更新时间：2024-09-21 06:53
灾变说（catastrophic theory）又称为分出说，是太阳系起源的一种假说。灾变说认为太阳系的形成，是星际空间某种引起巨大变化的灾变事件的后果。灾变是一种变化剧烈的突变，其特点是短时间、高能量、突发性、外因为主。它普遍存在于事物发展的整个过程中，是一种基本的演化现象，对新事物诞生和旧事物死亡起主要作用。
1745年法国博物学家布丰（G. L. L. deBuffon）提出了历史上第一个关于太阳系起源的灾变说。他在《一般的和特殊的自然史》中提出：认为一颗彗星掠撞太阳，撞出的物质形成行星和卫星。从19世纪70年代至20世纪50年代，出现了20多种灾变说。1900年，美国地质学家托马斯·克劳德·张伯林（Thomas Chrowder Chamberlin）等提出的星子说以及英国天文学家詹姆斯·金斯（James Jeans）在1916年提出的气体潮生说，认为一个恒星走到太阳附近，使太阳上生起了巨大的潮，或者一个恒星和太阳相碰。
1954年德国古生物学家辛德瓦夫（Schindewolf）提出了新灾变论。它与旧灾变论的区别：一是强调球外宇宙因素，二是完全抛弃了神创观点。新灾变论分为两个阶段，第一阶段主要提出了地内成因说和地外成因说两类假说；第二阶段就是对这些假说的论证和完善。一些小行星撞击、磁场翻转以及多因素灾变事件正在得到进一步研究证实。但灾变说自身仍存在漏洞。灾变说的假说之一“法艾东灾变说”还合理地解释了恐龙的灭绝，土星光环的形成和冥王星的形成还有火星和木星之间小行星带的形成。
人们已十分明确地认识到，人类所面临的自然问题是复杂的、跨域多个学科的。灾变论的理论与实践对未来发展的影响也是多方面的，涉及到生物学、地质学、矿产学、天文学等多个学科。近代发展的新灾变论的理论与实证研究也有助于地质科学向资源、环境和抗灾的一体化的方法发展，能帮助人们了解物理和生物世界的过程，从而模拟和预测系统内的变化，以面对未来可能发生的挑战。
灾变说（catastrophic theory）是太阳系起源的一种假说。又称为分出说。认为太阳系的形成，是星际空间某种引起巨大变化的灾变事件的后果。灾变是一种变化剧烈的突变，其特点是短时间、高能量、突发性、外因为主。灾变说认为，太阳系的形成是由灾难诱发的。起初提出灾变说的一个目的是为了说明太阳系特殊的角动量分布。大部分早期灾变说都假设曾经有一个恒星接近或碰到了太阳，恒星离开时，对这些物质的吸引给这些物质以相对于太阳而言的巨大的角动量，由这些物质形成的行星也才具有了巨大的角动量，但恒星必须走到离太阳只有几个太阳半径处，才能拉出足够多物质，使长条破裂。
（1）威廉·罗素（William Russell）1935年评述指出，恒星必须走到离太阳只有1个太阳半径处，才能拉出足够物质，才能使长条破裂；但这样形成的行星离太阳将太近。
（2）长条的质量必须和太阳相同量级，才能抵住太阳巨大的潮汐破坏力，但实际质量不可能这样大；其次，长条必须具有足够多的物质来形成行星，所以这些物质只能从太阳深部温度高达近100万K处拉出来，斯比策（L. Spitzer）曾计算出，长条体积扩展一倍所需要的时间比温度显著降低所需要的时间短一个量级，所以行星不可能在长条里形成。
（3）银河系里两恒星相遇或碰撞是可能的，但概率非常小，因为恒星的空间密度非常小，可以算出，一个给定恒星（如太阳）同另一恒星紧密接近，每2.7×105年才可能有一次机遇；同另一恒星的碰撞，每6.3×107年才有一次机遇；而银河系的年龄只有1.5×1010年左右，所以太阳系由于太阳同另一恒星相遇而形成的概率几乎等于零，这不符合实际观测的资料。
灾变说是太阳系起源中的一个学派。太阳系的起源是自然科学中一个重大的基本理论问题。太阳系起源的学说是近代科学中最早被注意的问题之一，也是二十世纪被公认最困难的问题之一。任何一个太阳系起源学说，除了要能充分地解释它的规律以外，还必须同时能够容许它的许多特殊点之存在。
