你有沒有想過這樣的問題,地球上生物的滅絕事件會不會跟太陽系在銀河系中不同的位置有關?畢竟太陽系繞著銀河系一圈需要2.5億年的時間,轉到不同的地方會面臨不同的環境,這會不會影響地球生物呢?
下面先說下銀河系。
從人類仰望星空開始,我們就能看到在黑暗的夜空中有一道橫跨天空的恆星密集區域,這裡的星星數量明顯多於其他地方,而且更加明亮;
除了密集的恆星以外,我們還能看到有一層黑色薄霧籠罩在恆星周圍,當時的人類形象的稱之為銀河,像天空中流淌的一條河流一樣。
而在古老的印第安人的傳說里,天空中的銀河是通往天堂的道路,是死者在路上休息時點燃的篝火形成的,而黑色的薄霧則是篝火形成的煙霧。
人類的想像力確實很豐富,解釋的也很合乎當時的情理。現在我們知道天空中的銀河是我們太陽系所處星系的主體部分。
所以我們的星系現在被稱為銀河系,銀河系是由中心突出的銀核、邊緣較薄的銀盤組成,看起來就像是一個CD圓盤一樣,不過在銀河系的外圍還有銀暈和銀冕,不過這裡物質相當稀薄。
所說銀河系像一個圓盤,但是這個盤可不是簡單的盤,它的直徑達到了10萬光年,邊緣較薄的地方至少也在3000光年,太陽系所處的位置按照恆星密度來說,厚度至少在6000光年;
如果按照氣體雲的區域來說,這個厚度可以達到6000光年到10000光年。因為氣體比較彌散,它可以延伸到很遠的位置。
越靠近銀心厚度會不斷的增加,銀河系銀心處的厚度可以達到12000光年。所以說看似是個盤,其實它非常厚。
銀河系的正面俯視圖,可以看出我們的銀河系有4條清晰對稱的旋臂,這種結構稱為螺旋星系,但銀河系的中心還有一個明顯的棒狀結構,因此銀河系是螺旋星系中的棒旋星系。
四條旋臂有兩條和棒狀結構的末端相連,這兩條旋臂就是人馬臂和矩尺臂,是最大、最主要的兩條旋臂。
而我們太陽所處的獵戶臂只不過是英仙臂和人馬臂之間衍生出來的一個非常小的支臂,從太陽所處的旋臂上看,還有太陽距離銀心距離(2.4萬光年)上看,太陽至少在3環以外。
越是遠離銀心,物質密度就越低,恆星形成速度也會減慢,這就會給太陽帶來一個比較安全的生存環境。
像是在銀心附近,由於引力非常強,常常會爆發非常大的能量事件,例如超新星爆發、白矮星、中子星的合併,甚至是黑洞的合併等等,這些事件對生命來說都是不友好的。
所以說太陽處在郊區其實是件好事!不過,當你看了銀河系的螺旋結構有沒有想到這樣的問題:
恆星總是處在一條旋臂上,這種螺旋結構在自轉的時候,由於旋臂靠近中心的部分和邊緣相比自轉的角速度大,這就會導致旋臂像擰麻花一樣越纏越緊。
但真實的情況是銀河系的轉的好好的,沒有被擰成麻花,這是怎麼回事呢?
原因在於銀河系的自轉並非是像剛體,而是像流體,就像是水一樣!水分子組成了水,而恆星組成了銀河系;
當你用手攪動水面的時候,水面也會形成波紋狀的螺旋結構,這個結構可以一直穩定的存在下去。因為水分子並不是固定在一個波上,而是會發生移動,所以水的螺旋結構可以穩定,並不會越纏越緊。
相應的銀河系旋臂上的恆星並不是固定的同一批,其中的恆星也會進進出出,所以旋臂並不會越纏越緊張。
旋臂只是物質密度相對集中形成的圖案而已,並不是一個固定的結構。看下圖就明白了。
恆星的運動在銀河系中就像上圖一樣,它會周期性的進出密度較大的區域(旋臂),然後又走出旋臂進入密度較小的區域,整體來說,它依舊是在自己的軌道上繞著銀河系的中心公轉。
我們的太陽在公轉的時候,也就在獵戶座旋臂上進進出出。
科學家估計太陽大約每3千萬年在銀河系擁擠的旋臂平面上循環一次。
而擁擠的旋臂就會帶來以外的風險,例如引力攝動會導致太陽系外圍奧爾特雲中的天體軌道發生偏離,進入內太陽系,對地球造成威脅。
還有宇宙中的流浪行星、恆星、褐矮星它們也會有一定的幾率從太陽系的身邊、甚至是內部穿過,影響太陽系行星、小行星軌道的穩定,這也會給地球帶來巨大的風險。
最近研究人員對已知的10次滅絕事件進行了分析統計,發現了這樣一個規律,地球上陸生動物的滅絕周期為2700萬年。
這些滅絕事件和歷史上地球上發生的小行星撞擊地球,以及火山噴發等一些災難事件的時間相吻合。
古生物學家認為,海洋生物的滅絕事件也與陸地生物的滅絕事件相關,海洋生物的滅絕事件的周期為2600年,時間基本上和陸生動物一致。
所以科學家根據太陽在銀河系中的運動得出了這樣的結論,每隔2600年到3000萬年由於太陽在銀河系中的位置,導致了太陽系自身小天體軌道不穩定,會在地球上出現周期性的彗星陣雨;
這些小天體對地球的撞擊,就導致了周期性的滅絕。
小行星撞擊地球的威脅大家非常清楚,巨大衝擊力會帶來全球性的地震、火山噴發,以及鋪天蓋地的塵埃會阻擋陽光照射大地,給地球帶來長時間的寒冷、黑暗期,與此同時不受控制的野火、酸雨、臭氧損耗,會逐漸的導致生物滅絕。
上次小的滅絕事件發生在725萬年前,如果科學家最新的研究是正確的,那麼我們人類還有2000萬年的安逸時期。
需要注意的是,並不是每次的滅絕事件都像是我們已知的5次大滅絕事件那樣嚴重,造成全球75%以上物種的消失,也有一些小的滅絕事件同樣會給地球生物帶來災難。
A 27.5-My underlying periodicity detected in extinction episodes of non-marine tetrapods
doi.org/10.1080/08912963.2020.1849178