暗物质可能导致了恐龙灭绝吗?

暗物质可能导致了恐龙灭绝吗?
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本文与 The Conversation合作发表。

这场恐龙灭绝发生于6600万年前,最可能是由 一颗彗星 或一颗大型小行星撞击地球所致。但鉴于小行星实际上并不常撞击我们的星球,这真的是全部真相吗?如今,许多科学家正在探讨,是否某种宇宙学事件可能曾增加了当时彗星的数量,从而使此类撞击更有可能发生。

在 近期著作中,美国宇宙学家 丽莎·兰德尔 提出,一种比“普通”物质多五倍的不可见物质——即一个巨大的“暗物质”盘——可能是罪魁祸首。当该盘掠过太阳系时,会在空间中造成微小扰动,相当于引力的一次闪烁,可能把彗星从太阳系的 柯伊伯带 或 奥尔特云 (就在其外侧)撞出,并将它们送向地球。

但这一理论有多可信?是否还有其他宇宙学事件可以解释这一问题?

一个棘手的问题

越来越多的天体物理与宇宙学 证据表明 ,我们的银河系中暗物质远多于普通物质。尽管暗物质不可见,但我们知道它存在,因为它对周围天体具有引力作用。

暗物质之所以“暗”,仅仅是因为它既不发射也不吸收光,因而难以被发现。大多数宇宙学家认为,这种物质毕竟是我们星系和星系团的组成部分,它 运动缓慢,并且是“冷”的(因为快速运动的粒子是“热”的)。

兰德尔 认为 ,在我们自己的银河系中存在一整个暗物质盘。要使其对我们产生影响,它需要与银河系的可见盘面大致对齐,使太阳系在绕银河中心运行时围绕其振荡。但这存在问题:为了解释迄今为止的观测结果,宇宙学家认为暗物质应当 形成大型球状晕 环绕星系,而非形成盘状结构。

为绕过这一问题,我们需要让暗物质比它本身已经的样子更加奇特。兰德尔提出,除了主要的暗物质之外,还存在以“污染”形式出现的另一种暗物质,她认为其可能占暗物质总量的5-10%。这类暗物质之所以不同,是因为它能像普通物质一样与自身相互作用。大多数暗物质可以无阻碍地穿过自身,而这种所谓“耗散性”暗物质则能够使自身停止运动,从而形成银河盘,正如普通物质那样。但正如兰德尔在其研究论文中承认的,我们并不能确定此类暗物质一定会形成盘状结构。

即便如此,也没有理由认为这一暗盘应与银河系的可见盘面对齐,而它必须如此,才能将巨大彗星射向地球。

我们的宿敌

兰德尔是享誉世界的宇宙学家,因此她的提议无疑是可信的。只要该模型不与未来的观测相矛盾,兰德尔认为其情景确实存在一种小概率可能,即彗星和小行星的数量会因此增加。

那么,地质或古生物学记录中是否存在此类证据?尽管这一问题 仍有争议,目前 并无确凿证据 表明灭绝事件曾周期性发生。兰德尔团队称,彗星数量的增加可能约每3500万年出现一次,有人或许会认为这 大致与 大规模灭绝相关联。

因此,尽管存在诸多未知因素,暗盘是否是解释大规模灭绝的最佳宇宙学提议?另一项被提出的假说是,太阳拥有一颗 伴星,名为涅墨西斯。涅墨西斯是一颗假想的、暗淡的 红/棕矮星 ,在距离太阳约1.5光年处绕其运行。每隔约2500万年,它便会靠近太阳一次,由于其引力作用,这可能导致彗星活动增强。这一假说并非不合理,因为大多数恒星属于多星系统。然而,棕矮星 相对罕见 ,且涅墨西斯迄今(尚)未被观测到。

在我看来,兰德尔的情景与其说是一个现实可行的提议,不如说是一种有趣的“假如”式推测。尽管她的理论模型非常严密,且比初听起来更为具体,但地球上并不存在大规模灭绝与陨石坑形成具有周期性的真正证据,这是一个问题。此外,根据 奥卡姆剃刀,该原则认为最简单的解释最可能是最佳解释,因此,除非确有必要,否则增设更多种类的暗物质绝非明智之举。

然而,该提议绝非不可能,在进行观测时理应予以考虑。更重要的是,它提醒我们,基础物理学与宇宙学是自然界的根本方面,甚至可能影响地球上生命的命运。

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作者:康斯坦丁诺斯·迪莫普洛斯(Konstantinos Dimopoulos)是兰卡斯特大学粒子宇宙学领域的讲师。

图片:两具骨骼化石遗骸正在展出。REUTERS/Eduardo Munoz。

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