关于太阳系的起源，存在多种假说。太阳系起源研究有两个基本问题：一个是行星的物质来源；另一个是行星的形成方式。18世纪中叶以来，提出了几十种论述太阳系起源的学说。
1644年法国大哲学家勒内·笛卡尔（Rene Descartes，1596—1650）在《哲学原理》里就猜测太阳系是太初混沌时物质微粒在宇宙旋涡中逐渐形成的。从笛卡尔开始，关于太阳系起源的学说不下数十种。十七世纪末人们一方面开始大胆地探索自然界的规律，另一方面又还没有完全摆脱宗教的影响，仍然常常到教堂里去念圣经。《圣经》里说，世界的初期是充满灾难的，洪水曾经淹没地球，雅威驾着他的“诺亚方舟”到处搭救信仰他的人们……因此，人们会想即使地球不是那个万能的上帝创造的，也该是在某种巨大的灾变中诞生的。布丰（G. L. L. deBuffon）关于地球起源的大胆设想，正好符合当时人们头脑里的这种想法。地球果然是在彗星碰撞太阳的一场灾难中形成的。他在《一般的和特殊的自然史》中提出了这个使人惊异的设想。这就是关于地球起源的“灾变说”。因此，布丰的“灾变说”就成了当时人们愿意接受的一个时兴理论。灾变论应运而生。
第一个灾变说是法国人布丰在1745年提出的彗星说：认为一颗大彗星掠碰太阳使它自转起来，而碰出的太阳物质在绕转过程中形成了行星和卫星。它否定上帝创世，一度影响很大，但它在科学上有明显错误。该学说的致命缺陷是彗星质量太小，与太阳碰擦不可能撞出质量比它大得多的行星物质，更不可能使原本不转的庞然大物———太阳转起来。1900年，美国地质学家托马斯·克劳德·张伯林（Thomas Chrowder Chamberlin）提出了“星子说”。后来，他同美国天文学家摩尔顿（Forest·Ray Moulton）合作，加以修改和发展。他们设想，以前有一颗恒星运行到离太阳只有几百万公里的地方，在太阳的正面和反面掀起两股巨大的潮。从太阳喷出的物质逐渐汇合形成一个围绕太阳的气盘，然后凝聚成许多固态质点，再集聚成固态块，称为“星子”，最后它们聚合成行星和卫星。1916年，英国天文学家詹姆斯·金斯（James Jeans）提出了著名的“潮汐怠暴，他假定有一巨大的恒星接近太阳，在它的作用下太阳表面产生潮汐隆起物。正面的隆起物相当大，逐渐脱离太阳，形成一雪茄形的长条绕太阳旋转，长条内气体凝聚，进而集结成各个行星。
从19世纪70年代至20世纪50年代，出现了20多种灾变说。下表列出了各种灾变说。20余种各类型的灾变说的基本观点，都是把太阳系的形成，特设性假设为两个恒星的碰撞或紧密接近这种概率极小的偶然事件。
新灾变论最初为德国古生物学家辛德瓦夫（Schindewolf）于1954年所提出。它与旧灾变论的区别，一是强调球外宇宙因素，一是完全抛弃了神创观点。20世纪80年代以来，新灾变论获得了更深入的拓展。主张新灾变论的学者认为，在宇宙和地球演化中出现过一系列灾变事件，如超新星爆发、外星体撞击地球、地球磁极倒转、大规模火山爆发等等，其特点是时间短、能量大、突发性强，其后果可能引起生物大绝灭，还会出现灾变成矿等现象。
十九世纪乔治·居维叶（Georges Cuvier，1769-1832）主张地球表面会不断地发生革命性变化，但这种观点与宗教传说中的大洪水相吻合。早在居维叶之前，英国地质学家詹姆斯·哈顿（James Hutton）首先提出了古今类比的现实主义思想，他主张应该以仍然起作用的地质力量去解释历史上已经发生过的地质变动，承认古今自然规律的统一性。新灾变论就是在上述历史背景下出现的。在现实主义原理和进化论思想占统治地位达一个半世纪之后，随着地球科学和其他自然科学的发展，人们积累了许多观测资料，证明在宇宙中和地球上确实存在过突然发生的剧烈变化，有许多现象用“均变说”观点是难以解释的，因此，各种灾变假说便应运而生。
从二十世纪中叶开始发展以后，新灾变论大概可分为两个阶段：第一阶段，1954—1979年，为提出假说阶段；第二阶段，1980年以后，是对灾变假说的实证与完善阶段。
第一阶段
