流星雨來了，你知道它的往事嗎？
就在今晚
一年一度的雙子座流星雨
將在北京時間20時44分
達到最大值
根據國際流星組織(IMO)的預報
在最理想的條件下
每小時可有上百顆流星
任君觀賞
（2017年12月14日雙子座流星雨，攝於四川甘孜州康定縣甲根壩鄉雅哈埡口，攝影師@羅弘揚）
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一方面
我們爲大家準備了直播
可以一站式觀看全國多地流星雨
歡迎點擊預約
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另一方面
在地球約46億年的歲月中
實際上每天都有大小不一的星體
在向地球墜落
它們微小時
可以 裝點地球的夜空
（2022年5月4日，廣東河源野豬嶂，流星劃過夜空，攝影師@唐柏鴻 ）
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巨大時
則可以摧毀地球上的生命
（請橫屏觀看，四川自貢恐龍博物館展出的恐龍標本，攝影師@張豔）
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但令許多人更加難以置信的是
在更加久遠的過去
它們還可能爲地球帶來水和氨基酸
極有可能促成了生命的誕生
甚至 我們今天的地球
也是由大大小小、難以計數的星體
組合而成
真可謂
你我皆星塵
（請橫屏觀看，2020年12月雙子座流星雨，攝於瀘沽湖，攝影師@阿五在路上 ）
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要想真正瞭解流星雨
揭開這些 太陽系浪子 的終極秘密
我們需要和人類的探測器一起登陸小天體
但首先
我們需要從一片星雲說起
01
浪子的誕生
寰宇起於毫末
大約46億年前
太陽系還僅僅是
一片由 塵埃與氣體構建的原始星雲
（2020年12月12日，流星劃過獵戶座大星雲和馬頭星雲，攝於雲南瀘沽湖，攝影師@楊晉）
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之後
在引力的作用下
星雲開始坍縮
無數的塵埃與氣體凝聚在一起
逐漸在中心形成了一個巨大的天體
質量居然佔到整個星系的99.86%
它就是
太陽
而餘下的部分也在聚集
其中較大的八個個體
清除了同一軌道上的競爭者
或將競爭者納入自己的身體
或將它們捕獲成爲衛星
這便是
八大行星
八大行星的質量
又包攬了餘下星系質量的
99%
（太陽和八大行星，製圖@鄭伯容/星球研究所）
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而太陽系餘下的
約0.002%的質量
是數不盡數的塵埃
是大小不一的碎片
是在行星成長競爭中的失敗者
更是太陽系的流浪者
（冥王星質量僅爲月球的1/6，因無法清除軌道上的競爭者，而被踢出了行星行列，被稱爲“矮行星”，圖片來源@NASA)
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它們飄散在冰冷的太空中
有的分散海王星的外圍
是地球到太陽平均距離的30倍以上
被稱爲柯伊伯帶
還有的分散在
太陽系的盡頭
在地球與太陽平均距離數千至數萬倍的地帶
被稱爲奧爾特雲
耀眼的太陽和八大行星
以及
衆多不起眼的小天體
衆多遙遠的流浪者
這纔是我們太陽系的
真實面貌
（太陽系結構示意，柯伊伯帶和奧爾特雲的命名都來自他們的研究者的名字，冥王星即位於柯伊伯帶，製圖@鄭伯容/星球研究所）
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但是
一些特別的力量
卻讓這些看似遙遠的流浪者
依然可以時不時與我們交匯
出現在我們的生活中
這究竟是一種
什麼力量？
02
星塵之路
漢代古籍《淮南子》曾記載
3000多年前武王伐紂時
夜空中出現了一顆
拖曳着長長尾巴、類似掃帚的星體
（“手捧”新智彗星，2020年7月18日攝於內蒙古阿拉善騰格裡沙漠，攝影師@古蒂 ）
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這類星體不斷出現
以致在2000多年前的 馬王堆漢墓裡
更是直接畫出了20多種圖樣
它們便是
彗星
（馬王堆漢墓中的部分彗星樣式，彗字最早意爲掃，或掃的工具掃帚，攝影師@鞠驍 ）
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彗星並非地球的近鄰
而是往往來自
遙遠的柯伊伯帶和奧爾特雲
在太陽系剛剛誕生的數億年間
行星的軌道尚不穩定
木星、土星、天王星、海王星
四顆巨大的外行星
在複雜的引力作用下
變換着軌道
（早期太陽系的行星大遷移假說示意，目前該理論仍存有一定爭議，製圖@王申雯/星球研究所）
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在這個過程中
一些小天體被行星的引力
向彈弓一樣向外甩出
它們的運行軌道
也因此變成 細長的橢圓形
大部分時間位於
太陽系冰冷的邊緣
要經歷漫長的旅途
才能再次接近太陽和地球
（哈雷彗星軌道示意，製圖@王申雯/星球研究所）
