?彗星的起源

一、彗星是怎樣產(chǎn)生的

關(guān)于彗星的起源目前較普遍的看法是、非周期彗星和長周期彗星來自奧爾特云，短周期彗星來自柯伊伯帶。雖然人們并沒有觀察到奧爾特云和柯伊伯帶、但仍然有些人相信它的存在、且在冥王星外側(cè)發(fā)現(xiàn)幾十個小天體，于是有些人認(rèn)為這就是柯伊伯帶了。其實這兩個觀點都不正確。 因為在所謂的奧爾特云和柯伊伯帶里物質(zhì)相當(dāng)稀薄，不可能凝聚成臟雪球狀的彗星核。就是那里有小天體、也很難進(jìn)入到太陽系里面， 因它受太陽的攝動力也太微弱了。太陽對它的攝動加速度都小于0.147×10-8和0.37×10-3cm/s2、而其它天體、如行星和外恒星、對它的攝動就更小了、不可能使那里的天體受攝后進(jìn)入太陽系內(nèi)部，所以即使有奧爾特云和柯伊伯帶也不會產(chǎn)生彗星。

彗星的真正發(fā)源地是太陽系里類木行星的光環(huán)。這是千真萬確的事實。理由之一是科學(xué)家經(jīng)過多年觀測和近距離考查發(fā)現(xiàn)光環(huán)物質(zhì)和彗星物質(zhì)一模一樣。彗核是由冰和其它易揮發(fā)物質(zhì)的冰。籠形化合物。及硅酸物質(zhì)高度不均勻的集合體構(gòu)成的。格拉斯《行星地質(zhì)學(xué)導(dǎo)論》327頁，。彗核溫度低于200K、彗核是一種臟雪球狀的物質(zhì)。根據(jù)“先驅(qū)者11號”探測器提供的資料、土星環(huán)物質(zhì)是由冰和冰包裹著的硅酸鹽等物質(zhì)構(gòu)成，環(huán)物質(zhì)顆粒含有籠形化合物，光環(huán)溫度在93K以下、環(huán)內(nèi)這些碎臟冰塊實際也是臟雪球狀的物質(zhì)。二者在物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)狀態(tài)、體積大小和密度都基本相同。而且都處于低溫狀態(tài)。這就證明光環(huán)物質(zhì)和彗星物質(zhì)是同一種物質(zhì)。理由之二是光環(huán)具有不穩(wěn)定性。它造成環(huán)物質(zhì)脫離光環(huán)， 四顆類木行星都有光環(huán)。海、天、木環(huán)暗弱些、土星環(huán)最為明亮壯觀。 以土星環(huán)為例。 目前觀測到土星環(huán)是由成百上千條細(xì)環(huán)組成、有些環(huán)明顯的偏心了， F環(huán)成發(fā)辮狀。表明它由幾個環(huán)扭結(jié)在一起的。D環(huán)是從C環(huán)邊界伸延到土星大氣層。而外部的E環(huán)向外延續(xù)很遠(yuǎn)。達(dá)48萬公里、這些現(xiàn)象表明土星環(huán)具有不穩(wěn)定性。又如天王星的ε環(huán)呈橢園軌道、近星處窄而密。遠(yuǎn)星處寬且薄。光環(huán)取向不斷變化。這也是光環(huán)不穩(wěn)定性造成的。光環(huán)的不穩(wěn)定性是客觀存在的事實， 已被觀測所證實。那么它是怎樣產(chǎn)生的，主要由于光環(huán)受本星體的潮汐作用和受到太陽、行星及眾衛(wèi)星的攝動，還受行星磁場和輻射帶的影響。 以及光環(huán)內(nèi)物質(zhì)間的相互碰撞。太陽和行星對地月系統(tǒng)的攝動使月球以每年3厘米的速度遠(yuǎn)離地球， 同樣的，太陽和行星對類木行星光環(huán)也必有攝動作用。又如木星和土星相互攝動，在相沖時的三年里。使木星偏離軌道40萬公里，而土星偏離軌道為135萬公里，那么二行星的光環(huán)也必受攝動。太陽和行星的攝動遠(yuǎn)沒有眾衛(wèi)星對光環(huán)的攝動強烈、 比如海王星光環(huán)受到海衛(wèi)一的起潮力是月球?qū)Φ厍蚝Ｑ笃鸪绷Φ?倍多，雖然海衛(wèi)一比月球略小些，但海衛(wèi)一到光環(huán)距離不足30萬公里， 比月地間距離38公里要近些，所以起潮力也要大些、。地球上海洋潮汐現(xiàn)象大家都看到了。那么海王星環(huán)的潮汐現(xiàn)象就可想而知了。光環(huán)還和某些衛(wèi)星軌道發(fā)生共振。 出現(xiàn)可公度周期、這就更加強了光環(huán)粒子的受攝作用。光環(huán)受到的攝動都是周期性的、猶如一個小孩蕩秋千、每當(dāng)秋千蕩回來大人都推他一把，則秋千會越蕩越高。光環(huán)里物質(zhì)受到攝動后動能也會逐漸增加，經(jīng)過長時間的能量積累，總有一天環(huán)質(zhì)點的速度會達(dá)到逃逸速度、便從光環(huán)里飛出來了。光環(huán)的不穩(wěn)定性勢必造成環(huán)軌道發(fā)生改變。 由園軌道變成橢園軌道，有一部分環(huán)物質(zhì)形成拋物線或雙曲線跑掉了，光環(huán)物質(zhì)減少有兩個去向，一是受本星體的潮汐作用使內(nèi)環(huán)物質(zhì)旋進(jìn)落向本星體。如土星的D環(huán)就是這樣形成的。另一個去向就是受環(huán)外天體的攝動使光環(huán)物質(zhì)向外運動。如E環(huán)，最后、部分物質(zhì)脫離光環(huán)進(jìn)入太陽系內(nèi)。這就是彗星。

