地震是地球上一種常見的自然現象,通常我們會用「地震級數」來描述地震的強度,地震級數越高,其釋放的能量也就越大,那麼,地球最多能夠承受多少級的地震呢?其實這是可以計算的。
地震級數可以用一個簡單的公式「E = 10^4.8 x 10^(1.5M) 」來進行描述,其中E代表地震釋放出的能量,M則代表地震級數。
從整體上來講,構成地球的物質是通過引力相互作用結合在一起的,所以如果我們想要將它們徹底分開,那就需要一定的能量來克服這種相互作用,而這個能量就被稱為地球的「引力結合能」。
已知地球的「引力結合能」約為2.24 x 10^32次焦耳,這就意味著,如果地球承受的能量達到或超過這個數值,那構成地球的物質就再也無法通過引力相互作用結合在一起了,我們將這個數值代入上述公式,就可以計算出,地球最多能夠承受大約18.36級的地震。
也就是說,19級地震,地球就已經無法承受了,不過由於地球岩層的強度是有限的,其能量不可能無限地蓄積,當達到一定程度時,就會不可避免地釋放出來,因此地球根本不會發生這種等級的地震。
然而地震卻並非地球獨有的自然現象,實際上,宇宙中凡是具有固態表面的星球,都有發生地震的可能,而根據已知觀測數據,有些星球上的地震,甚至可以遠遠地超過19級。
例如在人馬座方向,距離我們大約5萬光年的位置上,有顆名為「SGR1806-20」的中子星,在這顆星球上,就曾經發生了一次23級地震。
時間來到2004年12月27日,在這一天裡,一股強大的高能射線突然「襲擊」了地球,造成了地球的高層大氣被大量電量,甚至還因此而發光。
觀測數據表明,此次事件持續了大約0.1秒的時間,其源頭正是「SGR1806-20」,在爆發的瞬間,它在伽馬射線波段的絕對星等達到了-29等左右,以至於即使是隔著5萬光年的遙遠距離,它仍然比地球夜空中的滿月還要亮(註:以伽瑪射線的光度作計算)。
「SGR1806-20」的短暫爆發很快引發了科學家們的關注,在經過深入研究後,科學家得出的結論是,這應該是「SGR1806-20」發生了一次「星震」。
這裡的「星震」,其實就是指在「SGR1806-20」這顆星球上發生的地震,科學家根據觀測數據估算出,此次事件釋放出的能量大約為2 x 10^39焦耳,這是什麼概念呢?這樣說吧,這大概相當於太陽在15萬年的時間釋放出的總能量,是地球「引力結合能」的大約893萬倍。
根據前文提到的公式,我們也可以計算出,其對應的地震級數大約為23級。那麼,為什麼「SGR1806-20」會發生強度如此之高的地震呢?科學家認為,一個重要的原因就是,它是一顆「磁星」。
簡單來講,「磁星」就是指磁場特彆強的星球,已知的觀測數據表明,「SGR1806-20」的磁場強度至少有10^15高斯(1千萬億高斯),作為對比,地球的磁場強度大約為0.25至0.65高斯。
關於「磁星」超強磁場的形成機制,目前主要有兩種理論,一種被稱為「磁流體動力學發電機過程」,該過程在中子星形成初期的湍流和高密度傳導流體環境中產生強磁場,並通過超導體相物質中的持續電流維持。另一種理論則認為,「磁星」的磁場來源於其「母體恆星」的強大磁場在塌縮過程中被保留下來,並因為磁能量守恆而得到大幅增強。
需要知道的是,中子星並不是全部都是由中子構成,在它們的外層結構中,其實存在著大量的質子、電子以及其它重元素的原子核,所以中子星的「地殼」,其實是會受到磁場的作用。
科學家推測,隨著磁場的動態變化,「SGR1806-20」的「地殼」會因為其異常強大的磁場作用而產生不斷蓄積的「扭轉應力」,當其達到一定程度時,它的「地殼」就會被撕裂,進而導致地震的發生,在此過程中,大量的能量就會以高能射線的形式被釋放出來。
觀測數據表明,「SGR1806-20」的直徑最多只有20公里,但它的質量卻至少是太陽的1.44倍,據此我們不難想像出,一顆質量如此龐大、密度如此之高的星球所發生的地震,其釋放出的能量會有多麼巨大,其地震級數達到23級,當然也是可以理解的。
值得一提的是,此次事件並不是孤例,科學家在過去其實已經多次觀測到了類似的現象,只不過此次事件釋放的能量是其中最強的。
根據科學家的估算,如果這樣的事件發生在10光年範圍之內,那其釋放出的高能射線就足以摧毀地球的臭氧層,但幸運的是,根據目前的觀測數據,即使是最近的「磁星」,也遠在數千光年之外,可以看到,這樣的距離是非常安全的,所以我們不必為此感到擔心。