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恐龍式滅絕！想象：如果超大小行星襲擊地球

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2022年11月05日 -
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如果一顆直徑500公裏的小行星撞地球了會怎麼樣？
認真的嗎？12公裏直徑的恐龍殺手希克蘇魯伯（Chicxulub）還不夠，你想玩個大的，要直徑500公裏的小行星才滿意？好吧，我們開始吧。 
小行星帶中目前已知四顆最大的小行星是穀神星（直徑939公裏）、灶神星（直徑525公裏）、智神星（直徑512公裏）和健神星（直徑434公裏）。 幸運的是，由於這些小行星有固定而可預測的繞日運行軌道，它們成為近地天體而後撞擊地球的危險性是極小的。 
圖解：小行星帶中已知的四顆最大小行星，從左至右分別為穀神星、灶神星、智神星和健神星。 圖源：Quora
不過，既然問題規定了必須由500公裏直徑的小行星撞擊地球，那麼我們就用最接近目標直徑的小行星——智神星——作為此次撞擊模型的參考。 從一排嫌犯中找出凶手總是讓人感覺很好，不是嗎？
想象一下，智神星被另一顆巨大的小行星擊中了。 正常情況下，智神星沿1686天周期（4.62年）的橢圓軌道圍繞太陽運行。 這次撞擊讓智神星偏離了它的常規軌道。 這真是宇宙級別的倒黴——這個由大量水、矽酸鹽和冰組成的大塊頭氣勢洶洶地沖向了我們的小小藍色星球。 
天文學家們立刻注意到了智神星不再圍繞已知軌道運行，於是馬上拉響了警報——原因顯而易見。 一些科學家們估算，直徑96公裏的天體撞擊地球足以導致人類滅絕，所以，多數情況下，智神星的撞擊會使地球“絕種”。 從下圖你可以看到，直徑512公裏的小行星（左數第三）可是個巨無霸！
圖解：小行星帶中已知的四顆最大小行星。 以地球作為參照物來看，左數第三的智神星是個龐然大物。 圖源：Quora
把以下數據輸入撞擊地球效應（Earth Impact Effects Program）和撞擊：地球！（Impact: Earth! ）注：這兩個網站可以讓用戶估算地球遭受撞擊後的環境影響:
投射物直徑：512公裏（318英裏）
投射物密度：3000千克/立方米——致密岩石的標准密度
撞擊速度：17.00公裏/秒（10.60英裏/秒）——小行星的典型速度
撞擊角度：45度——最頻繁的撞擊角度
目標物密度：2500千克/立方米——沉積岩的標准密度
目標物類型：沉積岩
如果小行星砸入紐約的中央公園，撞擊將產生等同於728億兆噸三硝基甲苯炸藥（TNT）的能量，瞬時坑的直徑達到1370公裏，深度486公裏。 這個深度已經穿透了地殼，進入了地幔上層！最終形成的複雜撞擊坑將達到3530公裏直徑，深度3. 46公裏，幾乎把整個北美洲東部地區粉碎了。 
大約1.92億立方千米的物質會被融化或氣化。 其中一半會成為噴射物，被拋入大氣和太空；有些將被盛行風傳播到全球各地，形成遮天蔽日的霧霾，持續數月。 三千五百公裏之外（感謝網友羅莎·列支登士敦的修改建議），氣浪將在撞擊後3小時到達，產生4,240米/秒的峰值風速和3,950磅的最大過壓，擊毀幾乎所有人造建築，其中包括結構優良的鋼結構樓房。 相比之下，有史以來颶風最強持續風的記錄是由1980年颶風多裏安創造的，風速約為85米/秒，而地球上測量到最猛烈的風來自1999年5月3日襲擊俄克拉荷馬州摩爾市的EF5級龍卷風，風速為135米/秒。 注：此處使用的改良藤田級數是一種龍卷風強度分類等級，EF5級別表示風速超過200英裏每小時
圖源：SciTechDaily
這場撞擊的轟鳴將高達149分貝，震耳欲聾，類似於湊到巨大擴音器前聽重金屬搖滾音樂會。 隨之而來的火球將焚毀整個北美大陸，直逼南美洲北部、非洲和亞洲，甚至遠在地球另一端的夏威夷也難逃一劫。 最終，無論沖擊波和火球剩下了什麼，它們都將毀於裏式12至13級的大地震，距震中3500公裏範圍內的物體都無法幸免。 大壩和築堤將會嚴重受損，從而引發垮塌。 世界其他地區將遭受9級地震的襲擊。 隨著受災的地區離撞擊地點越來越遠，地震強度將逐漸減弱。 如果還剩下幸存者的話，他們將不得不在一個被毀掉的地球上忍受艱難的生活。 我之前回答過有關ISS（國際空間站）的類似問題。 因為宇航員將是這種世界性災難中的潛在生還者，我把那篇回答發這裏，詳情請見“假如小行星撞地球，消滅了所有人類，國際空間站上的宇航員會怎麼樣？他們會被困在上面還是成功返回地球？” 不過由於到達地表的陽光減少，最終全球性寒冬迫近，光合作用型生命可能滅絕，所有人都會死™。 
