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6500万年前，地球上发生了一场生物大灭绝，导致当时的地球霸主——恐龙几近绝迹。关于这场灭绝的原因，目前最广泛被接受的理论是“陨石撞击说”：一个小行星撞击了地球，引发了地球气候的剧烈变化，灭绝了包括恐龙在内的许多生物。
艺术家想象图：直径10公里的小行星撞击地球。科学家认为在38亿年~18亿年前之间，大约有70个这样的小行星撞击了地球。图/
Don Davis
过去的研究表明，小行星撞击地球的规律，大约遵循一个3500万年的周期。过去，有科学家认为这是由于太阳存在一个尚未被发现的伴星“复仇女神”（Nemesis），它周期性地对奥尔特云（Oort
cloud）产生扰动，干扰彗星的轨道，使数以百万计的彗星进入内太阳系，从而增加了地球被撞击的几率。然而，到目前都没有任何证据证明这颗红矮星存在。
想象中的太阳伴星“复仇女神”
2014年4月20日，哈佛大学科学家在《物理评论快报》（Physical Review
Letters）上发表了一篇论文，提出了一个新理论：将这颗“死亡之星”推向地球的幕后黑手，可能是一股神秘的力量——暗物质（dark
matter）。
这两位理论物理学家Lisa Randall和Matthew
Reece认为，暗物质在银河系中央形成了一个薄而致密的盘状结构，厚度为35光年，密度为每平方光年一个太阳。
计算机模拟图，星系周围挤满了暗物质。图/J. Tumlinson
太阳在围绕银河系中央运行的过程中，会周期性的穿越将银河系分为上下两部分的银道面。穿越的时刻会动荡不安，因为它也同时穿过了这个暗物质盘。受其干扰，太阳系边缘的彗星轨道会被打乱，纷乱地飞入内太阳系。这就可能导致惨烈的“天地大冲撞”，就像终结恐龙时代那个一样。而太阳穿越银道面的周期，大致接近3500万年。这意味着，这个由暗物质组成的“暗夜之盘”，可能是太阳系内部周期性纷乱的原因。
他们分析了过去2.5亿年间，地球上直径大于20公里的陨石坑，将它们的年代与3500万年的周期进行了比较。他们发现，撞击基本符合“穿越暗物质盘”的周期，比随机撞击的可能性大三倍。不过，这个周期与6500万年前那次大灭绝并不是完美的吻合。科学家认为，这也许是因为陨石坑的数据并不完备。希望未来有更多的信息，来弥补这个缺陷。
关于暗物质，顾名思义，它无法直接被我们观测到。它是指那些自身不发射电磁辐射，也不与电磁波相互作用的一种物质。科学家认为，我们已知的普通物质占宇宙的5%，剩下约25%来自暗物质，还有70%来自暗能量。
暗物质最初的证据，来自于1933年，瑞士天文学家弗里茨·兹威基（Fritz
Zwicky，1898～1974）对距地球3.2亿光年的“后发座星系团”的观测。大型星系团中的星系具有极高的运动速度，除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上，否则星系团根本无法束缚住这些星系。因此，在20世纪80年代被命名为“暗物质”之前，这种物质被称作“缺失的质量”。（详见《科学世界》2012年第11期特别策划：暗物质，星系锁链）
暗物质也许并不仅存在于遥远的星系。我们的银河系中，也可能充满着它们的身影。近期提交到《物理学评论》（Physical Review
D）的一项研究显示，NASA的费米太空望远镜从银河系中心探测到了疑似暗物质信号。银河系核心产生的高能伽马射线辐射量无法仅仅通过传统的途径——如超新星遗迹，高速转动，密度超高的中子星等现象进行解释。这种高能辐射的“过量”可能正是由于暗物质粒子之间的碰撞产生的。（http://www.space.com/25359-dark-matter-milky-way-galaxy-fermi-discovery.html）
右图：费米望远镜对银河系中心的成像图显示出过剩的伽马射线（红色意味着最强的强度），而这无法用常规的放射源来解释。图/T.
Linden, Univ. of Chicago
欧洲空间局（ESA）于2013年发射的空间望远镜“盖亚”（Gaia）也许可以帮助人类解开这个秘密。它的目的是要绘制一个包含约10亿颗或银河系1%恒星的三维星图。期待它可以为我们带来暗物质盘是否存在的信息。
更多关于暗物质的知识，请阅览《科学世界》2012年第11期特别策划——暗物质：星系锁链。
2014-04-30 12:52:03
