其想法是,一些行星的地核或许是由高放射性的元素铀构成的巨大球体,发挥着天然的核裂变反应堆—或称地质反应堆—的作用。铀的一些同位素是可裂变的,这意味着当它们吸收一颗中子,就会分裂成两个原子,释放能量和更多自由的中子。如果你把足够多的铀汇聚在一起,一颗原子的裂变会引发周围的其他原子发生同样的裂变,而这些原子又会使它们附近的原子也发生裂变,依此类推。这个过程会变得可以自持续,生成巨大的热量和能量。这就是人造核反应堆的运作原理。
因此,想象跨度在五到十英里的一堆铀,在一颗行星内部裂变。在正常情况下,铀反应堆只释放能量,并不会爆炸。必须有什么把铀压缩成一个非常紧实的球体,使原子紧挨彼此,并使它们达到超临界质量,才能引发爆炸。核弹通过使用传统的炸药来实现这一点。因此,一个行星地质反应堆只要没有受外界干扰,就会保持稳定。但是却存在可能引爆它的东西。一颗非常大的小行星撞击行星时产生的冲击波或许就能实现这一点。而且,如果类似的事确实发生了,它引发的核爆绝对有足够大的力量将一颗行星炸碎,将碎块炸出太阳系。
在行星核心可能存在天然核反应堆的想法并非范弗兰登的点子。他只是一听说这个想法,就马上意识到了这可以为行星的毁灭提供一种机制。这一假说是马尔文·赫恩登创立的,他是一位拥有核化学博士学位的采矿咨询师,他突然想到这个念头时,其实是在尝试回答一个完全不同的问题:为什么木星、土星和海王星释放出的热量,都远比它们从太阳接收到的热量大?
标准的答案是:这些行星仍然在释放它们形成时留存下来的热量,但赫恩登认为它们都应该已经冷却下来了,因为它们总体为气态,因而缺乏隔热层,无法保存它们原始的热量。20世纪90年代初的一天,他在杂货店排队购物,仔细琢磨着这个谜题时,突然间顿悟了什么。他还记得,1972年,法国科学家在加蓬发现了一处地下铀矿,经过分析他们意识到,约二十亿年前,这里曾经作为一处天然核反应堆存在,随后耗尽了能量。后来,人们又发现了类似的一些天然形成的地质反应堆。实际上它们的存在于1956年被物理学家黑田和夫预言过,但是在当时,科学界藐视了他的想法。他甚至连发表这个理论都遇上了困难—这是另一个奇怪理论成真的例子。
于是,赫恩登推论,天然核反应堆若像证据表明的那样,能在地球的地壳中形成,那么或许它也能在一颗行星的地核中形成。地球上富含铀,它是自然界最重的常见金属。在行星形成过程中,条件合适的情况下,它或许会直接沉入地核并在那里富集,引发核裂变过程。如果这发生在带外行星[34]身上,自然就可以解释这些行星释放出的额外能量了。
起初,赫恩登只是将这一推论用在木星、土星和海王星身上,但他很快就把范围扩展到了地球,在发表于《美国国家科学院院刊》的数篇文章里提出了他的想法。他指出,地球产生了足够多的能量,形成了强有力的磁场,保护我们免受太阳风最糟的影响。他提问道:所有这些能量都从哪儿来?传统的答案是:这是地球余热、放射性衰变和引力势能加在一起的结果,但赫恩登怀疑这些来源并不够。另一方面,一个地质反应堆却能轻易地为磁场提供能量。美国橡树岭国家实验室的核工程师丹尼尔·霍伦巴克运用了计算机模拟,帮助赫恩登证实了这件事大体上是可能的。
这就将行星爆炸假说搁在了我们的门口。赫恩登本人倒未曾联想到地质反应堆可能会爆炸,但其他人想到了。如果他是对的,如果确实有直径五英里、球形、高温的铀存在于地球的地核之中,那么我们的家园变成下一颗氪星不过是时间的问题。
但是,先不提地球可能会爆炸这回事—要是它已经爆炸过呢?在行星爆炸假说漫长的传奇故事中,这个想法构成了它最近、可能也是最轰动的进展。显然,爆炸不可能大到彻底毁掉地球的程度—因为我们仍在这里。但它有可能大到足以留下某种令人震撼的证据,它如今就在大多数夜晚悬挂在我们的头顶:月亮。
月球的起源对科学家来说是一个真正的谜,考虑到它是我们如此熟悉的天体,这件事或许看起来有些自相矛盾。你会认为他们到现在总该弄清月球来自何处了吧。然而,对月球是如何形成的做出解释仍然极其困难。
