互动科普

你可想象一下，黄昏时分，当你站在沙漠深处，往西北方向看去会是什么样子。景观一定是荒凉孤寂的：庞大漂移、微带灰色的砂丘连绵不断地向四面八方伸展，不能看到一块石头，最近的人群在25公里之外。尽管太阳已经落下，但气温仍高达50℃，午后的残余沙暴仍刺激着你的背部。风主要从南方吹来，就象初春时的风一样。

突然之间，你的注意力被昏暗地平线上的一道亮光吸引住了，最初是一团火花，迅速变亮并分裂成至少4道闪光。几秒钟之内变成突然灼热的燃烧。你的衣服烧起来了，明亮的物体寂静地从你的头上飞过，接着就是一阵震耳欲聋的爆裂声，大地在起伏，而且一阵风浪将你向前推半个足球场那样远。在你的后面，一大片炽热的火焰喷向夜空，白色的漂砾飞人空中。一些落在周围的砂子中，另一些则被火海吞没。

灼热的流体包裹了这些白色漂砾，并且噼里啪啦地发出响声，初看起来象是白色的油漆，然后又逐步变成黄色、橙色、红色，最终流体固化时成为黑色，所有这些都发生在流体带着石块落到地面的几秒钟之内，一些白色岩块完全被这种黑色物质所包裹，然后变质成多孔的玻璃物质，轻得可浮在水上，如果周围有水的话。现在，你的上空有一片火红的蘑菇云受来自南方的微风的影响而漂移，光辉的虹更加多彩夺目。当固态岩石变成淡红黑色的焙融玻璃。雨滴般地落下时，你就会成了这一壮观的一部分，但你却不会感到开心。

在沙特阿拉伯传奇式的空旷地区（鲁卜哈利沙漠)的深处有一神奇的区域，其大小有半平方公里，地表覆盖着黑色玻璃、白色岩块和铁质碎片。这一神奇区域是由Harry St John“Abdullah ”Philby（哈里·圣约翰·“阿布杜拉”菲尔比)于1932年首次描述并公之于世。他是一位英国探险家，或许由于他是声名狼藉的苏联双重间谍Kim Philby父而更为人所知。他描述的这一地点被几代流浪的阿尔马拉贝都印人（al—Murra Bedouin)称为al-Hadida(“铁东西”之意)。在伊斯兰教的圣书古兰经和阿拉伯经典著作中有这样一个故事，它谈的是藐视先知神的一位崇拜偶像的，名叫Aad的国王。由于他的不敬，伍巴城及其全部居民都毁灭于一次大风飞快带来的暗云。当菲尔比的旅行将其带到可怕的空旷地区时，他的带路人告诉他，他们已经真正看到了这一被毁灭的城市并且表示要把他带到那里。菲尔比高兴地接受了访问这一城市的建议。在他的报告中把这一城市的名字拼写成“沃巴”，从此沃巴这一名字就流传至今。

他发现的既不是已毁灭的城市伍巴也不是古兰经故事所赖以建立的根据。但这的确是由于来自天空的一次灾难所形成的环境，即一块陨石抵达地面所造成的环境。根据遗留下的痕迹判断，这次碰撞无异于大约12000吨TNT当量的核爆炸，相当于投在广岛的原子弹。它并不是在这些年代里给地球留下伤痕的最坏的一次碰撞。可是沃巴在流星研究中占据了特殊的地位。几乎所有已知的陨石对地球的撞击都发生在固体岩石上或覆盖有薄层土壤或水的岩石上。相反，沃巴的撞击者却坠落在世界上最大的连绵不断的沙海中。一个干燥的孤立的地方或许是世界上保存最好的、地质上最简单的陨石撞击点。但它仅仅是l7个仍含有人侵体残余的地点之一，而世界上已知的撞击构造总共才将近160个。

在到达该沙漠中的三个精疲力竭的考察队中，我们重建了发生在沃巴的事件序列。这次撞击是在地球的整个地质和生物史中重复很多次中的一幕，而且太阳系并未不再是一个打靶场，尽管最大的流星受到最多的关注，至少是来自好莱坞的关注，但是对我们城市的更真实的威胁却来自那些较小的天体，例如产生沃巴撞击坑的那样的天体。研究者根据对沃巴和类似的不幸地点的研究可以计算出这类入射体撞击地球的频度。如果我们被射中，我们就会在得知我们被射中的频度中得到某种安慰。

