用科學原理來解答12個看似荒謬的自然奇想

六千六百萬年前,一顆直徑10 公里的巨物撞上地球,在墨西哥留下寬180 公里的坑洞;其衝擊力足以殺死周遭所有生命,並引發毀滅性的海嘯、酸雨和遮蔽陽光數月的塵雲。與此同時,火山爆發、海平面下降,有四分之三的動植物在此混亂中滅絕;這也是恐龍的末日──但假如這一切從不曾發生?
恐龍稱霸地球逾1 億5000 萬年,曾興盛繁衍,若非這場滅絕事件,恐龍後代很可能至今還存活於地球上。若真如此,我們也無緣見到牠們,因為正是恐龍的衰亡才促成了哺乳類動物興起。

在這場大滅絕之前,哺乳類一直掙扎求生:潛伏於暗處、棲息於洞穴中、只在夜間出沒、辛苦地覓食,且始終維持嬌小體型。這些特質使牠們得以在恐龍滅亡時緊握一線生機、填補恐龍的位置。

假如當年小行星沒撞上地球,暴龍等恐龍始祖可能仍繼續稱霸草原與森林的食物鏈。我們很難猜測今日恐龍的樣貌,因為牠們會隨環境氣候的改變而演化;鳥類大概仍會征服天空,畢竟牠們是恐龍的後裔。

擁有高智慧的恐龍品種也可能出現,取代人類;此論點仍有許多爭議,畢竟演化出龐大腦部的代價不菲,恐龍是否須走上這條路仍是大哉問。但若恐龍真演化成高智慧生物,世界不知會變成什麼模樣!

你知道嗎?地球曾發生過五次大滅絕事件,恐龍在最後一次的事件中滅絕



假如 太陽熄滅

如果我們的恆星突然熄滅,地球上的生物可就危險了

一旦少了陽光,植物會迅速凋零,食物鏈的其他成員也跟著遭殃;幾乎所有生物都仰賴著太陽。海洋深處有少數例外者,某些深海有機體已演化到能直接攝取地殼滲出的礦物質,從硫化氫中取得能量,而不須利用陽光。這些有機體或許能多撐一陣子,但地球終將變得極寒冷,海洋也會隨之結凍。事實上,太陽不會熄滅,反而會隨燃料耗竭而變亮、膨脹;但這也會造成其他問題,幸好我們還有約10億年的時間能想辦法。

假如 磁場反轉

指北針改指向南方的後果

地球的磁場替我們阻擋了太陽風,但地磁北極可不會永遠都在地球的北方。在地球晚近的歷史中,磁極每百萬年會翻轉四、五次,只是近代中尚未發生過,因此我們很難預期究竟會發生什麼事。

當地磁反轉時,磁場會減弱,然後瓦解。這會使地球容易受到太陽風暴的影響,也可能干擾通訊;一些利用磁場辨認方位的動物也可能被擾亂。不過,這種情況並非全帶來壞事;磁場是極光的成因,當磁極反轉時,全球各地都有可能看到極光。

假如 世界上沒有水

少了地球上最豐沛的液體,生命還有可能會出現嗎?

所有我們已知的生命都需要水才能存活,生物得從環境中攝取養分,還必須成長、反應及繁衍。要完成這些行為,複雜的大分子化學物質須靠得很近才能產生反應,因此需有某種物質供分子溶解於其中;在地球上,水正扮演了此角色。地球上有大量的水,能溶解各種化學物質,且能在很大的溫度範圍內維持液態。少了水,萬物都將滅絕。

某些厲害的生物確實能在無水的狀態下撐上數月甚至數十年,牠們能讓自己變得乾燥,並減緩新陳代謝;但如果永遠不補充水分,這些生物終將會死於脫水。

我們需要水,但不代表沒有其他替代方案。某些液體也有維持生命的潛力,儘管那樣的生命模式將與我們所熟悉的大不相同。氨是首選之一,自然界中有大量的氨,氨對有機分子的溶解力也不錯,甚至能溶解金屬;雖然沸點比水低,但只要壓力夠高,氨就能變得較穩定。

氟化氫也是個選項,此物質在很大的溫度範圍內能維持液態,且能吸收大量能量再升溫,但氟化氫很稀少。我們尚無法得知上述液體能否演化出生命,但確有其可能性。

假如 蜜蜂絕種

蜜蜂可說是人類賴以維生的好夥伴

一隻蜜蜂一生僅能製造十二分之一茶匙的蜂蜜,但少了這種甜品還只是小事。許多作物完全仰賴蜜蜂授粉,除非我們真想以人力授粉,否則就需要蜜蜂的幫忙,才能讓超市的蔬果不虞匱乏。