在第一阶段，为解释灾变的原因，地学家提出了种种假说，可分为地内成因说和地外成因说两类。
地内成因说认为地史上强烈突变（灾变）的地质记录产生于地球本身或地球内部某些动力作用下造成的物理、化学环境条件大范围的突变，如大规模火山爆发、地磁场反转、大规模海退、板块拼合、温度异常变化、盐度异常变化、严重缺氧等等。主要内容如下：
磁场翻转
当磁场倒转时，磁场对地球的屏蔽作用大减，使太阳辐射和太阳宇宙线直射地球。在这段时间，如果因宇宙因素产生巨大辐射冲击（如太阳耀斑、超新星爆发），可能给地球生物带来灾难，导致大绝灭。由于生物体的磁效应，磁极反转期的低磁场对具有磁性排列能力的生物可造成直接影响；地磁场变化也可能引起自然环境变化，如气候变化而危及一些生物。
温度变化
温度的剧烈变化对只适应于某范围温度的生物的影响或许是灾难性的。全球变冷可使赤道温度下降，使整个温度带消失，从而使适应该带的动物群绝灭。气候变冷事件往往与生物一些绝灭现象相吻合。全球变暖也会造成同样的后果。温度上升，二氧化碳增多会对生物繁殖造成负面影响；海水升温，还造成水循环停滞而导致缺氧等事件发生，从而造成某些生物绝灭。
剧烈升降
如板块运动或冰川事件会引起海平面大幅度升降，而海平面的剧烈运动又会引发一系列的灾难性的事件的发生，如缺氧事件、气候变化、生存空间缩小，等等，从而导致生物大规模的绝灭。
火山爆发
大规模的火山爆发喷发的二氧化碳气体会严重地扰乱地球的地球大气圈、水圈和生物圈的物质循环，恶化生态环境，造成大量生物死亡。酸性火山爆发可放出大量灰尘与有毒物质，还可造成与小行星撞击地球同类型的蔽光、酸雨、致冷和中毒效应，从而导致生物大绝灭。
地外成因说认为地球上的主要突变事件是由地外稀有突发性事件引起地球物理学、化学环境强烈突变所致，如Supernova爆发、小行星撞击（如下图）、太阳耀斑爆发等等。具体见下表。
太阳耀斑爆发
太阳耀斑特大爆发时释放出巨大的能量，还能发射出各种频率的电磁波和太阳宇宙线。在地质时代中，太阳超级耀斑可能使地球上的古气候、古生物等发生过灾变。
超新星爆发
超新星爆发是银河系恒星世界已知最剧烈的爆发过程之一，它以高速抛射碎片形成扩散壳，同时还发射宇宙线和电磁辐射。超新星爆发对地球引起的变化可能有：一是宇宙线增强，直接危害生物体；二是宇宙线增强，影响臭氧层导致气候变化。
小行星撞击说
小行星是太阳系的一个重要组成部分。小行星撞击地球时产生很大撞击能，在地表形成一个盆状洼地，并把大量物质向四周抛溅，细微的尘埃可高达同温层，一部分冲击能转变成热能，使被撞击物质熔化或部分地汽化，这些都会给因撞击造成的物质降落地区和整个地球带来巨大的灾难。
第二阶段
二十世纪八九十年代以来，科学家不断围绕地质灾变事件与生物大规模绝灭现象的事实进行验证。诸多国外学者对从前寒武纪到第四纪涉及全球整个地质历史时期的地质记录进行了深入而细致地研究，相继在上述生物绝灭界线黏土层岩石中发现了ree铱异常以及显示宇宙撞击痕迹的微球粒和冲击石英。所有这些丰富而详实的地质资料与其揭示的灾变信息为新灾变论思想的科学证明提供了广泛证据，也进一步推动了新灾变论及与之相关的灾变科学的新发展。
灾变的假说也不断得到完善。1984年美国科学家提出一个新灾变理论——彗星雨说。根据这种理论，历史上的历次生物大绝灭都是由于彗星雨周期性地闯入太阳系造成的。认为有一个称作“涅墨西斯星号”的太阳伴星，当它绕其轨道行至距太阳最近点时（距离五万亿公里或半光年），就向奥尔特彗星云甩出彗星体。有些星体与地球碰撞，使地球表面陷入一个长时期寒冷而又昏暗的局面。彗星雨势必也会对太阳系的其它星体产生影响。