有人会问，菲尔比的贝都印引路人是怎样得知有关沃巴之事的。沃巴是在没有任何标志的庞大沙丘区中被发现的，那里的地貌几乎天天在变。甚至极为顽强的沙漠追踪者也要避开空旷地区的核心死亡地带，这使菲尔比差不多花了一个月的时间才到达那里。几只骆驼在途中就死去了，其余的已到了它们能力的极限。的确，它们在第九十天到达麦加时看来很凄惨，瘦弱得快出事，没有了肉并患了疥癣。”菲尔比1932年回到伦敦后在皇家地理学会的一次会议上讲到。

在另一个世界里

当他第一次把目光投向该地点时，他就成为了穿越空旷地区的唯一的第二个西方人(继英国探险家Bertram Thomas之后。他找寻人工制品，找寻破墙残余。他的向导给他看了散布于地面上的黑色珍珠，他们说这些珍珠是被毁灭城市妇女的贵重饰物。但是菲尔比疑惑和失望了。他看到的只是黑色火山渣、白色砂岩碎块和两个部分被埋藏了的圆形凹地，这一切使他联想到一座火山，他的一位向导拾起一块兔子大小的铁块给他，这是古人的制品吗？菲尔比逐渐明白：这一生锈的金属块不是来自这个世界。以后的实验室研究表明，它含有90%多的铁，3.5—5%的镍以及4—6p.p.m，的铱。铱是所谓的亲铁元素，在地球上很罕见，但在陨石中却很普遍。

真正的伍巴城的位置在菲尔比的沃巴以南约400公里的阿曼南部。伍巴城是在1992年藉助于卫星图象而发现的[参看本刊l997年11期Farouk El—Baz的“太空时代考古学”一文]。而沃巴在1994年5月和12月，1995年3月我们的几次考察之前还一直处于基本上未探索的状态。自1932年后，该地点至少被访问过两次，但从未进行过仔细的研究。

直到我们的第一次旅行之后，我们才意识到原因何在。我们中的一位（Wynn）紧紧跟在扎赫德拖拉机公司所组织的一个旅游团之后行进，该公司是一家Hummer型汽车的沙特经销商（这种汽车是军用Humvee的民用型)。为了促销这种汽车，包括Bill Chasteen和Wafa Zawawi在内的一个扎赫德经理小组发誓要穿越空旷地区，并邀请在吉这的美国地质调查局的研究小组派一位科学家同行。这并不是往郊外的周末驱车旅行：而是要求有特殊装备和计划用时两个月时间的繁重任务。迄今没有一个人曾在夏季穿越过空旷地区。如果什么事出了差错，如果汽车损坏了，旅行队都只有靠自己：遥远的距离高温和无数不规则变化的沙丘排除了使用救援直升机或固定翼飞机的可能性。

一辆普通的四轮汽车行驶从利雅德到沃巴这一750公里的路程[参见图2中的地图]需要3—5天的时间。这种车大约每十分钟左右就要在沙中陷入困境，需要使用砂梯和绞车。而Hummer型汽车则具有行驶时能改变轮胎压力的优点。即使如此，考察队的驾驶员也需要花几天的时间来学会驶过沙丘。只要有经验，到沃巴的旅程仅花费长长的17个小时。最后的几个小时花费在穿越沙丘上而且必须在黑暗中行驶，以便安装在保险杆上的卤素灯能扫描无法预见的15米沙崖。

我们停留在沃巴遗址进行的第一次考察将近四个小时，然后就继续前进。那时在六部汽车中仅有四部的空调器还能工作。车外的温度为61℃(142℉)，这还是在帆布蓬之下的荫凉处的温度，湿度为2，仅为世界上其他称为干燥地区湿度的十分之一，Wynn出去进行地磁测量当他回来时，他身体在摇晃并语无伦次地说着阿拉伯语和英语相混的话。仅仅在稍晚一些时候，在向他头上泼水和向他脸上吹冷气之后才使他的神智清醒过来。

扎赫德公司还资助了第二次和第三次考察。在我们长达一周的第三次考察期间猛烈的沙暴曾两次摧毁了我们的营地，温度从未降到40℃以下，甚至在夜间也是如此我们每一个人都在床边放了一个两升的热水瓶；每隔一小时左右我们的喉咙千得难受时我们就惊醒了。