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這也導致它們在人類眼中
每隔數年、數百年，甚至更長時間
便會短暫出現在夜空中
然後再次消失在人們的視線中
呈現強烈的週期性
1695年
洞悉了這種週期性的英國物理學家哈雷
準確地預測出一顆彗星的迴歸時間約爲76年
這顆彗星因此得名
哈雷彗星
（1986哈雷彗星迴歸時的照片，圖片來源@視覺中國 ）
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1950年代
美國天文學家惠普爾
第一次準確描述了彗星的結構
一個冰與石混合的“髒雪球”
正因爲如此
它們 在靠近太陽時
因溫暖而昇華
往往散發出大量的 氣體與塵埃
好似拖着長長的尾巴
（彗星的一般結構圖，通常由彗核、彗發和彗尾構成。圖爲新智彗星，攝影@林子軒，製圖@王申雯/星球研究所 ）
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而 當地球恰好進入塵埃所在的軌道時
衆多塵埃不斷在地球 大氣層中發光發熱
星墜如雨
是爲流星雨
（流星雨成因示意，製圖@王申雯/星球研究所 ）
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這些塵埃在進入大氣層時
往往平行且速度基本一致
但 因爲透視變形的影響
在人類的眼中
同一場流星雨就像是從同一個點發出的
即爲輻射點
人們也因此
根據輻射點所在位置的星座
爲流星雨命名
（請橫屏觀看，2018年12月16日雙子座流星雨，攝於四川阿壩州達格則。流星似乎是從同一點射出，攝影師@蔣濤 ）
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每年8月12日前後
斯威夫特-塔特爾彗星的碎片
爲我們帶來
英仙座流星雨
（請橫屏觀看，2021年8月14日英仙座流星雨，攝於青海小柴旦湖。攝影師@瞿曉峰）
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每年11月17日前後
坦普爾-塔特爾彗星的碎片
爲我們帶來
獅子座流星雨
（2022年11月18日獅子座流星雨，攝於海南三亞， 攝影師@羅弘揚 ）
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而1833年11月13日晚
也正是獅子座流星雨
爲人類帶來了歷史上
可能最大的一場流星雨
每小時超過上萬顆流星滑過夜空
（描繪1833年獅子座流星暴雨的藝術作品，圖片來源 @wikimedia commons ）
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但從遙遠的寒夜訪問地球的
不只是彗星
1766年
有天文學家經過計算後推測
火星和木星之間應該還有一顆行星
但後來人們的觀測證實
這裡密佈着大量小行星
它們由岩石和金屬組成
直徑從數米到1000千米不等
由於木星強大引力的干擾
無法凝聚成更大的天體
只能漫天散佈、各行其是
是爲 小行星主帶
（小行星主帶位置示意，製圖@王申雯/星球研究所 ）
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此外
還有約10%的小行星
分佈在太陽系的其他區域
在太陽光壓的作用下
一些小行星 同樣會逼近太陽和地球
釋放塵埃 並形成流星雨
例如編號3200的小行星
它的軌道近日點是如此接近太陽
以至於表面溫度會升高到750℃
展現出與彗星相似的性質
在其軌道上散落
並在每年12月14日前後
爲我們帶來 雙子座流星雨
（小行星3200的藝術想象圖，因爲接近太陽，而又名爲法厄同 ，希臘神話中的太陽神之子，圖片來源@NASA ）
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而每年1月3日左右
編號196256的小行星還爲我們帶來
象限儀座流星雨
象限儀座、英仙座、雙子座流星雨
並稱三大週期性流星雨
而目前已有命名的流星雨
更是高達100 0多個
（北半球全年主要流星雨，攝影師@龍柏山人，製圖@王申雯/星球研究所 ）
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但是
那些從遙遠世界闖入我們夜空的星體
不僅僅只是製造星空盛宴
它們驚人的能量
足以影響我們的生活
甚至生死
03
天地碰撞
1908年6月30日晨
俄羅斯西伯利亞的通古斯河畔
一個巨大的火球劃過天空
併發生空爆
威力相當於2000萬噸TNT炸藥
造成400km範圍內 的樹木倒伏或焚燬
其罪魁禍首到底是小行星還是彗星
亦或是極其罕見的隕冰
現在已難下定論
（如今看似平靜的通古斯地區，在百餘年前發生了規模空前的大爆炸，圖片來源@視覺中國 ）
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而1994年7月
蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星
則給人類提供了千載難逢的機遇
首次全程觀測 太陽系天體撞擊事件