一個蜂群一天內就能在3 億朵花之間傳遞花粉,因此蜂巢被運往全球各地的農地,好為70% 的人類最常食用作物授粉。蜜蜂賜給我們杏仁、藍莓、蔓越莓、葡萄、南瓜和草莓等作物,也能幫助植物繁衍出更好的農作物、提高產量,並使水果、堅果和種子長得更大。假如蜜蜂滅絕,不只蔬果會消失,家禽和家畜也會,因為牠們也是靠由蜜蜂授粉的作物維生。

儘管如此,蜜蜂的末日並不代表所有食物都會跟著絕跡。花生和大豆等豆科植物屬於自花授粉植物,不需外力協助就能繁衍。此外,小麥和稻米等禾本科植物能靠風力來傳播花粉;無花果是靠黃蜂授粉;龍舌蘭則由蝙蝠來助一臂之力。

蚊蠅等雙翅目昆蟲 、鳥類、蛾和蝶類也都是重要的授粉生物,能維持腰果、芒果和木瓜等作物的產量,但這些生物不像蜜蜂,無法以蜂巢為單位輕鬆地運送到各農地。假如蜂群全數毀滅,有可能導致全球糧食短缺,蔬果的價格也將飆漲,我們得尋找新方法來生產許多我們熟悉且喜愛的食物。

你知道嗎?蜜蜂的品種超過1 萬9200 種──比所有哺乳類和鳥類的品種加起來還多



假如 南北兩極的冰冠全都融解

南北兩極的冰冠乍看之下長得差不多,但在冰層下方卻大有不同。北極的冰層浮在北冰洋上;南極的冰層則坐落於陸地上。這項差異聽來微不足道,但假如南北兩極的冰冠都突然融解,這將會帶來巨大的影響。

極地冰冠融於海水中的情況有點像冰塊融進飲料裡。當你將冰塊放進裝水的玻璃杯時,液面會因冰塊填補了水的位置而立刻上升;但冰融之後,水位並不會再度上升,這正是北極目前的狀況。

如果你繼續往杯裡添加更多冰塊,最後水將會溢出,此為南極和格陵蘭的狀況。南極和格陵蘭一共含有地球75% 的淡水,且這兩處與北極不同,其冰層坐落於陸地上,一旦冰融或部分冰層掉進海裡,就會釀成大禍。

美國航太總署指出,假如南北兩極的冰層都融解,將導致海平面上升75 公尺、各大沿海城市被淹沒、無數島嶼被吞噬,以及許多內流河和內陸湖潰堤。

這還只是個開始。儘管北極的冰層原本就浮在水上,它仍可能推波助瀾,促使海平面上升。晶瑩剔透的冰雪結晶能反射85%照射於其上的陽光,而海水會吸收90% 照在海上的陽光;假如北極的冰層消失,露出底下的海水, 原有的冷卻效果便會消失,水溫因此上升,造成更多冰層融解、更少陽光被反射──我們將因此陷入危險的暖化循環之中。

「假如南北兩極的冰層都融解,海平面將上升75 公尺」



假如 地球的重力加倍

你的身體能否承受這樣的壓力?

若地球的重力一直是目前的兩倍,人體將順應壓力自行調適。我們的體型會變小、骨骼變粗,肌肉也變得更強壯。然而,人體是依地球現有的重力演化而來,若重力突然加倍,這可就麻煩了。我們的心臟將會更吃力地跳動,以便抗衡更大的下拉力;骨骼、肌肉和關節也將承受巨大的壓力。

你知道嗎?當你躺在地板上時,地球的自轉速度會因此加快;不過,一個人所造成的影響實在是微乎其微



假如 地球上所有人類同時跳起來

看我們團結起來能發揮什麼力量

地球有70 億人口,如果所有人肩並肩地站在一起,能填滿相當於加州洛杉磯的面積(1300平方公里),總重也將達到驚人的3億5000 萬噸。這就不免讓人想到,如果所有人同時往上跳,是否可能造成重大破壞,甚至影響地球自轉;不過,事實似乎並非如此。

2012 年,英國國家廣播公司(BBC) 在雷丁音樂節(Reading Festival)時請5 萬人同時跳起來,並以地震儀測量其效果。結果,放置在1.5 公里外的受波器測得了芮氏地震規模0.6的微震──輕微到無法察覺地面震度。據研究團隊估算,需要數以兆計的人同時跳躍才能引發足以影響地球自轉的地震。