冲击岩

沃巴遗址的大小约为500×1000米至少有三个陨石坑，其中的二个由菲尔比记录值径分别为116米和64米)。另一个(直径为11米)由Wynn于我们的第二次考察期间记录。它们几乎由砂粒所充填。我们现在所看到的边缘部分是由就地固定在冲击岩(一种褪色的粗粒砂岩)和大量黑色玻璃渣、玻璃弹之上的堆积砂组成这些砂质陨石坑边缘很容易被轮胎径迹所破坏，偶尔也出现一些铁镍碎块。

地质学家们能够推断出一个圆形坑是由陨石撞击而不是由诸如侵蚀或火山作用等其他过程所形成的，其方法是寻找冲击波通过岩石后所留下的痕迹[参看图4]。沃巴的冲击岩通过了这项检验。这些冲击岩呈粗层纹状，就象其他的砂岩，但其纹理由熔接砂粒组成并散布有带状孔隙。有时这些纹层全都一致弯曲和扭曲，不象我们迄今看到的任何其他砂岩。这些纹理很可能垂直于冲击波的传播路径。此外，这种冲击岩还含有柯石英，一种仅发现在核爆炸地带和陨石冲击地点的受冲击的石英，X射线衍射结果表明，柯石英有着不寻常的晶体结构，显示出经受过巨大的压力。

冲击岩集中分布在抚巴陨石坑的东南边缘，而在这些陨石坑的北侧和西侧几乎缺失。这种不对称分布暗示：这次撞击是倾斜人射的，人射体是从西北方向飞来的，入射线与地平面之间的夹角为22—45度。

在沃巴发现的另外两种类型的岩石也是能说明发生过撞击的征兆。铁镍碎块在该沙漠的其他地方根本未见到过：因此它们很可能是陨石本身的残余。这些碎块以两种形态出现。当在砂粒之下发现时，它们是生锈而有裂缝的球，其直径达10厘米，并可在手中弄破，一位美国采矿工程师，Daniel M. Barringer称这种在若干铁流星坠落场所发现的碎块为页岩球。他曾于本世纪初在亚利桑那州的流星陨石坑钻探过铁，

当铁质碎块在地表发现时，它们一般是光滑的，外面包裹有由黑色沙漠漆组成的薄薄的锈层，最大的铁镍块是所谓的Camel’8Htamp咖麦尔驼峰)，它是在1965~的考察中发现的，现在陈列于利雅得的沙特国王大学。这一重达22O0公斤(243吨)的扁平锥形块很可能是撞击前的主流星体破坏出的一个碎块。由于一个物体的表面积正比于半径的平方，而质量则正比于其半径的立方，故物体愈小其所受的空气阻力就成比例地增大。因此来自人射体的碎块的人射速度要比主体的慢得多：当此碎块着陆时，它可能反弹而不是爆炸形成一个坑。

沃巴的另一类特征岩石是奇怪的黑色玻璃。在撞击场所常常发现玻璃质岩石，据认为在这些地方的这类岩石是由从陨石坑溅出的熔融半流体物质形成的。在沃巴陨石坑边缘附近，这种黑色玻璃看来特别象夏威夷的绳状熔岩，后者是当厚厚的流动熔岩冷却时形成的一种绳状的、起皱纹的岩石。再往远处，这些玻璃小球愈来愈小并更显液滴状。在距最近陨石坑西北85米处，这些小球的直径仅有几毫米：如果在这距离以远还有小球的话，则沙丘已将它们掩盖了。化学分析结果显示，这种玻璃在组成上是均一的：大约90％为当地的砂，还有10的铁和镍，在受熔化的砂粒基质中，铁和镍呈显微小球出现。这种玻璃中有一些特别细。我们已经发现有丝状的玻璃溅出物，它们很脆以致从撞击点搬运出去不能幸存下来，不管它们包装得有多么好。