值得慶幸的是，這種世界末日的情景只是一種假設。 這種規模的小行星撞擊的平均間隔時間很長，相當於地球的年齡。 這樣的撞擊只可能發生在地球的積累期，距今45億至40億年前。 
編輯2
我通常不會這麼久之後還修改帖子，但肯尼斯·裏斯（Kenneth Reese）對撞擊後的直觀影響作了十分恐怖的解說，下面引用：
爆炸沖擊波不會表現得像普通或者核爆沖擊波。 在這樣的能量值下，它將以遠遠大於大氣傳播速度的超音速在地殼擴散。 這樣的沖擊不是你能看到的爆炸，而是地面突然以幾千英尺每秒的速度向上移動。 它不會發出任何聲音——因為能量從你的腳和身體向上傳播的速度遠遠超過聲速。 想象一下，在你能聽到爆炸的聲像之前，地面就突然在你腳下以每秒幾千英尺的速度炸裂。 你的皮肉將被碎片撕裂，而你在能意識到發生了什麼之前就已經斷氣。 
圖解：這樣引發的爆炸可不是鬧著玩的。 圖源：Quora
另外，克裏斯蒂安·尼爾遜（Christian Nelson），鮑勃·科馬克（Bob Cormack），羅素·喬尼 （Russell Jurney）和吉羅德·布朗利（ Gerod Brownlie）就顆粒噴出物對陸地和海洋生物的更大破壞性以及直接影響分享了十分有趣的觀點。 據估計，智神星的撞擊將產生9600萬立方千米的噴射物，主要由來自地殼和地幔的汽化岩石組成，而其中很大一部分將會“比太陽表面溫度高好幾倍”。 
最終，地心引力將把這些顆粒噴射物拉下大氣層，使其成為超熱的玻璃球狀物，稱為“似曜岩”。 如同樹冠火災蔓延一般，這些熾熱的微粒將點燃下方的一切，焚燒沖擊引發的火球範圍以外城市。 所有地表生物會瞬間被活活燒死。 超高的地表溫度將把水體化為蒸汽，於是，水生物也無法幸免。 這場地獄般世界末日之中的幸存者將不得不忍受超級火山爆發、地震、海嘯，以及因火山灰遮擋陽光而造成的全球性嚴冬。 
圖解：即使撞擊帶來的災難留下了幸存者，他們也很難在這場世界末日中存活太久。 圖源：Quora
編輯1
在我為這篇回答寫草稿的時候，我一直在想，這樣一件地域性的事件發生在地球的一端，會對對面的人造成怎樣的影響。 撞擊：地球！（Impact: Earth!）程序的模擬結果很清楚地表明，以紐約為撞擊地點，亞洲多地及澳大利亞將免受毀滅性的氣爆和火球襲擊，遭受的地震強度也會小於那些距離震中更近的地區。 僅根據這一點，想到我們擁有恐龍時代沒有的科技，我認為一小部分人可能在持續性的全球冬日中幸存。 
感謝羅伊·威爾森（Roy Wilson）和邁克爾·麥基（Michael Mckee）強調了火山噴發對於徹底改變氣候的重大影響。 愛德華·麥雪（Edward Measure）還計算得到，火山爆發產生的能量有可能融化一大部分的地殼。 用他的話來講：
山脈會像熱黃油一樣融化。 所以，除了剛才提到的噴射物雲團，處於最終形成的隕石坑邊緣的黃石火山有可能噴發，把更多二氧化碳、二氧化硫以及其他溫室氣體噴向大氣中。 此外，現在人們普遍認為，6600萬年前的印度德乾洪流玄武岩噴發可能與距其十萬年前之內的希克蘇魯伯（Chicxulub）撞擊事件有關。 更多信息請參見“滅絕恐龍的小行星是否引發了地球上最大的岩漿流？”
圖解：如今的德乾洪流玄武岩。 圖源：Wikipedia
紐約的撞擊事件可能以類似地方式在全球範圍內引發大規模、長時間的火山噴發。 引用羅伊·威爾遜（Roy Wilson）的話來說：
傳入地球的能量將聚焦在直穿地球的一點。 如果我的計算沒錯的話，這個點大約就是澳大利亞帕斯注：西澳州首府，澳大利亞第四大城市西南800英裏的地方。 這將導致那裏海洋地殼粉碎，直達地幔層。 玄武岩如同間歇泉一般噴湧而出。 海水將會沸騰，把含有大量鹽類的水蒸氣送入高層大氣。 由此產生的海嘯將徹底毀滅印度洋和南極洲正對的海岸線上的一切，而鹹濕的泥巴雨則會落在南半球的大部分地區。 過往的大規模滅絕事件都與超級火山爆發有關。 以下節選自“殺死恐龍的小行星是否引發了地球上最大的熔岩流？”：
圖源：Forbes
多年前，保羅·雷恩（Paul Renne）在伯克利的研究小組表明，中大西洋岩漿省（Central Atlantic Magmatic Province）與2億年前三疊紀/侏羅紀之間的大滅絕有關；而西伯利亞玄武岩與2.5億年前二疊紀末期的大滅絕有關。 現在我們還知道，中國的大火山爆發——峨眉山玄武岩與2.6億年前的瓜德魯普世末期大滅絕有關。 此外，包括地球測繪記錄中最大熔岩流在內的德乾火山爆發與白堊紀-古近紀滅絕事件注：舊稱白堊紀﹣第三紀滅絕事件，簡稱K-T事件，也就是俗稱的“恐龍大滅絕”同時發生在6600萬年前。 因此，重新激活這些地殼的薄弱點可能會給幸存者帶來滅頂之災。 最終，所有人都會死™。 
BY: Neil Bravo
FY: 箕畚不等式
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如果一顆直徑500公裏的小行星撞地球了會怎麼樣？