问题在于月球非常大—它太大了,以至于如果它碰巧飞过地球附近,地球的引力是无法捕获它的。而且月球岩石从化学上几乎与地球岩石一致。这就好像有一个巨型冰激凌挖勺从地球的地幔挖了一勺,然后把它放到了天上的运行轨道中一样。对科学家而言,挑战在于解释这个挖勺是怎样出现在那里的。
20世纪70年代中期,行星科学家威廉·哈特曼[35]和唐纳德·戴维斯提出了主流的理论。想象有一个火星大小的天体,天文学家给它起了一个绰号“提亚”,以一定角度撞击了地球,造成巨大的一块地幔飞溅到太空中,起初围绕地球形成了一个环,最终凝结成了月球。行星科学家们承认,这个理论的问题在于,提亚的一些化学成分应该保留在月球岩石中,但是月球岩石中似乎并无这类发现。这带我们直接回到了行星爆炸假说的面前。
2010年,荷兰科学家罗布·德梅耶和维姆·范维斯特雷宁提出:月球可能是从地球一侧炸下来而形成的。他们假设,在地球还很年轻的时候,靠近地核处汇聚了大量的铀。随后,一次小行星撞击可能引爆了这些铀,使地球地幔的一大块被炸到了太空中,变成了月球。这可以解释地球和月球化学上的相似性,因为它们曾经是一体的。
范弗兰登活得没那么久,未能了解到行星爆炸假说的这一新进展,但毫无疑问,他若是知道,必定会对此表示赞许的。
一个本应有行星的地方布满小行星碎岩、一个满身伤痕的太阳系、地质反应堆、头顶的月球……这些线索就像沿途撒下的面包碎屑那样,引导人们得出结论,我们的行星有可能突然间爆炸。但是,在你冲出去购买行星爆炸保险之前请放心,正统科学并不认为我们有理由担忧。就像那句流行口号说的一样—“保持冷静,继续生活”。
首先,天文学家十分确信,在太阳系未曾有过一颗行星爆炸。他们指出在火星和木星之间的小行星带那里,实际上没有多少物质存在。如果你把它们都堆在一起,其总质量也就相当于我们月球质量的百分之几,这离一颗行星留下的残骸差得太远了,就算这颗行星的大部分都已被木星吞噬,这些也太少了。
类似地,地质学家严重怀疑,行星的地核中能否形成地质反应堆。铀非常重,它也非常常见,这些都没错,但是铀往往与更轻的元素结合,尤其是氧,这应该能避免它沉入一颗行星的地核。我们大概是安全的。
然而,如果有谁习惯沉迷于妄想之中,这样的保证可能不够令人满意。毕竟,说铀应当与氧结合,与说行星地质反应堆绝无可能出现并不是一回事。物理学和地质学中没有哪一条规律明确地阻止它出现。若是一颗行星由缺乏氧的物质构成呢?那么它也许会出现吧。至少,它或许稍微进入了可能的范畴之内—同时,发生灾难性的爆炸事件也变得有可能了。
“行星爆炸假说”也使人想起地球科学内部一个年代久远的辩论,辩论的双方被称为“灾变论者”和“均变论者”。后者主张:一个好的地质学理论应该建立在识别当下持续进行的自然过程—如侵蚀和沉积—的基础之上。该理论随后会向回反推,认为这些过程长期而言,应以一种一致、持续的方式发生。另一方面,灾变论者主张,有时奇怪的事情会发生,在当下并无确切与之类同的情况存在。偶尔,灾难性事件会搅乱整个系统,尘埃落定之后,其各个组成部分会形成全新的格局。
均变论可以追溯到18世纪末苏格兰地质学家詹姆斯·赫顿[36]的工作,赫顿被认为是现代地质学的创始人。然而,灾变论的思想最初由《圣经》直译主义者持有,他们坚称诺亚遭遇的那场洪水造就了我们今天所看到的岩层。其结果是,这个思想在科学界落得名声很糟。均变论后来被看成了正统地球科学的标志。
但是,自20世纪中期以来,灾变论再度流行起来。研究者们开始意识到,诸如超级火山和大型流星撞击等罕见事件,在生命和地球的历史上有着深刻的影响。20世纪80年代,人们认识到小行星撞击是恐龙灭绝最可能的原因,这成了灾变论复苏的转折点。然而,科学家中间仍有强烈的倾向,对于引用灾难的解释持怀疑的态度。你很难不去怀疑,行星爆炸假说是不是也受到了这种旧有态度的影响。
随着我们越来越了解宇宙,了解它能施加在我们身上的诸多恐怖事件—暴戾的黑洞可能会出现在太阳系中间,把我们整个吞噬,或者自遥远星系偶然向我们袭来的伽马射线暴可能突然间将我们化为灰烬—也许行星爆炸的想法会渐渐显得不那么耸人听闻了。毕竟,就算这种现象可能存在,它也不过是自然令人惊叹的毁灭性军火库中的又一件武器罢了。