这种玻璃的分布情况表明，在撞击时风是从东南方向吹来的，空旷地区北部的风向是季节性变化的。一年有10个月的时间风是从北方吹来的，塑造出巨大的、有弯角的新月形沙丘。但是在初春期间，风向转变为从东南吹来的。春天是该沙漠的沙暴季节，海湾战争期间沙暴曾使军事计划人员发愁：这一沙暴刚好与阿拉伯海的季风季节相一致。在全年中当日出时空气都是停滞的，只有在午后的早期空气才上升。在日落时，空气的流动又很强烈，以致当你走动时砂会剌痛你的面部：在我们的考察期间，我们需要游泳用的护目镜，以便好好看看是否足以搭起我们的帐蓬。在午夜前后，风又逐渐变小了。

熔融岩石带

除了黑色物质和白色物质，沃巴撞击场所就没有提供别的什么东西了。这种二分性暗示，一个很均一的过程形成了这些岩石。整个撞击作用看来是发生在砂粒内：没有证据表明撞击深人向下到了基岩。事实上我们的踏勘发现。在30公里内的任何地方都无岩石露头(出露于地表的基岩的迹象。

根据我们在考察期间收集到的证据以及亚利桑那大学的H. Jay Melosh和Elisabetta Pierazzo所进行的撞击模拟实验结果，我们拼凑出了在沃巴所发生事件的下列顺序。

入侵天体是从西北以相当小的角度侵入的。它很可能是在早春季节下午较晚或晚上较早的时候到达地表的。象大多数其他陨石一样，它以每秒11—17公里的速度进入大气层。由于其入侵路线与地平面成倾斜的角度，故该天体通过大气层的路比垂直下落时要长。因此，空气阻力对之有更大的影响。当入侵体下降至更稠密的空气中时，这一阻力还会增大对于大多数流星体来说，在8—12公里的高度这一阻力超过了陨石的强度因而该天体在半空中发生爆炸。由铁组成的沃巴撞击体维持在一起的时间更长一些。然而它最终还是破裂成至少四个碎块，并且速度减慢到它初速的一半。计算表明降落着地时的速度为每秒5一7公里，约为加速行驶的0.45口径手枪子弹速度的20倍。

陨石大小、陨石坑大小和撞击速度之间的一般关系是根据理论模型、冲击实验和核爆炸的观测结果而得知的。根据粗略的估计岩石中的陨石坑为形成此坑的天体大小的20倍：而砂子中的陨石坑，此倍数减小到12因为砂粒能更有效地吸收撞击能量。因此，撞击沃巴的最大天体的直径为8.0米至9.5米，假定相应的撞击速度为每秒7或5公里。原始流星体的总质量至少为3，∞0吨。它的原始动能总计约为10万吨TNT爆炸当量。在经过空气阻碍之后，大的碎块撞击地面时所携带的动能为9～13千吨。尽管广岛的原子弹释放出的能量也与之相当。但它却造成了更大面积的破坏，这主要是由于它是在空中爆炸的而不是在地面爆炸的。

在撞击地点，一个锥状炽热流体(侵入体和当地砂的混合物)幡喷入空中。流体变成黑色玻璃。当陨石越来越多地同地面接触时，这一炽热的熔融岩石幡就迅速膨胀。在最初的几毫秒期间内，入侵体被压缩并变得扁平冲击波经过入射体向后回扫：当冲击波抵达入射体背面时，一些小的碎块被剥落下来，用地质上的说法就是剥离。某些小碎块被流体幡所吞没，但大多数逃脱出去，并扑通地落到远达200米的周围砂粒中。它们是原始陨石的具有原始状态的残余物。(剥离作用也可将行星表面的碎块抛出同时并不使之受到强烈的加热和压缩。例如，著名的火星陨石尽管它们被爆炸进入空间但仍保存了精致的显微结构。)

冲击波也会向下传播，使附近的砂粒加热和混合。在玻璃小球中铁与砂的比值表明，熔融砂的体积为陨石大小的10倍。这意味着熔融砂范围的直径约为27米在这一范围之外，冲击波由于其向前传播而减弱，不能再使砂粒熔化但可以使垃砂压缩成“instarock”，即冲击岩。

然后，冲击波引起地表的喷发作用。某些冲击岩被抛入熔融玻璃中并再次受到冲击。在岩石标本上，这种混合物看来象溅到冲击岩上的厚层黑色油漆。另一些冲击岩碎块则完全淹没在l0，000—20，000℃的玻璃中。当发生这种情况时，砂岩状的冲击岩就经历了第二次转变，变成为多泡的玻璃。

