通識導賞:隕石撞地球純屬虛構? 科學拆解Don't Look Up瘋狂劇情

文章日期:2022年01月16日

【明報專訊】如果一顆足以造成人類滅絕的彗星在6個月後就會撞向地球,你會怎麼打算?發現這顆彗星的博士生决定上報教授,教授計兩計得知它將撞向地球,兩人被安排見美國總統,總統因為有利選情由懶理到重鎚出擊,誰知要把核武射上太空之際,科企老闆介入叫停,說撞得唔好嘥,不如先在上面採採礦,科學家只好看着死期一天天接近……電影Don't Look Up由一眾荷里活巨星擔演,以荒謬喜劇諷刺永不正視真正問題的人類,已無藥可救,有人看得拍案叫絕,有人覺得劇情誇張空洞,而中大物理系高級講師湯博士(湯兆昇)就戳破,情節雖亂來,仍有幾分真。

隕石「自古以來」有記載

6600萬年前恐龍滅絕,科學家相信是由直徑十公里大的小行星撞擊地球造成,撞擊引發大火、海嘯,大量灰塵釋放到大氣層,不見天日,令地面氣溫下降,最終令地球75%生物滅亡。2013年俄羅斯西南部城市車里雅賓斯克(Chelyabinsk)曾發生隕石撞地球傷人事件,一顆直徑20米的隕石在空中爆炸,衝擊波震碎3,600座樓的窗戶,約1,200人受傷。莫名其妙從外太空飛來橫禍,湯博士說古代早有記載,「《春秋公羊傳》記載『恆星不見,夜中星霣如雨』,那便是流星雨;宋代《夢溪筆談》亦有紀錄,一粒隕石掉下來燒了一家人的籬笆」,「在西方,古希臘、中世紀的概念是大氣層以下的世界就是人間,以上的世界就是天堂,而天堂是不變和完美的,不會有古靈精怪的東西走出來,所以他們覺得流星是大氣現象,是大氣層摩擦力產生火球,這也想對了一半,但未想到是從外太空飛入來。」

他解釋隕石撞地球很常見,愈細粒的隕石,落下地球愈頻繁。「我們平時都會見到流星,就算沒流星雨,在漆黑環境躺地上,每小時都可能見到兩三粒,全球計一年大概掉下了幾萬噸。」不過太小的隕石在大氣層已燃燒殆盡,不會傷人。

隨手計出軌迹邊有咁易

從天而降有機會造成災難的,可以是小行星或彗星。「繞太陽旋轉的石質或金屬小天體稱為小行星,當小行星跟太陽最近那點的距離,是地球與太陽的距離1.3倍以內,就會定義它是Near-Earth object(NEO)」,直徑大過1公里的小行星撞擊地球,可引發全球性災難,「而大過1公里的NEO透過不同天文台或衛星,已差不多都找到(觀測到)了。可造成大規模危險的小行星通常大過140米,而達140米以上、1公里以下的,現已發現接近一萬個,但仍然很多都未找到,發現的數字正快速增加。」火星及木星軌道之間有個小行星帶,「小行星之間互相有引力,大行星有時會以引力扯住它們,令它們甩出軌道外,長時間會走出原本的軌道,進入地球的軌道以內,但這不是突然發生,而是需要一段時間。」

憑幾天觀測 難估彗星軌迹

可是電影中即將撞上地球的是一顆5至10公里大的彗星,要預測彗星的軌道,可就不容易了,「彗星可能從太陽系外圍很遠的地方飛入來,我們以前可能從未見過它。」彗星如何產生?「太陽系形成時,太陽發熱,來自太陽的輻射和粒子將氣體及較微小的石、冰塊推開到太陽系外圍,它們可說是太陽系形成之後的殘餘物資」,彗星多雪和乾冰,其軌道大多數是長長的橢圓形,可能幾萬年才繞進太陽系一次,亦因此很難預測它的去向,「也有短周期的彗星如哈雷彗星,每幾十年就會回來一次。」隕石有幾危險,視乎其大小、速度造成的能量,以及撞上地球的機率(見右表),「一般來說,近地小行星撞來的速度是每秒鐘十幾公里,相當於一秒由西環到柴灣;而彗星從太陽系外圍飛入來,可達每秒60、70公里。但彗星數目少,撞擊機會遠少於小行星。

若只知彗星幾天軌迹,佔其長橢圓軌道僅很小部分,難憑此準確預測其去向,「別以為兩粒天體相撞好容易,就算計到好準確其軌道會與地球相交,只要該天體跟地球經過軌道交點的時間差了幾分鐘,就會互相錯過,那麼準確的計算,不可能靠一兩星期的數據做到。」

射核彈推開隕石 真係得?

