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恐龍滅絕是暗物質幹的好事嗎?

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哈佛大學(Harvard University)2位物理理論學家Lisa Randall和Matthew Reece提出新理論,認為:我們銀河系盤面中有個薄薄的暗物質盤(disk of dark matter),太陽系會週期性穿越這個暗物質盤,可能會觸發彗星或隕石體大量撞擊地球,導致包括恐龍在內的某些物種滅絕。不過這個暗物質盤的存在與否,尚須天文觀測進行驗證;所以關於暗物質滅了恐龍的說法,雖然有趣,但仍須審慎以對。

隕石經常墜入地球大氣。約30年前,有科學家提出建議:隕石活動似乎會週期性增強,顯然必定有某種來自太空的未知原因造成這種現象。其中一種可能的解釋是太陽擁有迄今未偵測到的伴星,一般戲稱這顆未知伴星為「復仇女神(Nemesis)」或「死星(Death Star)」。每當這顆未知伴星近掠太陽時,便會擾動歐特雲(Oort cloud),使歐特雲中的彗星大量向太陽系內側飛奔。

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太陽以波浪狀的軌道環繞銀河系公轉。. Credit: Diagram by Nature, Milky Way impression by C. Carreau-ESA

Randall等人於去年提出另一種理論,認為隕石活動週期性增強的原因,是太陽帶著整個太陽系環繞銀河系中心公轉的過程中,其實還會上下穿越銀河盤面,使整個公轉軌道呈波浪狀擺動;在此過程中,太陽系會穿越銀盤中一層較稠密的暗物質層,就像是漢堡中間的火腿一樣,雖不清楚暗物質本質究竟為何,但與一般物質有重力交互作用,因此經過這個稠密的暗物質層時,歐特雲中的許多彗星受到暗物質的重力擾動而改變軌道,朝太陽系內側而來。

先前的理論模型沒有足夠強的重力造成這樣的擾動效果,但Randall等人的暗物質盤理論則顯示銀河系中心的暗物質盤卻恰可引起彗星風暴,且彗星風暴的週期性約為3500萬年,和地球撞擊隕坑的搜尋統計證據大致吻合。

一般認為暗物質與其他物質的重力交互作用並不強,因此很難逐漸沈澱安頓成這樣的盤狀結構。但這些科學家認為有一小部分暗物質的行為舉止和其他暗物質截然不同。他們在去年發展的「分散暗物質理論(dissipative dark matter)」,就是企圖解釋費米伽瑪射線太空望遠鏡(Fermi Gamma-ray Space Telescope)觀測到的來自銀河中心、似乎是暗物質發出的訊號。從Randall等人的理論模型,這個暗物質盤的厚度約僅35光年,密度則為約每平方光年1太陽質量--這樣的密度已足以引起週期性的彗星雨。

從撞擊隕坑的記錄統計得出的每3500萬年的週期性,其實證據並不穩固,隕坑記錄有起伏變動,意味著這種週期性的探查總是會找出某種關聯性。為了解決這個問題,Randall等人於是將問題反過來想,試圖用他們的理論來預期週期性會有多長,並將預測結果和直徑20公里以上、過去2億5000年內產生的隕坑記錄進行比對,所得結果顯示3500萬年週期性的可能性,比任意隨機的可能性高3倍,所以這個從隕坑記錄所得的3500萬年週期性有似乎可能是真的。

現在的問題癥結點在於Randall等人理論中的這個暗物質盤究竟是否存在?其密度是否如理論預測的那樣有足夠重力擾動?歐洲太空總署(ESA)去年發射升空的蓋亞(Gaia)太空任務預定要繪製銀河系的重力場,或許可以藉此確認暗物質盤是否存在。

不過這個3倍可能性比例的論調,並不是所有科學家都接受的。德國普朗克天文研究所(Max Planck Institute for Astronomy)天文物理學家Coryn Bailer-Jones表示:3:1這樣的比例,大概就是沒特別狀況,不太會提起的那種程度;更何況如果用不同角度去看描述暗物質盤的那些參數,其實完全可以得出別種不一樣的結果。再者這個模型也沒有考慮遠離歐特雲的那些小行星,但這些小行星其實對地球隕坑的形成貢獻也不小,這導致隕坑來自歐特雲受暗物質盤擾動導致彗星大量襲擊的比例是有誤差的。

堪薩斯大學(University of Kansas)天文物理學家Adrian Melott也表示:隨機選取隕坑,但這些隕坑的年齡估計的誤差有些其實頗大,這些也增加了用隕坑統計記錄來預測週期的不確定性;或許分散暗物質盤理論是一種可能的解釋,但並不能清楚且確實的解釋所有事情。

所以囉,這個暗物質盤導致恐龍滅絕的理論,雖有據,但不夠穩固,還無法確認其正確性。Randall為自我辯駁說:雖說提出預測的基本來源是基於隕坑統計記錄,但我們並沒有說這個點子100%正確,這只是將某些瘋狂的點子轉換成科學的一種嘗試罷了?

資料來源:Did dark matter kill the dinosaurs? Nature [07 March, 2014]

轉載自網路天文館

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