宇宙学家对冥王星的来历提出了一种假说“法艾东灾变学说”。法艾东灾变说认为，五光十色的土星环、冥王星的起源、天王星的性状、火星与木星公转轨道间的小行星带的形成地球环的形成以及恐龙的灭绝，均同法艾东灾变有关。无数事实和科学家们的大量研究证明，大约在7500万年前，太阳系曾存在一颗更为古老且具有高度文明的天体，其年龄是地球的1.5倍。后来，法艾东行星发生了灾变。科学家推测因受到威力无比的核爆炸的冲击导致其瞬间土崩瓦解。解体后的行星碎块被抛射到整个太空。这一推测合理地解释了恐龙的灭绝，法艾东灾变导致土星光环的形成和冥王星的形成还有就是火星和木星之间小行星带的形成。在北美洲、大西洋、印度洋等地仍残留着来自当年毁灭的法艾东行星的微陨石和宇宙尘这已被行星地质学家和考古天文学家的大量考察和研究所证实。
1908年8月30日，一个天外来的物体以极高的速度闯入地球大气层，于当地时间7时17分到达西伯利亚鄂温克族河谷上空6公里处时突然爆炸，冲击波把出事地点周围2000平方公里的森林尽数刮倒，并造成一场大火。直到1958年，苏联科学家考察队发现了含量达7~10%的铁镍尘埃颗粒，由于地球上铁矿中的镍含量最多不超过3%，证明这些物质是铁质陨星尘。加之后来又在当地发现了一些玻璃陨体、金属、硅化物颗粒和很小的金钢石颗粒，证实通古斯天体应该是来自太阳系的行星际小天体——一块彗星碎片，或者一颗小行星。
一般认为地壳及地幔铱（Ir）值都很低，而宇宙物体中的Ir值为地球104倍，Ir异常是宇宙物体带来的，虽然宇宙尘带有lr异常，但较大的Ir异常值约需一千万年左右宇宙尘正常沉积时间，界线间断一般没有那么长的时间，故星体撞击的可能较大。最早在意大利白垩纪——第三纪之交发现Ir异常。之后在世界各大洲及大洋中白垩第三纪之交发现40多处Ir异常点。在中国，西藏仲巴区域在这一界线上也有Ir异常。还在四川广元及浙江长兴二叠一三叠系界线黏土岩附近、云南省梅树村的传统震旦——寒武系界线之上不远都获得过Ir异常测试值。相伴随的有铂族元素元素异常，如长兴二叠一三叠界线粘土层有锇、铼异常达0.4一0.5PPb（砷也有异常）；还有稀土异常，如广元上寺二叠一三叠系界线，其总值超过正常值近一倍；碳、氧同位素也存在异常。在铱异常层位中，还发现一些撞击成因的物质：可能是陨击成因的小球体，见于长兴的二叠一三叠系界线及西班牙Caravarca的白垩一第三系界线。这些都证明曾有外来天体撞击过。
美国地质学家黑斯（J. D. Hays）通过系统研究各大洋个海底岩芯，发现放射虫8个种的灭绝与磁性转向密切相关。并得出三点结论：
（1）放射虫的每个种在岩芯中都是突然消失的；
（2）每个种在岩芯中都是突然消失的同一种在岩芯中消失的界限在广大区域中几乎是同时的；
（3）所有种的最后消失很接近地磁场转向。
在6500万年前，曾在地球上生活了约1.7亿年之久的恐龙突然销声匿迹。中原地区有辽阔的中生代岩层裸露，富含恐龙骨骼的残简片断，除台湾和福建省外各省都有恐龙化石的出现。查尔斯·罗伯特·达尔文（Charles Robert Darwin，1809-1882）告诉了人们，生物是一个接一个逐渐死光的。但是在历史上恐龙相继绝灭的记录已不复存在，留下的只是一种不完全的地质记录。生物进化的灾变说，正在重新编写生物的演化史。一些科学家认为起初是因为环境恶化，恐龙的数量开始锐减。大规模火山运动和海平面下降把它们推向灭亡，最后小行星撞击清除掉了世界上残余的恐龙。
河南省地质博物馆在汝阳世界地质公园内发现有线索的残存化石点30余处，抢救性发掘6处，并已初步判定有大型蜥脚下目、蜥脚类、结节龙类、肉食类等至少4种以上恐龙，均为新种（或新属），其中已命名的有黄河巨龙属和洛阳中原龙。河南博物院项目还在进行，发掘的恐龙化石还有待研究。河南省的恐龙化石为研究地球、生命、宇宙演化、恐龙绝灭和灾变事件提供重要信息。
灾变说在一定程度上是唯心主义者对于地球历史上出现不同类型的生物的一种解释，不免被有心之人拿来加以利用。灾变论起初是神创论的变种。中原地区宋代邵雍、朱熹等人所鼓吹的灾变，更直接成为维护封建统治秩序镇压人民革命的一种极为反动的理论。近代也出现过这样扭曲的灾变说——九星排队。