隕石半年內就會襲地球的話,如電影裏動用核武射上太空又是否有效?這確是科學家想過的法子,不過並非把隕石射爆,假如十公里大的天體爆至四分五裂,變成幾塊一公里大的巨石掉落,地球生物存亡同樣凶多吉少。湯博士說:「現時科學家覺得比較可行的兩個方法,一個叫kinetic impactor(動能撞擊器),撞隻太空船撞落去把小行星推開。」NASA正進行一個名為DART(Double Asteroid Redirection Test)的實驗,太空船剛在兩個月前升空,「實驗以兩粒互相繞對方旋轉的雙子小行星為對象,有一粒約780米大,另一粒160米大,太空船會撞落小的那粒,看看能否影響小行星偏離原有軌道。這個實驗變數很大,例如小行星物質有幾鬆散?有些小行星的物質好似亂石堆,可能不是很受力。」而計劃開宗明義是為防止隕石撞地球造成災難而開發的技術,「有機會造成災難的天體(potentially hazardous object,PHO)的定義是粗略計到它會在地球範圍750萬公里經過,750萬公里相當於地球與太陽距離的5%,其實是很大的距離,地球直徑只有1.3萬公里,已隔了幾百個地球。」不過以危機分析而言,即使距離遠,碰撞機會不是很高,但若撞擊能毀滅地球,亦需留意。

太空船撞歪小行星軌道實驗

NASA強調目標小行星現時對地球並沒有威脅,只是作為「完美試驗場」,實驗也不會影響地球,另外DART計劃資料亦提及據現時所知,未有大於140米的小行星有顯著機會撞向地球,不過估計截至2021年10月,這類小行星只有4成被發現。而太空船預計將於今年9月尾可對目標進行實驗。

湯博士說,想要用太空船撞幾百米大的小行星推開它尚有可能,「但如果它有一兩公里大,已是好難搞。」另一可行方法,就是如戲中以核彈射向該天體,看能否影響它的軌道,但命中率是否很低?「是很難的,如果打算精準地把天體推開少少,有人計過爆炸的位置要掌握得很準,把隕石燒得很高溫,爆出碎片,以此噴發來把它推開。但要控制太空船載住核彈在精準的範圍爆炸,加上目標天體亦是移動中,可能要掌握在幾分之一秒間爆炸,才可產生最大推力,所以風險很大。」一般太空計劃籌謀時間以年計,如像電影中僅數月時間準備,也是一場賭博。

採礦野心非純屬虛構

戲中到美國總統終於決定動用核武的危急關頭,科企BASH老闆竟又摻一腳攔下行動,說發現天體上有各種稀有金屬,於是貪心地先派新研發的機械人上去開採,這片野心倒不是來自編劇空想,「我們向來都知道小行星上有很多稀有元素。6600萬年前小行星撞落地球其中一個證據便是,在恐龍仍存在的白堊紀及恐龍消失的近古代,交界有一層沉積層,當中的銥元素在地面好少有,在這些沉積層發現的銥卻比正常高很多倍,可知不是地球本來就有,而是小行星撞擊帶來。」為何小行星多稀有金屬?「地球初形成時都有這些金屬,但因重金屬的密度大,就如水溝油,水比油的密度高便沉底,於是在地球還是高溫熔解的時候,較重的金屬就沉到地球中心,而輕的就在地表。不過因為小行星細粒,形成過程中沒此引力分離機制,令不同地方有不同物質分佈,所以表面都有重元素。」這幾十年來到小行星採礦也成為一些人的夢想,「但我們現時科技還在研究撞偏一點小行星的軌道,更沒可能上去鉗住碎片和帶返地球。」

幻想曲的諷刺意味

「電影去到尾已是幻想曲。」問湯博士會否有「職業病」,一邊看一邊覺得太誇張,他說看到男主角一下子就計出彗星軌迹時,的確不免這樣想,不過他與記者也會你一言我一語重溫抵死劇情。「我想故事的諷刺在於,科學家踏踏實實由基礎科學開始觀測、計算軌道,但做數據的人(戲中科企老闆)卻說到一個人幾時死都計得出,我想它是指西方社會有一班人,信電腦、AI的程度是不問理由,總之有大數據就什麼都預測到,自信爆晒棚,不理現實是否可行,不信傳統的科學,諷刺這種極端的電腦科技發展。」

會否突然飛來一粒彗星終結人間亂象,終究難以確定。記者心存僥倖,問問湯博士,既然太陽系誕生之初的「垃圾」形成彗星,恐龍滅絕已是6600萬年前了,經過那麼久,太陽系亂飛的垃圾應該少很多了吧,我們已經安全很多?湯博士耐心答:「哦,我說的太陽系開初是說幾十億年前,6600萬年之前跟現在差不多,撞擊頻率或許沒差很遠。」記者不禁失笑,笑自己太易忘記人類渺小。

文˙ 曾曉玲

{ 圖 } 作者提供、網上圖片、NASA

{ 美術 } 張欲琪

{ 編輯 } 歐陽德智

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