光環(huán)物質(zhì)形成的彗星是否被我們觀測到了，有。如1981年美國衣阿華大學(xué)弗蘭克等科學(xué)家從“動力學(xué)探測者1號”衛(wèi)星資料上發(fā)現(xiàn)大量小彗星闖入大氣層上空、在15萬公里高空時的速度近10km/s 、有的資料為9.6 km/s，， 由此他們推想地球上的水是由小彗星帶來的。那么這些小彗星是從何處而來。顯然小彗星不可能在奧爾特云、柯依伯帶和太陽系以外的地方、 因為太陽俘獲彗星的效率太低、也不可能在小行星帶內(nèi)側(cè)、 因為那里溫度較高，不可能有冰質(zhì)彗星存在、只有在外行星區(qū)間了，在外行星中土星環(huán)是由碎冰塊組成的，它的逃逸速度恰巧是9.6km/s，和小彗星的速度相當(dāng)。這不是偶然的巧合、正說明小彗星是從土星光環(huán)里飛出來的，地球多處發(fā)現(xiàn)的隕冰也是從土星環(huán)里飛出來的。另一個事實就是1994年彗木相撞的現(xiàn)象。那顆蘇梅克——利維9號彗星、 1993年3月發(fā)現(xiàn)時距木星僅4°遠(yuǎn)。這個位置恰在木星的引力作用球邊緣上，據(jù)約曼斯。D·K·Yeomans、和喬達(dá)斯，P·C|hodas、推算。這顆彗星至少從1990年就繞木星運行了。 1992年7月8日過近木星點。 1993年7月16日到達(dá)遠(yuǎn)木星點。然后再轉(zhuǎn)向木星運行，于1994年7月與木星相撞。這已明明白白地說明這個彗星是從木星光環(huán)里飛出來又回落到木星上。假設(shè)它是外來彗星經(jīng)過木星附近時被俘獲來的。稍有物理常識的人都知道、它本身的動能不減少速度不放慢是不會進(jìn)入繞木星軌道的， 當(dāng)然也就不會被木星俘獲。它經(jīng)過木星附近只能改變軌道方向或者增加速度。蘇梅克——利維9號彗星的偏心率很接近木星的軌道偏心率，近園形軌道又說明了什么。任何一顆彗星由橢園軌道演變成近園軌道必須有幾十個運行周期不可、可在這之前誰也沒發(fā)現(xiàn)它、 這不會是所有天文觀測者的疏乎吧。顯然在這之前它不是彗星、還在木星光環(huán)里呢。上述這兩個事實足以證明彗星是從類木行星光環(huán)里產(chǎn)生的。