最大的陨石坑在两秒稍多一点的时间内形成，最小陨石坑的形成时间仅有五分之四秒。最初这些陨石坑有着较大的过渡性形状，但是在几分钟内来自空中的物质又回落，掉在陨石坑内从而使其体积减小。最大的过渡陨石坑的直径可能为120米。被蘑菇云席卷的全部砂粒上升达几千米，或许达到了平流层，黄昏的微风并不够大，不足以使熔融玻璃散布到850米之远。

逐渐消失

然而这一切在什么时候发生呢？这是长期以来有关沃巴的最大问题之一。对该事件最初的年龄测定是基于70年代初对玻璃样品进行的裂变径迹分析，这些标本是在大英博物馆和史密逊研究所弄到的，测定的结果约为距今6，400年。然而野外证据暗示，该事件的年代更晚。最大的陨石坑在19船年有12米深，1961年为8米探，1982~就几乎全部充满了砂。在1994年和1995年我们的考察期问，陨石坑的东南边缘高出砂面仅为3米左右。沙丘专家认为，要把已经充填满的陨石坑弄空是不可能的。

如果冲击岩和玻璃未把砂粒固定住，沃巴撞击点可能早已消失了至少有两个陨石坑，其下分布着冲击岩，这种岩石代表了被砂粒充填之前的原始碗形表面。我们在这种冲击岩衬套之下采集了若干砂粒样品供热释光计时之用。由阿得莱德大学的Jehn Prescott和Glian Roberrson得出的实验结果表明，撞击事件发生在距今还不到450年的时候。

最惹人注目的证据是内耶德陨石的最新断代结果，该陨石要么是1863年，要么是1891年(这取决于你相信的是哪一报告)在火球掠过利雅得上空之后发现的。这一火球据说是向沃巴方向飞去的，而且内耶德陨石的成分同沃巴样品的成分是相同的。所以很可能沃巴的灾难仅发生在距今135年时。或许菲尔比向导的祖父看到了来自远方的这次爆炸。这一年代大大超过了对过去的兴趣。它给予我们撞击事件发生频度的一个概念。陨石撞击的频度可以相当直观地去理解：陨石降落时越大，它降落的频度就越小。最近发表的计算结果表明，大小类似于沃巴撞击体的天体大约每10年撞击地球一次。

在得克萨斯州奥德萨、澳大利亚的亨伯利、西伯利亚的锡霍特阿林山脉等地，有类似的铁陨石撞击坑。但是98的沃巴大小的撞击事件都未留下撞击坑，即使是一个暂时的坑也未留下。它们是由石质流星体引起的，这类流星体没有金属的结构完整性而且在大气层中就分裂了。一方面，分裂有着保护地面免受直接撞击的好结果，地球上直径小于5公里左右的陨石坑相对较少：这似乎是小于100--200米的石质小行星被大气层挡住了。另一方面，这种屏蔽作用并不象可能看来的那么仁慈。当天体在空气中爆炸时，它们会将其破坏作用散布于更广阔的地区。1908年在西伯利亚上空的通古斯卡爆炸据认为就是由一颗石质流星体引起的。尽管在地面发现的原始陨石很少，但空中的爆炸把2，200平方公里的森林毁灭，大部分森林都付之一炬。来自太空的另一次广岛规模的爆炸毁灭一座城市之事虽未发生，但也仅仅是一个时间问题而已[参看本刊1996年7期Tom Gehrel著“地球与彗星和小行星的碰撞”一文]。

根据已知的撞击标准，沃巴和通古斯卡仅仅是小焉者。世界其他地方的许多撞击点，包括魁北克省的曼尼科干环形构造和墨西哥尤卡坦半岛北部的邱赫鲁布撞击点在内，都要大得多，但是这种灾难平均来说仅仅一亿年才发生一次。形成邱赫鲁布坑和杀死恐龙的10公里小行星的撞击发生在距今6，500万年前：而且尽管目前至少已有两颗类似的天体(1627Ivar和新近发现的1998QS52)处于与地球轨道相交的轨道上，但是还没有预言撞击不久会发生。沃巴大小的流星体常见得多，而且比起那些大妖怪来说，更难于被天文学家发现。具有讽刺意味的是，在沃巴考察之前关于这些最频繁的事件我们知道得最少，在阿拉伯沙漠中的冲击渣和被冲击的岩石已经很详细地向我们显示了这些较小的凶残野兽能够做些什么。