這次撞擊 在木星表面
留下了一連串的痕跡
其中最大的與地球表面積相仿
釋放的能量
更是達萬億噸級TNT當量
（1994年7月18日，哈勃太空望遠鏡在撞擊發生後拍攝的撞擊痕跡，圖片來源@NASA ）
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近年來持續進行的科學研究
更是給我們提供了詳細的
各類小天體撞擊地球的毀滅記錄
在太陽系形成初期
行星們不斷變換軌道的同時
無數小星體在引力的作用下
飛向太陽系內部
猶如一場劈頭蓋臉的 “洗禮 ”
幾乎重塑了地球的地貌
並在與地球相伴的月球上
留下了無數的撞擊坑
（請橫屏觀看，滿是撞擊坑的月球，該事件被稱爲“後期重轟炸”，攝影師@黃一駿 ）
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幸運的是
那時的地球還不像今天一樣生機勃勃
但這並不是最後一次
6600萬年
一顆直徑約10km的小行星
在今天的墨西哥灣留下了
直徑約180km的撞擊坑
這很可能是導致當時的霸主恐龍
（嚴格來說是非鳥恐龍）
被一波帶走的重要原因之一
（同一時期是否發生了其他小行星撞擊事件目前尚存爭議，而當時的恐龍羣體已經較爲脆弱，而鳥類的祖先得以倖存。圖爲墨西哥尤卡坦半島的隕石坑示意，目前關於恐龍滅絕的原因仍有爭議，製圖@鄭藝/星球研究所 ）
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1.29萬年前
一場長達1000多年的大規模降溫席捲全球
並促使一衆大型動物種羣減少或滅絕
包括我們所熟知的猛獁象、劍齒虎等
有科學家認爲
這可能是由小行星撞擊所致
（該事件被稱爲新仙女木事件，這種生長在寒帶的植物，在當時大肆南侵，也有觀點認爲該事件與洋流有關，下圖爲不同種類的猛獁象復原示意，製圖@陳志浩&漢青&王申雯/星球研究所 ）
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但事物的影響
總是一體兩面
氣溫降低與大型獸類減少
也引發人類食物匱乏
一些人“被迫”放棄單一的狩獵與採集生活
開始嘗試種植作物
農業
從此開啓了人類文明的新篇章
（ 廣西龍勝梯田秋景，攝影師@王志榮 ）
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造訪地球的天體
也的確帶來了許多積極的影響
有理論認爲
在地球早期
無數小天體盡情蹂躪地球表層時
也爲地球帶來了生命之源
水
（地球上水的來源尚有爭議。賽里木湖秋季風光，攝影師@蔣晨明 ）
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還有各類氨基酸
甚至還有磷
對生命起源也都是至 關重要的元素
（1969年人們目睹了澳大利亞默奇遜地區的隕石降落，在該隕石中發現了地外起源的非生物合成氨基酸，可證明是非生物因素產生，圖片來源@視覺中國 ）
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此外
人類最早製作的鐵器
也來源於隕石中的隕鐵
因其形態獨特
比一般鐵礦更易於發現和利用
從而成爲人類鐵器的起點
（藁城臺西商代遺址出土的我國最早的鐵器——鐵刃銅鉞，銅鉞刃部的鐵爲隕鐵。圖片來源@視覺中國）
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1953年
科學家還利用鐵隕石
第一次準確知道了地球的年齡
45.5億年（±0.7億年）
鐵隕石的形成 過程與地核一致
它們的年齡 基本可以等同於地球的年齡
而其中的鈾同位素會衰變爲鉛
而不同鈾的半衰期不同
衰變成爲的鉛同位素也有所不同
這好似歲月的時鐘
只需測得鐵隕石中不同鉛同位素的比例
便可知大地的滄桑幾何
（測出該數據的加州理工學院教授帕特森後來還成爲鉛污染防治的先驅，圖爲巴林傑隕石坑，圖片來源@視覺中國)
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而在 南非 弗裡德堡撞擊坑
周圍還出產黃金等諸多礦產
這也與天體撞擊有關
（其具體機理還存在一定爭議，南非弗裡德堡撞擊坑地形，製圖@鄭藝/星球研究所）
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可見
這些太陽系的浪子
對地球的生命和人類的影響
是何等重要
在它們闖入地球的同時
我們也需要走出去
奔向星塵
去揭開它們更多的秘密
04
奔向星塵
1986年
藉着哈雷彗星迴歸的契機
一支包含美蘇日歐六艘探測器在內的
“哈雷艦隊”相繼升空
人類第一次以596km的超近距離
觀測 彗星的真面目
（歐洲宇航局喬託號拍攝的哈雷彗星彗核，圖片來源@ESA ）
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2004年
美國星塵號探測器
成功飛掠維爾特二號彗星
並於2006年將彗星氣體和塵埃樣品帶回地球
（星塵號，圖片來源@NASA ）
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2019年
日本隼鳥2號探測器
成功登陸一顆名爲龍宮的小行星