那么環(huán)質(zhì)點是怎樣從光環(huán)里跑出來形成彗星的呢，首先應(yīng)該知道每個光環(huán)都有三個速度值， 即環(huán)繞速度、逃逸速度和脫日速度。即脫離太陽系的第三宇宙速度，。 以海王星1989N 1 A環(huán)為例、它相對海王星的環(huán)繞速度是10.44km/s，逃逸速度是14.76 km/s、脫日速度是14.93km/s。光環(huán)質(zhì)點長期受到攝動作用動能會逐漸增加，質(zhì)點速度越來越大，環(huán)軌道也就逐漸拉長， 由圓軌道變成橢圓軌道。其遠(yuǎn)星點總是朝向太陽方向。近星點則是背向太陽方向。在近星點速度最大，遠(yuǎn)星點速度最小， 當(dāng)環(huán)質(zhì)點速度值達(dá)到逃逸速度14.76km/s時、質(zhì)點剛好到達(dá)海王星引力作用球邊緣，此際它將以太陽引力作用為主、進(jìn)入繞太陽運行的日心軌道、這時質(zhì)點的日心速度和海王星的公轉(zhuǎn)速度一致。即為5.43km/s。當(dāng)環(huán)質(zhì)點速度大于14.76 km/s小于14.93km/s時。環(huán)質(zhì)點到達(dá)海王星引力作用球邊緣的速度要大于零。這時質(zhì)點速度和海王星公轉(zhuǎn)速度的矢量和是它進(jìn)入太陽系的初始日心速度。質(zhì)點成了繞太陽運行的周期彗星，軌道為橢圓形。顯然環(huán)質(zhì)點在光環(huán)里速度越接近14.93km/s。則它形成彗星的橢圓軌道會拉得越長、運轉(zhuǎn)周期也會越長。這就是長周期彗星。如果環(huán)質(zhì)點在光環(huán)內(nèi)的速度等于或大于14.93km/s時。則它將飛出太陽系形成非周期彗星。軌道為拋物線或雙曲線。我們注意到環(huán)質(zhì)點的逃逸速度和脫日速度僅有0.17km/s的微小差距，在這狹窄的速度區(qū)間內(nèi)形成的是周期彗星。實際上質(zhì)點運行到引力作用球邊緣時往往速度會略大些、就要形成長周期彗星或非周期彗星多一些。其它行星的光環(huán)也都有同一性質(zhì)，所以我們觀測到的短周期彗星僅占五分之一，而長周期彗星和非周期彗星要占五分之四。 四顆類木行星光環(huán)飛出物形成周期彗星的日心速度范圍是， ，速度單位用km/s、海王星環(huán)彗星為5.43——7.68。天王星環(huán)彗星為6.8——9.6、土星環(huán)彗星為9.6—