一九七四年下半年，英国科学家格里宾和普莱格曼以下简称格普预言。一九八二年当太阳系九颗行星运行到太阳的同一侧排成一队的时候，“地球就要遇到一系列摧毁性的事件”。某些资产阶级报刊也推波助澜，仿佛整个地球危在旦夕，人类也将大难临头了。恩格斯早就指出资产阶级的政治和精神的破产甚至对他们自己也未必是一种秘密了。“九星排队”灾变说，是资本主义国际社会经济危机的产物，是资产阶级转移群众视线、掩盖其深刻的社会阶级矛盾的一种手法。国际形势的特点是天下大乱，资本主义一世界面临最严重的经济危机，世界各种资本矛盾进一步激化。“粮食危机”、“原料危机”、“能源危机”、“人口危机”、“环境危机”，等等。格、普先生们又制造了所谓“地球危机”，公开恫吓说“人类也许能够控制核战争，但是对自然灾害只能试一试。”格、普关于一九八二年地球将面临一场灾难的梦呓，表现了他们对衰微破败、腐朽没落的资本主义制度的无限情意，自然界的历史事实却无情地粉碎了他们唯心主义的神话。
Netflix刚推出的科幻《不要抬头》（Don't Look Up）就是一部典型的灾变片。片中天文学家发现一颗直径数公里的彗星，计算表明，6个月后它将撞击地球。影片中，明迪博士和他的研究生凯特发现了这颗彗星。人类要面临这么大的灾难，他们第一时间汇报给总统。女总统作出了这样的反应：每天都有人向我描述各种末日场景，我怎么知道你们讲的是不是真的。“彗星撞地球”这种事在媒体眼里远不如明星八卦重要，生物灭绝级的灾难信息就被娱乐至死的媒体风格淹没掉。后来女总统还发表演说，要公众“千万别抬头”，这句口号就成为本片的片名。很多美国人完全不承认这颗彗星存在，他们用阴谋论思维去解读这件事。
李明涛是中国科学院国家空间科学中心研究员，中国小行星防御领域的重要推动者之一，深度参与了中国小行星防御领域的发展规划和首次小行星防御任务的论证。其编著的科普图书《调皮的小行星》中就提到如果小行星撞击地球，我们有没有办法应对。
灾变论的理论与实证研究也有助于地质科学向资源、环境和抗灾的一体化的方法发展。人们已十分明确地认识到，人类所面临的自然问题是复杂的、跨域多个学科的。在地球系统中，大气、海洋、陆地和生命都有密切联系。岩石与土壤中蕴藏着各种各样的问题，需要去解答，例如能源与矿产资源成因、生命演化、气候变化、自然灾害、生态系统结构和功能、营养物质与有毒物质的运动，等等。地质科学能帮助人们了解物理和生物世界的过程，从而模拟和预测系统内的变化，以面对未来可能发生的挑战。
灾变论的理论与实践冲击了地球科学中统治达一世纪之久的渐变论，开辟了地学研究的新思路。它对地球科学发展的影响是多方面的。
灾变说丰富了对生物进化过程的理解。查尔斯·达尔文的进化论强调了生物进化过程中的缓慢演化的意义，并提出一点一滴的量的积累会造成巨大的物种的差异。达尔文还揭示了这种量变过程的内在机制就是自然选择，适者生存。但是达尔文的理论不能解释这样的现象，即生物在内部因素和外部原因的作用之下所产生的突变，例如寒武纪生命的大爆发，当时几乎所有的无脊椎动物、绝大部分纲都出现了。
灾变说促进了地层学研究的不断深入与发展。由于灾变事件往往具有全球性与典型性的特征，这就为地层层序的建立及其相互间时间关系的确定提供了一个天然的试验场。
灾变观还被运用来探讨某些矿产的成因，指导找矿。灾变成矿论认为，灾变过程为矿产准备了一定的物质基础，如成油、成煤规律与生物界的大发展和大绝灭直接相关。灾变是矿质来源的一个选择。如果一个富含某些元素的大石陨石撞击地面，有可能直接形成具有工业价值的矿床。
灾变观还启迪了天文地质学的形成。天文地质学是应用天文学的研究方法、观测资料和研究成果来探讨和解释地球上的各种地质现象的成因和演化规律的学科。地球系统的存在，不能脱离与太阳系甚至银河系的相互联系与相互作用。各种天文因素对地球地质发展都有影响，诸如银河系运动、超新星、太阳活动、太阳系天体（行星、小行星、彗星、陨石）、月球、地球旋转等。宇宙的各种物理场（引力、电磁波、宇宙线等）对岩石圈、大气圈、水圈和生物圈也存在影响。
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