並於2020年由回收艙將樣品帶回地球
在其中發現了多種氨基酸
這是目前最確鑿的地外氨基酸證據
（隼鳥2號探測器落地後取出樣品，圖片來源@JAXA ）
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2022年9月27號
NASA的一艘重達600kg的探測器
主動撞向小行星迪莫菲斯（Dimorphos）
（請橫屏觀看，小行星防禦任務圖示，製圖@王申雯/星球研究所）
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並改變了小行星的軌道
完成人類首次小行星改道任務
未來面對小天體撞擊的威脅
人類將不再是手無縛雞之力
而中國也將加入這場角逐
2012年12月13日
嫦娥二號以 3.2km的最近距離
飛掠小行星圖塔蒂斯
2022年4月24日中國航天日
國家航天局宣佈
將啓動小行星防禦計劃
2025年
天問二號將奔向
小行星2016HO3和彗星311P
（研究表明2016HO3是地球的準衛星，圖爲該小行星的藝術想象圖，圖片來源@NASA ）
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我們已經越來越接近
這些太陽系浪子的終極秘密
2016年4月
在全國中學生天文奧林匹克競賽
國家隊選拔賽的賽場上
一道題目令所有選手猝不及防
（第四題：馬門溪龍看見的恆星-低年級與高年級組 ）
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一顆絕對星等爲-3.5等的恆星，在良好觀測條件下，勉強能夠被生活在今天的地球上的視力正常的人用肉眼看到。如果這顆恆星也剛好能被恐龍時期的馬門溪龍勉強看到，請你用適當的公式和數值推演說明，這顆恆星應經歷了怎樣的變化，並詳細說明原因
馬門溪龍最早於1954年在四川發現
體長可超過20米
其中的中加馬門溪龍
更是 世界上脖子最長的恐龍
這是一道沒有標準答案的開放題
但卻提醒我們
曾經的地球霸主恐龍也曾擡頭望天
看流星劃過天際
直到目睹小行星撞擊後
交出霸主寶座
（重慶自然博物館展出的合川馬門溪龍，攝影師@王嘯）
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恐龍滅絕的6600萬年後
銀河系獵戶懸臂之上
一顆小小的主序星太陽旁
環繞它的小小小小暗淡藍點之中
一種名叫人類的智慧生命
依舊擡頭望向 這片恐龍仰望過的星空
（2022年7月27日，深圳天文臺上空一顆火流星劃過銀河，攝影師@陸不喝）
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不同的是
人類要從這小小的暗淡藍點發出
向着宇宙的四方飛去
征途雖遠
甚至沒有返程
但 你我本就 皆爲星塵
（旅行者一號拍下的著名照片“暗淡藍點”，圈內的光點爲地球，圖片來源@NASA）
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————後記————
儘管我們中的絕大多數人
還無法奔向星空
那個我們來自的地方
但我們的思想與想象卻可以超脫時空的限制
奔向宇宙的邊疆
2022年11月24日
國家航天局啓動面向全社會的
深空探測重要科學問題全球徵集活動
不管是專業人士或是喜歡仰望星空的你
如果你有好的點子和對宇宙洪荒的好奇心
不妨一試
本次徵集至2023年1月31日止
大家可點擊文末的閱讀原文 查看詳情
（奔向宇宙，我們已經迫不及待，2015年12月20日雙子座流星雨，攝於國家天文臺河北興隆觀測站，攝影師@Steed）
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而今晚
無論你所在的地方是否適合觀測
星球研究所都將陪你
一起向流星許願
我們將在全國多個地點
將鏡頭朝向天空
看祖國的大好河山與流星同框
更可以與星球研究所一起
聽聽這廣袤寰宇的故事
今晚17：30，不見不散
（向着長流星，許願吧！請橫屏觀看，超長掠地流星，2021年6月12日攝於烏蘭布統，攝影師@申然）
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本文創作團隊
撰文：林萱文
編輯：所長
圖片：周昫光
設計：王申雯
審校：雲舞空城/竇婧
封面攝影師：瞿曉峰/葉人豪
專家審校：haibaraemily
P.S. 一般的流星雨觀測無需望遠鏡，在少光污染，開闊無雲的地方觀測即可。不必緊盯輻射點或某一片天。
P.P.S :馬門溪龍最早發現於四川宜賓的馬鳴溪渡口，由於發現人，著名的古生物學家楊鍾健院士（也是筆者的陝西老鄉）口音較重，工作人員誤記錄爲馬門溪，由此得名。 楊先生還曾經作詩一首：“頭小頸長身軀大，尾巴長的更可怕。身長約有十三米，體重更是不成話。”
【參考文獻】可上下滑動查看
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以及《天文愛好者》雜誌2016年第8期，NASA/JAXA/ESA/IMO（國際流星組織）網站
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