—13.6，木星環(huán)彗星為13.06——18.5。計算表明短周期彗星平均軌道速度都在上述速度范圍內(nèi)，唯有恩克彗星例外，它的平均軌道速度是19.8 km/s、超過18.5km/s，原來它已運行60多個周期，呈現(xiàn)軌道長半徑縮短周期變小的狀態(tài)，它的平均軌道速度增大了。某些長周期彗星的平均軌道速度小于5.43km/s，這是怎么回事，原來這些彗星從光環(huán)里飛出來速度很大，接近脫日速度、在距太陽遙遠(yuǎn)處入軌。平均軌道速度要小于5.43km/s。通過計算彗星的平均軌道速度可以大致判斷它的來源。以大家熟知的哈雷彗星為例。它的平均軌道速度是7.06km/s。軌道逆行、彗星核黑、它從何處而來。天王星光環(huán)與公轉(zhuǎn)軌道成98°交角、從這個光環(huán)飛出來的物質(zhì)最易形成逆行軌道、又知環(huán)物質(zhì)反照率為0.04。呈暗黑色，和哈雷彗星核顏色一樣都是黑色的。天王星環(huán)彗星的軌道速度范圍是6.8——9.6km/s。而哈雷彗星平均軌道速度恰在此范圍內(nèi)。可以斷定哈雷彗星是從天王星環(huán)里產(chǎn)生的。用同樣方法可大體判斷短周期彗星的發(fā)源地。

那么奧爾特云和柯伊伯帶是否存在，筆者認(rèn)為， 當(dāng)非周期彗星從太陽系內(nèi)部飛出來一去不復(fù)返時。它可能還在太陽的引力作用范圍內(nèi)，有可能在那里形成“云”或“帶”，但這不是彗星的發(fā)源地，而是彗星的歸宿地、那里的彗星經(jīng)過長時間自然升華。彗星核會自動解體變成宇宙塵了。

二、彗星期及對地球的影響

四顆類木行星都有光環(huán)、是這類質(zhì)量大密度小轉(zhuǎn)速快行星的共性、 當(dāng)初太陽系剛形成時四顆類木行星光環(huán)都比現(xiàn)在土星環(huán)龐大得多。只因光環(huán)具有不穩(wěn)定性。使某些光環(huán)物質(zhì)先后丟失了、海天木環(huán)僅剩殘余部分、看去十分暗弱，而土星的外環(huán)也丟失一部分。當(dāng)初每個光環(huán)質(zhì)量大約是本星體質(zhì)量的十萬分之幾。它分居在洛希極限兩側(cè)、從距本星體中心1.3倍或1.5倍半徑處伸延到近3倍半徑遠(yuǎn)處。光環(huán)厚度不超過一公里。這些光環(huán)都受太陽、行星和本星體眾衛(wèi)星的攝動、尤以質(zhì)量較大距離較近衛(wèi)星對環(huán)的攝動最為強烈、每個行星都有幾個或十幾個衛(wèi)星。 因此光環(huán)受攝狀況不一樣。有強有弱，形成的彗星有先有后。如海衛(wèi)一距海王星環(huán)不足30萬公里、而土衛(wèi)六距土星環(huán)有120多萬公里，前者強后者弱多了。環(huán)物質(zhì)經(jīng)過長時間周期性攝動能量積累越來越多、 當(dāng)某個質(zhì)點達(dá)到逃逸速度時，將會有更多質(zhì)點陸續(xù)也達(dá)到逃逸速度。于是有大量環(huán)物質(zhì)從光環(huán)里飛出來。太陽系也就有了大量彗星，我們將這個時期叫做彗星期，在40億年里太陽系出現(xiàn)過四次較大的彗星期。根據(jù)光環(huán)受攝的強弱程度、依次分為海王星彗星期、天王星彗星期、木星彗星期和土星彗星期。又因為每個光環(huán)物質(zhì)的丟失是從外向內(nèi)逐次發(fā)生的。所以每個彗星期又分為亞彗星期。有時還會有兩個行星光環(huán)的亞彗星期交替出現(xiàn)。在兩次彗星期之間有較少彗星出現(xiàn)叫做彗星間歇期。 目前太陽系正處在彗星間歇期內(nèi)。

