6500萬年前，地球上發(fā)生了一場(chǎng)生物大滅絕，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的地球霸主——恐龍幾近絕跡。關(guān)于這場(chǎng)滅絕的原因，目前最廣泛被接受的理論是“隕石撞擊說”：一個(gè)小行星撞擊了地球，引發(fā)了地球氣候的劇烈變化，滅絕了包括恐龍?jiān)趦?nèi)的許多生物。

藝術(shù)家想象圖：直徑10公里的小行星撞擊地球?？茖W(xué)家認(rèn)為在38億年~18億年前之間，大約有70個(gè)這樣的小行星撞擊了地球。圖/ Don Davis

過去的研究表明，小行星撞擊地球的規(guī)律，大約遵循一個(gè)3500萬年的周期。過去，有科學(xué)家認(rèn)為這是由于太陽存在一個(gè)尚未被發(fā)現(xiàn)的伴星“復(fù)仇女神”（Nemesis），它周期性地對(duì)奧爾特云（Oort cloud）產(chǎn)生擾動(dòng)，干擾彗星的軌道，使數(shù)以百萬計(jì)的彗星進(jìn)入內(nèi)太陽系，從而增加了地球被撞擊的幾率。然而，到目前都沒有任何證據(jù)證明這顆紅矮星存在。

想象中的太陽伴星“復(fù)仇女神”

2014年4月20日，哈佛大學(xué)科學(xué)家在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上發(fā)表了一篇論文，提出了一個(gè)新理論：將這顆“死亡之星”推向地球的幕后黑手，可能是一股神秘的力量——暗物質(zhì)（dark matter）。

這兩位理論物理學(xué)家Lisa Randall和Matthew Reece認(rèn)為，暗物質(zhì)在銀河系中央形成了一個(gè)薄而致密的盤狀結(jié)構(gòu)，厚度為35光年，密度為每平方光年一個(gè)太陽。

計(jì)算機(jī)模擬圖，星系周圍擠滿了暗物質(zhì)。圖/J. Tumlinson

太陽在圍繞銀河系中央運(yùn)行的過程中，會(huì)周期性的穿越將銀河系分為上下兩部分的銀道面。穿越的時(shí)刻會(huì)動(dòng)蕩不安，因?yàn)樗餐瑫r(shí)穿過了這個(gè)暗物質(zhì)盤。受其干擾，太陽系邊緣的彗星軌道會(huì)被打亂，紛亂地飛入內(nèi)太陽系。這就可能導(dǎo)致慘烈的“天地大沖撞”，就像終結(jié)恐龍時(shí)代那個(gè)一樣。而太陽穿越銀道面的周期，大致接近3500萬年。這意味著，這個(gè)由暗物質(zhì)組成的“暗夜之盤”，可能是太陽系內(nèi)部周期性紛亂的原因。

恒星的軌跡

他們分析了過去2.5億年間，地球上直徑大于20公里的隕石坑，將它們的年代與3500萬年的周期進(jìn)行了比較。他們發(fā)現(xiàn)，撞擊基本符合“穿越暗物質(zhì)盤”的周期，比隨機(jī)撞擊的可能性大三倍。不過，這個(gè)周期與6500萬年前那次大滅絕并不是完美的吻合。科學(xué)家認(rèn)為，這也許是因?yàn)殡E石坑的數(shù)據(jù)并不完備。希望未來有更多的信息，來彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。

關(guān)于暗物質(zhì)，顧名思義，它無法直接被我們觀測(cè)到。它是指那些自身不發(fā)射電磁輻射，也不與電磁波相互作用的一種物質(zhì)?？茖W(xué)家認(rèn)為，我們已知的普通物質(zhì)占宇宙的5%，剩下約25%來自暗物質(zhì)，還有70%來自暗能量。

暗物質(zhì)三維圖像

暗物質(zhì)最初的證據(jù)，來自于1933年，瑞士天文學(xué)家弗里茨·茲威基（Fritz Zwicky，1898～1974）對(duì)距地球3.2億光年的“后發(fā)座星系團(tuán)”的觀測(cè)。大型星系團(tuán)中的星系具有極高的運(yùn)動(dòng)速度，除非星系團(tuán)的質(zhì)量是根據(jù)其中恒星數(shù)量計(jì)算所得到的值的100倍以上，否則星系團(tuán)根本無法束縛住這些星系。因此，在20世紀(jì)80年代被命名為“暗物質(zhì)”之前，這種物質(zhì)被稱作“缺失的質(zhì)量”。（詳見《科學(xué)世界》2012年第11期特別策劃：暗物質(zhì)，星系鎖鏈）

暗物質(zhì)也許并不僅存在于遙遠(yuǎn)的星系。我們的銀河系中，也可能充滿著它們的身影。近期提交到《物理學(xué)評(píng)論》（Physical Review D）的一項(xiàng)研究顯示，NASA的費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡從銀河系中心探測(cè)到了疑似暗物質(zhì)信號(hào)。銀河系核心產(chǎn)生的高能伽馬射線輻射量無法僅僅通過傳統(tǒng)的途徑——如超新星遺跡，高速轉(zhuǎn)動(dòng)，密度超高的中子星等現(xiàn)象進(jìn)行解釋。這種高能輻射的“過量”可能正是由于暗物質(zhì)粒子之間的碰撞產(chǎn)生的。（http://www./25359-dark-matter-milky-way-galaxy-fermi-discovery.html）

右圖：費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡對(duì)銀河系中心的成像圖顯示出過剩的伽馬射線（紅色意味著最強(qiáng)的強(qiáng)度），而這無法用常規(guī)的放射源來解釋。圖/T. Linden, Univ. of Chicago

歐洲空間局（ESA）于2013年發(fā)射的空間望遠(yuǎn)鏡“蓋亞”（Gaia）也許可以幫助人類解開這個(gè)秘密。它的目的是要繪制一個(gè)包含約10億顆或銀河系1%恒星的三維星圖。期待它可以為我們帶來暗物質(zhì)盤是否存在的信息。

ESA的蓋亞空間望遠(yuǎn)鏡

更多關(guān)于暗物質(zhì)的知識(shí)，請(qǐng)閱覽《科學(xué)世界》2012年第11期特別策劃——暗物質(zhì)：星系鎖鏈。