿年灭绝事件的傅立叶变换。 E. Siegel插入的橙色箭头显示了3,100万年的周期适合的位置。图片来源:Rohde,RA&Muller,RA(2005)。 化石多样性的循环。 自然434:209-210。

在大约5亿年的时间范围内,您只能在其中适应3种可能的1.4亿年大灭绝,并且只能适应8种可能的6200万年大灭绝。 我们所看到的与每1.4亿或每6200万年发生一次的事件并不吻合,但是如果我们看到过去的某个事件,那么过去或将来发生另一起62或1.4亿年的事件的可能性就会增加。 但是,正如您可以清楚地看到的那样,没有证据表明这些物种灭绝的周期为26–30百万年。

如果我们开始研究在地球上发现的火山口和沉积岩的地质组成,那么这个想法就完全瓦解了。 在地球上发生的所有影响中,不到四分之一来自来自奥尔特云的物体。 更糟糕的是,在地质时标(三叠纪/侏罗纪,侏罗纪/白垩纪或白垩纪/古近纪边界)之间的边界以及与灭绝事件相对应的地质记录中,只有6500万年前的事件显示了特征灰分和-与我们产生重大影响的粉尘层。

白垩纪-古近纪的边界层在沉积岩中非常不同,但正是灰烬的薄层及其元素组成,使我们了解了造成大规模灭绝事件的撞击源的外星起源。 图片来源:James Van Gundy。

大规模灭绝是周期性的这一观点是一个有趣且令人信服的观点,但事实证明还没有。 太阳穿过银河平面会引起周期性撞击的想法也说明了一个很好的故事,但是同样,没有证据。 实际上,我们知道,每隔五百万年左右,恒星就会到达奥尔特云的范围之内,但是目前,在这些事件之间我们之间的距离一定很远。 在可预见的未来,地球并没有增加来自宇宙的自然灾害的风险。 取而代之的是,似乎我们最大的危险是由一个我们都惧怕的地方构成的:对自己。

凭借《爆炸》的开始,现在在《福布斯》上发表,并在我们的Patreon支持者的支持下在《中等》上重新发布。 伊桑(Ethan)撰写了两本书,《超越银河》和《 Treknology:从Tricorders到Warp Drive的《星际迷航》。