[What if]第15期——在马里亚纳海沟的大爆炸

原作:http://what-if.xkcd.com/15/

翻译:Ent

如果在马里亚纳海沟的底部引爆一枚核弹(比如沙皇炸弹)会发生什么?——Evin Sellin

会发生的事情,少得令人吃惊——特别是与核弹在水面引爆的结果相比。

Evin并不是第一个想到在水下引爆核弹的人。事实上,人们确实尝试这样做过几次。(youtube)是它看起来的样子。

然而,大部分的试爆要么没有在那样深的水底进行,要么用的核弹不够大。这两种情况显然都不是Evin考虑的场景。

拥有5300万吨当量的沙皇炸弹是人类史上引爆过的最强大核武器,而深达11公里的马里亚纳海沟是海洋的最深处。任何水下试爆使用过的炸弹都不曾接近沙皇炸弹的当量,也不曾在马里亚纳海沟那样深的海里进行过。

1962年,物理学家弗里曼·戴森写了一个备忘录,讨论了8种可能的新型武器系统,那些系统看起来在不远的将来都可能实现。戴森还逐一概述了这些系统的潜在军事用途以及潜在危害。虽然这份备忘录已经解密,但是并未公开发行。弗里曼的儿子,科学史家乔治·戴森从他父亲那里得到了这份备忘录的纸质副本,并且很好心地让我阅读。

在这份备忘录里,弗里曼讨论的8个想法中有一个是使用十亿吨当量的核武器来引发海浪。其中有一个相当骇人的段落描述了在北美海岸外的海水中引爆十亿吨当量水雷的效果:“对破坏效果的定量分析还未进行。粗略估计表明引发的海浪将会高出海平面200-300英尺(约60-90米),或者进入距海岸200-300英里(320-480公里)的内陆地区——取决于波浪首先抵达哪一个极限。”


后续研究所得到的场面并没有这么惨烈,这对海岸来说是个好消息。

水下爆炸引发的波浪》(需翻墙)是一本在核爆海浪研究领域影响深远的著作。这是一份伯纳德·勒·梅沃特和王申(音)为美国国防部撰写的长达400页的报告。这份1996年出版的报告极其详尽地检验并总结了所有可获得的有关核弹爆炸引发海浪的研究。

报告阐述了核弹在水下爆炸时如何产生一个充满炽热气体的空腔,这个空腔随后坍塌。如果爆炸在水面附近发生,那么这会引发非常巨大的海浪——在一些情况下,在爆炸地点附近海浪可高达几百英尺。


【或者应该说“爆炸洋点”?】

这些海浪在本质上与海啸并不相同,这对海岸来说是个好消息。如果海浪非常大,那它们就会很快破碎,将大部分能量消耗在大陆架上,而只是产生了一片狭窄的冲浪带而已。这对一些船只来说是潜在的危险,但是与核弹的直接攻击相比破坏性小多了。当这些海浪到达海岸,并不会比来自恶劣风暴的海浪产生更糟糕的影响。

但这些海浪是在水面附近引爆炸弹所产生的。在深水中引爆核弹则有一点不同。

在马里亚纳海沟底部的爆炸会产生快速膨胀的炽热蒸汽球形空腔。为了搞清楚这个气泡会膨胀到多大,我们可以试着使用下面这个公式。这个公式来自一篇发表于1971年题为《关于水下爆炸的各种理论模型的评估》(同需翻墙)的论文。

在几秒内气泡的直径会膨胀到一千米左右。气泡上方的水体会向上突起,幅度很小但范围很大。之后气泡上方6英里(10公里)高的水压会使气泡收缩。在几十秒钟内,气泡渐渐缩小到一个极小的尺寸,之后“反弹”,又一次向外膨胀。

大概经过3到4回合的收缩膨胀后气泡最终破碎,变成——用1996年的那份报告的话说——“一大团由温暖湍流及爆炸残骸组成的混合体”。根据这个报告,在如此之深的水下生成并解体的闭合气泡“不会导致任何波浪的产生”。

但那个“温暖湍流”其实相当强大。爆炸产生的上升热柱会在海洋中形成一个持续一段时间的热点,这个点的水温会比周围的水温高出许多度。

今年的早些时候,强热带风暴“珊瑚”从马里亚纳海沟的上方经过。不难想象,核弹产生的深层热水柱足以让珊瑚增强为台风,就像墨西哥湾环流的深层暖流有时可以使飓风迅速增强。加上从水中获取的热量,“珊瑚”将卷起带有由爆炸产生的辐射性粒子的浪花,成为带有放射性的旋风向硫磺岛靠近。

当然,这个场景就略微牵强了。如果没有罕见台风的帮助,炸弹导致的整体效果并不会像Evin可能想象的那样惊天动地。

…不过当一只猫进入这等式的时候,一切都改变了。

【就是字面意思】

比如说当我输入上面的等式时,这只猫跳上了我的桌子并摁到了“0”这个键,多输了6个0:

如果有足够的水,而且此模型依然有效,那么这个爆炸会产生一个直径达70英里(110公里)的气泡。

在现实中,海洋并没有那么深。实际上这个爆炸会将地壳炸出一个直径达几十英里的坑,在短时间内透过这个坑你能看到地幔里发着红光的岩浆。

大概在20世纪90年代早期,科学家发现在路易斯安那州和德克萨斯海岸地下岩层的几片杂乱区域埋有树木化石,还混着沙子。后来他们发现这些其实是很久以前被一场巨大的海啸冲进海里的北美森林遗迹。造成这一切的罪魁祸首是一颗撞向尤卡坦半岛的彗星或者小行星——就是那次使绝大部分恐龙灭绝的大撞击。今天尤卡坦半岛有一个名为“希克苏鲁伯撞击点”的大坑,那些森林残骸使得人们能够确定这个坑正是6500万年前的那次撞击所致。这本书十分精彩地描述了谜团揭晓的全过程。

53万亿吨的当量与希克苏鲁伯撞击产生的能量差不多。在马里亚纳海沟发生这样规模的爆炸会产生的上千米高的巨浪,将会吞噬印度尼西亚,加利福尼亚和西北太平洋的所有森林,与此同时大部分中国海岸及其他太平洋沿岸也无法幸免于难。

巨量的岩石和水会被炸上太空。这些碎片不用一小时便能环绕地球。随着一块块岩石重新落回大气层,它们会像流星一样摩擦生热直至发光,将全球变为一片火海。海水会倒灌回这个大坑,化为硕大无朋的蒸汽柱,伴随着剧烈的震颤。

马里亚纳海沟将不复存在,关岛和马里亚纳群岛也将消失。现在这片区域的标志是一道100公里宽的伤疤,熔岩在太平洋的海水之下嘶嘶作响。

地球上的绝大部分植物都将死去,食物链完全崩溃。在饥荒和大火之中,地球上的大部分生命都会被抹去。

愚蠢的喵星人。

What if 系列:https://songshuhui.net/archives/tag/what-if

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