認真的嗎？12公裏直徑的恐龍殺手希克蘇魯伯（Chicxulub）還不夠，你想玩個大的，要直徑500公裏的小行星才滿意？好吧，我們開始吧。

小行星帶中目前已知四顆最大的小行星是穀神星（直徑939公裏）、灶神星（直徑525公裏）、智神星（直徑512公裏）和健神星（直徑434公裏）。幸運的是，由於這些小行星有固定而可預測的繞日運行軌道，它們成為近地天體而後撞擊地球的危險性是極小的。

圖解：小行星帶中已知的四顆最大小行星，從左至右分別為穀神星、灶神星、智神星和健神星。圖源：Quora

不過，既然問題規定了必須由500公裏直徑的小行星撞擊地球，那麼我們就用最接近目標直徑的小行星——智神星——作為此次撞擊模型的參考。從一排嫌犯中找出凶手總是讓人感覺很好，不是嗎？

想象一下，智神星被另一顆巨大的小行星擊中了。正常情況下，智神星沿1686天周期（4.62年）的橢圓軌道圍繞太陽運行。這次撞擊讓智神星偏離了它的常規軌道。這真是宇宙級別的倒黴——這個由大量水、矽酸鹽和冰組成的大塊頭氣勢洶洶地沖向了我們的小小藍色星球。

天文學家們立刻注意到了智神星不再圍繞已知軌道運行，於是馬上拉響了警報——原因顯而易見。一些科學家們估算，直徑96公裏的天體撞擊地球足以導致人類滅絕，所以，多數情況下，智神星的撞擊會使地球“絕種”。從下圖你可以看到，直徑512公裏的小行星（左數第三）可是個巨無霸！

圖解：小行星帶中已知的四顆最大小行星。以地球作為參照物來看，左數第三的智神星是個龐然大物。圖源：Quora

把以下數據輸入撞擊地球效應（Earth Impact Effects Program）和撞擊：地球！（Impact: Earth! ）注：這兩個網站可以讓用戶估算地球遭受撞擊後的環境影響:

投射物直徑：512公裏（318英裏）

投射物密度：3000千克/立方米——致密岩石的標准密度

撞擊速度：17.00公裏/秒（10.60英裏/秒）——小行星的典型速度

撞擊角度：45度——最頻繁的撞擊角度

目標物密度：2500千克/立方米——沉積岩的標准密度

目標物類型：沉積岩

如果小行星砸入紐約的中央公園，撞擊將產生等同於728億兆噸三硝基甲苯炸藥（TNT）的能量，瞬時坑的直徑達到1370公裏，深度486公裏。這個深度已經穿透了地殼，進入了地幔上層！最終形成的複雜撞擊坑將達到3530公裏直徑，深度3. 46公裏，幾乎把整個北美洲東部地區粉碎了。

大約1.92億立方千米的物質會被融化或氣化。其中一半會成為噴射物，被拋入大氣和太空；有些將被盛行風傳播到全球各地，形成遮天蔽日的霧霾，持續數月。三千五百公裏之外（感謝網友羅莎·列支登士敦的修改建議），氣浪將在撞擊後3小時到達，產生4,240米/秒的峰值風速和3,950磅的最大過壓，擊毀幾乎所有人造建築，其中包括結構優良的鋼結構樓房。相比之下，有史以來颶風最強持續風的記錄是由1980年颶風多裏安創造的，風速約為85米/秒，而地球上測量到最猛烈的風來自1999年5月3日襲擊俄克拉荷馬州摩爾市的EF5級龍卷風，風速為135米/秒。注：此處使用的改良藤田級數是一種龍卷風強度分類等級，EF5級別表示風速超過200英裏每小時

圖源：SciTechDaily

這場撞擊的轟鳴將高達149分貝，震耳欲聾，類似於湊到巨大擴音器前聽重金屬搖滾音樂會。隨之而來的火球將焚毀整個北美大陸，直逼南美洲北部、非洲和亞洲，甚至遠在地球另一端的夏威夷也難逃一劫。最終，無論沖擊波和火球剩下了什麼，它們都將毀於裏式12至13級的大地震，距震中3500公裏範圍內的物體都無法幸免。大壩和築堤將會嚴重受損，從而引發垮塌。世界其他地區將遭受9級地震的襲擊。隨著受災的地區離撞擊地點越來越遠，地震強度將逐漸減弱。如果還剩下幸存者的話，他們將不得不在一個被毀掉的地球上忍受艱難的生活。我之前回答過有關ISS（國際空間站）的類似問題。因為宇航員將是這種世界性災難中的潛在生還者，我把那篇回答發這裏，詳情請見“假如小行星撞地球，消滅了所有人類，國際空間站上的宇航員會怎麼樣？他們會被困在上面還是成功返回地球？” 不過由於到達地表的陽光減少，最終全球性寒冬迫近，光合作用型生命可能滅絕，所有人都會死™。

值得慶幸的是，這種世界末日的情景只是一種假設。這種規模的小行星撞擊的平均間隔時間很長，相當於地球的年齡。這樣的撞擊只可能發生在地球的積累期，距今45億至40億年前。

編輯2

我通常不會這麼久之後還修改帖子，但肯尼斯·裏斯（Kenneth Reese）對撞擊後的直觀影響作了十分恐怖的解說，下面引用：

爆炸沖擊波不會表現得像普通或者核爆沖擊波。在這樣的能量值下，它將以遠遠大於大氣傳播速度的超音速在地殼擴散。這樣的沖擊不是你能看到的爆炸，而是地面突然以幾千英尺每秒的速度向上移動。它不會發出任何聲音——因為能量從你的腳和身體向上傳播的速度遠遠超過聲速。想象一下，在你能聽到爆炸的聲像之前，地面就突然在你腳下以每秒幾千英尺的速度炸裂。你的皮肉將被碎片撕裂，而你在能意識到發生了什麼之前就已經斷氣。

圖解：這樣引發的爆炸可不是鬧著玩的。圖源：Quora

另外，克裏斯蒂安·尼爾遜（Christian Nelson），鮑勃·科馬克（Bob Cormack），羅素·喬尼（Russell Jurney）和吉羅德·布朗利（ Gerod Brownlie）就顆粒噴出物對陸地和海洋生物的更大破壞性以及直接影響分享了十分有趣的觀點。據估計，智神星的撞擊將產生9600萬立方千米的噴射物，主要由來自地殼和地幔的汽化岩石組成，而其中很大一部分將會“比太陽表面溫度高好幾倍”。