彗星期的出現(xiàn)必對地球產(chǎn)生一定影響。眾所周知地球是從高溫熔融狀態(tài)凝固而成、初期地球不會有大氣層、水圈和有機碳。更不會有生命物質(zhì)。而現(xiàn)在地球上有1.4×1018噸水。 6.4×1015噸有機碳和空氣中3.8×1015噸氮、這些物質(zhì)從何而來。不會是地球自身的火成巖演變而來的。那么只有從地外尋找原因了。天外來客的彗星核里正好具備這些物質(zhì)，說明地球在漫長的演化過程中曾降落過若干次彗星雨，近些年來。加利福尼亞理工學(xué)院的科學(xué)家們利用稀有同位素氦3作為地外物質(zhì)指示劑。成功地發(fā)現(xiàn)了彗星雨的確鑿證據(jù)。說明地球在過去降落彗星雨是確定無疑的事實。我們可以設(shè)想， 當(dāng)太陽系出現(xiàn)彗星期時地球上降落了蔚為壯觀的彗星雨。大量的零下200℃的彗星物質(zhì)厚厚地覆蓋在地球表面上將會是什么樣子、勢必使地球進(jìn)入寒冷的冰凍狀態(tài)——即地質(zhì)書上稱謂的大冰期。又據(jù)哈佛大學(xué)霍夫曼等科學(xué)家經(jīng)過多年嚴(yán)密的科學(xué)考查，證明地球過去曾是一個冰凍的雪球、從7.5億年前到5.8億年前之間出現(xiàn)四次之多，全球到處是冰川。就連赤道附近的熱帶地區(qū)也都凍住了，其實地球成為雪球何止四次。在40億年來曾發(fā)生許多次。地球成為雪球光靠氣候變化形成的降水是辦不到的、如果和彗星雨聯(lián)系到一起。就把地球過去出現(xiàn)的冰期和彗星期對應(yīng)起來。 問題就解決了。大約在39億年前。海王星彗星期首先出現(xiàn)，降落在地球上的彗星雨是海王星環(huán)物質(zhì)，溫度在零下200℃以下。 甲烷、氨和水凍結(jié)成的臟雪球狀彗星直擊地面。其中甲烷等碳?xì)湮镔|(zhì)占的比例較大，全球覆蓋著厚厚的冰雪物質(zhì)，初期地球還沒有形成大氣層、也就沒有溫室效應(yīng)。地球在很長時間里處在低溫冰凍狀態(tài)。 由于地殼活動放出的地?zé)岷吞栞椛洹⒌厍驕囟葷u漸回升、首先是甲烷開始熔解。此際地球形成多處甲烷海，如同現(xiàn)在觀測到的土衛(wèi)六一樣、上面是冰雪覆蓋。下面是甲烷湖海、液態(tài)的甲烷等碳?xì)湮镔|(zhì)隨地殼變遷和自行滲入地下形成石油。地表上的物質(zhì)在強烈的紫外線照射下發(fā)生分解、 甲烷分解為氫和碳、水分解為氫和氧、氨分解為氫和氮。氫氣很輕逐漸散逸掉，部分碳和氧在陽光和地?zé)嶙饔孟禄闲纬啥趸己鸵谎趸肌５换顫姡蔀橛坞x狀態(tài)、地球漸漸形成較薄的大氣層。原始大氣層由二氧化碳、一氧化碳、 甲烷、氨和氮等氣體組成。經(jīng)過漫長的時間，大氣層的密度達(dá)到足夠大時才產(chǎn)生溫室效應(yīng)。冰雪地球開始溶化。漸漸露出地面。某些生命物質(zhì)開始出現(xiàn)。在七億五千萬年前。太陽系出現(xiàn)了天王星彗星期，又有大量天王星環(huán)物質(zhì)降落地球表面、地球又變成零下200℃的雪球。全球被厚厚的冰川覆蓋。由于大氣層中甲烷和二氧化碳等溫室氣體的增加。地球溫度升高，冰川消退，到五億八千萬年前雪球地球出現(xiàn)四次之多、水的海洋形成、在海底沉積些含甲烷的水合物。在陸地上甲烷分解形成碳和碳化物、有的隨地殼變遷沉入地下形成煤。氣候變暖、生物得到空前發(fā)展。在二億五千萬年前太陽系出現(xiàn)木星彗星期。大量木星環(huán)物質(zhì)降落地球上，木星環(huán)水的成分較多。這次冰期以水冰為主， 由于大氣層密度增大。溫室效應(yīng)作用較強。冰川期沒有前幾次那么長。冰雪溶化形成全球性大海洋。幾乎淹沒所有陸地，全球大海洋存在時間很長，過量的海水對地球的滯后作用使地球自轉(zhuǎn)速度變慢。大陸開始分裂、形成了東西兩半球陸地，后來海水不斷蒸發(fā)。陸地漸漸露出水面、 當(dāng)時的氣候非常溫暖濕潤、最適合動植物的生長。各種生物得到更大的發(fā)展。在190萬年前土星彗星期出現(xiàn)，降落在地球的土星環(huán)物質(zhì)又使地球變成雪球。地球進(jìn)入第四紀(jì)冰川期，但這次彗星物質(zhì)沒有前幾期降落的多、僅有部分生物滅絕、迫使存活下來的生物向更高層次發(fā)展和進(jìn)化。直至出現(xiàn)人類。可以看出太陽系出現(xiàn)彗星期對地球多么重要，影響地球向非線性發(fā)展和演化。至使地球形成大氣層、水圈和生物圈。并造就地下的煤和石油。 ，有人認(rèn)為石油是動物尸骸沉入地下形成的，煤是植物沉埋地下形成的、試想中東地區(qū)每天都有數(shù)百噸石油噴出、成年累月不間斷，那么得有多少動物尸骸才能形成這么多石油。有這種可能嗎、同樣，地下煤層有的厚達(dá)幾十米、那么有多少植物羅起來積壓成這么厚的煤層，有可能嗎， 、還有大洋底下的大量氣體水合物，也都是遺留下來的彗星物質(zhì)。