假如 所有的樹木都被砍光

失去地球上所有的森林將使地貌永久改變

每秒都有1 英畝的亞馬遜雨林消失,這等於每天砍伐相當於南歐島國馬爾他大小的森林面積。森林被稱為「地球之肺」,雖然地球上製造最多氧氣的地方並非森林(全球海洋中的微小生物製造了地球約50% 至85% 的氧氣),但森林在清除空氣中的碳和淨化土壤上都扮演了要角。

植物和樹木能吸收二氧化碳並將之轉化為生物分子,鎖在樹幹和莖葉中。假如我們砍伐樹木,焚燒或任其腐化,碳就會回到大氣中,成為溫室氣體。此外,樹木在下雨時就像一把大傘,晴天時又成了陽傘;樹木也能幫助水緩緩地流至林地,並調節樹底下的環境溫度和濕度。

失去森林將為環境帶來災難。數以噸計的碳將釋放至大氣,強化溫室效應;大雨時,水將直接沖過土地,使河流和湖泊高漲並潰堤;土地裸露區將發生旱災,土壤侵蝕也將使種植作物難如登天;空氣變得有害,得戴上防毒面罩才能呼吸。

森林中棲息了地球50% 的生物品種及80% 的昆蟲,光是亞馬遜雨林內就有4萬多種植物、1300 多種鳥類、400 多種哺乳類、3000 多種魚類、各超過350 種的爬蟲類和兩棲類,以及近100 萬位原住民。森林消失也會使現代生活產生劇變;少了樹木,我們將失去紙張、木料、木炭、口香糖和乳膠;從樹上採集而來的食物也會消失,包含楓糖漿、櫻桃、蘋果和堅果等。

「光是亞馬遜雨林內就有4 萬多種植物」



假如 地球停止自轉

星期一將持續長達數個月,而我們也將對天氣抱怨不休

如果地球逐漸停止轉動,我們所知的晝夜將會成為歷史。陽光將隨著地球繞太陽公轉而龜速爬過地表,而赤道上的任一點都將近乎籠罩在黑暗中達六個月之久;每年都有半年是白天、半年是黑夜,氣溫也將變得極端。

在地表之下,熔融的鐵芯也可能會停止流動,使能作為屏障的地球磁場消失,而我們都將完全暴露於有害的太陽風之下。如果地球突然停止轉動,情況將更為嚴重;因為大氣層會繼續轉動,而其所產生的循環風會以接近每秒500 公尺的速度橫掃地表──約為颶風風速的15 倍。

幸好,根據美國航太總署的說法,地球在未來的幾十億年內都不會停止自轉。

你知道嗎? 鯨魚和海豚一次只有一半的大腦會處於睡眠狀態



我們把稀土金屬都使用殆盡

17 種稀土元素是許多珍貴技術的關鍵原料

稀土金屬的特性與週期表中的其他元素差異極大,且已被運用於智慧型手機、油電混合車、風力發電機、電視、磁振造影掃描器和雷射等諸多發明上。

地球上的稀土金屬蘊藏量其實比黃金等貴金屬多出許多,但稀土金屬開採困難,便於開挖的地點也已被開採殆盡。稀土金屬常與放射性物質一起出現,在全球的分布也極不平均,且開採起來相當昂貴、危險又有害環境。中國過去供應了全球95% 的稀土金屬,如今已開始限制出口量。

一旦少了這些重要的元素,我們所知的現代世界很可能瓦解;但在此之前,仍有其他更迫切的問題有待解決。稀土金屬用罄之前,其他重要元素可能會先耗盡;銻和鉛(用來製作電池)、銦、銅和金(用於製作電子元件),以及鋅(用於防蝕)等元素都即將用盡。最直接的解決之道就是減少用量、找尋替代方案,並將已開採的金屬回收再利用;然而,還有已引起一些無畏探險家關注的第四個選項──到太空去找。美國航太總署與行星資源公司(Planetary Resources)等民間企業已把目光投向富含實用元素的近地小行星。如果我們真耗盡了地球所供給的元素,太空採礦或許是個能讓我們得以繼續發展現有技術的解決方案。

一直沒睡覺

不睡覺的後果比你所想的更加要命

少了睡眠,你的身心狀態都將急速衰退。正因為睡眠不可或缺,因此幾乎不可能抵擋想睡的衝動;然而,有一小群人卻因遺傳疾病而無法好好休息。致死性家族失眠症的患者幾乎無法入睡,這也將導致幻覺、體重下降、失智,甚至致死,後果十分嚴重…閱讀更多
知識大圖解國際中文版2017年3月號

本文摘錄自‎

假如恐龍沒有滅亡

知識大圖解國際中文版

2017/3月