最終，地心引力將把這些顆粒噴射物拉下大氣層，使其成為超熱的玻璃球狀物，稱為“似曜岩”。如同樹冠火災蔓延一般，這些熾熱的微粒將點燃下方的一切，焚燒沖擊引發的火球範圍以外城市。所有地表生物會瞬間被活活燒死。超高的地表溫度將把水體化為蒸汽，於是，水生物也無法幸免。這場地獄般世界末日之中的幸存者將不得不忍受超級火山爆發、地震、海嘯，以及因火山灰遮擋陽光而造成的全球性嚴冬。

圖解：即使撞擊帶來的災難留下了幸存者，他們也很難在這場世界末日中存活太久。圖源：Quora

編輯1

在我為這篇回答寫草稿的時候，我一直在想，這樣一件地域性的事件發生在地球的一端，會對對面的人造成怎樣的影響。撞擊：地球！（Impact: Earth!）程序的模擬結果很清楚地表明，以紐約為撞擊地點，亞洲多地及澳大利亞將免受毀滅性的氣爆和火球襲擊，遭受的地震強度也會小於那些距離震中更近的地區。僅根據這一點，想到我們擁有恐龍時代沒有的科技，我認為一小部分人可能在持續性的全球冬日中幸存。

感謝羅伊·威爾森（Roy Wilson）和邁克爾·麥基（Michael Mckee）強調了火山噴發對於徹底改變氣候的重大影響。愛德華·麥雪（Edward Measure）還計算得到，火山爆發產生的能量有可能融化一大部分的地殼。用他的話來講：

山脈會像熱黃油一樣融化。所以，除了剛才提到的噴射物雲團，處於最終形成的隕石坑邊緣的黃石火山有可能噴發，把更多二氧化碳、二氧化硫以及其他溫室氣體噴向大氣中。此外，現在人們普遍認為，6600萬年前的印度德乾洪流玄武岩噴發可能與距其十萬年前之內的希克蘇魯伯（Chicxulub）撞擊事件有關。更多信息請參見“滅絕恐龍的小行星是否引發了地球上最大的岩漿流？”

圖解：如今的德乾洪流玄武岩。圖源：Wikipedia

紐約的撞擊事件可能以類似地方式在全球範圍內引發大規模、長時間的火山噴發。引用羅伊·威爾遜（Roy Wilson）的話來說：

傳入地球的能量將聚焦在直穿地球的一點。如果我的計算沒錯的話，這個點大約就是澳大利亞帕斯注：西澳州首府，澳大利亞第四大城市西南800英裏的地方。這將導致那裏海洋地殼粉碎，直達地幔層。玄武岩如同間歇泉一般噴湧而出。海水將會沸騰，把含有大量鹽類的水蒸氣送入高層大氣。由此產生的海嘯將徹底毀滅印度洋和南極洲正對的海岸線上的一切，而鹹濕的泥巴雨則會落在南半球的大部分地區。過往的大規模滅絕事件都與超級火山爆發有關。以下節選自“殺死恐龍的小行星是否引發了地球上最大的熔岩流？”：

圖源：Forbes

多年前，保羅·雷恩（Paul Renne）在伯克利的研究小組表明，中大西洋岩漿省（Central Atlantic Magmatic Province）與2億年前三疊紀/侏羅紀之間的大滅絕有關；而西伯利亞玄武岩與2.5億年前二疊紀末期的大滅絕有關。現在我們還知道，中國的大火山爆發——峨眉山玄武岩與2.6億年前的瓜德魯普世末期大滅絕有關。此外，包括地球測繪記錄中最大熔岩流在內的德乾火山爆發與白堊紀-古近紀滅絕事件注：舊稱白堊紀﹣第三紀滅絕事件，簡稱K-T事件，也就是俗稱的“恐龍大滅絕”同時發生在6600萬年前。因此，重新激活這些地殼的薄弱點可能會給幸存者帶來滅頂之災。最終，所有人都會死™。

BY: Neil Bravo

FY: 箕畚不等式

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