彗星期不僅影響地球發(fā)生重大變化、 同樣對太陽系內(nèi)其它天體也造成重大影響。如月球上的環(huán)形山和火星上的水痕跡。都是降落彗星雨造成的。只因為火星引力不足、大氣層稀薄、不能形成水的循環(huán)。致使火星上的水全部蒸發(fā)掉了、變得干燥起來。估計火星表面下會貯藏一定數(shù)量的水、或者還有

石油。通過觀察到月球和火星的彗星物質(zhì)遺跡、可以幫助了解當(dāng)初地球降落彗星雨的情況、一次次降落的彗星雨，給地球帶來一次次重大的災(zāi)難、但同時促進(jìn)生命一次次向更高層次發(fā)展和進(jìn)化，直到出現(xiàn)一個高度文明的地球。

三、結(jié)論

1、彗星起源于類木行星光環(huán)。這是確定無疑的事實。今后還會有更多的證據(jù)證明此觀點的正確性。

2、太陽系出現(xiàn)彗星期是極為重要的天文事件、不僅促使地球非線性發(fā)展和演化、而且造就了一個蓬蓬勃勃的生命世界。地球上降落的彗星物質(zhì)之巨，可從地球上有機碳、水和氮的總量得以證實。彗星問題搞清楚了、地球上的一系列未解之謎將迎刃而解、諸如，地質(zhì)歷史上的冰期問題、恐龍滅絕之謎、大氣層的形成、水的來源、生命的起源、石油和煤的成因。 以及海洋底下氣體水合物的形成等等，都會因之而徹底解決。

3、彗星期期間內(nèi)、其它天體、如月球和火星。也同樣降落大量彗星雨，必將遺留下相當(dāng)數(shù)量的彗星物質(zhì)。對人類移居月球和火星、開發(fā)那里的資源提供了一條有力依據(jù)。

參考文獻(xiàn)