在一幢昏暗的公寓楼里，地球上最后一家人围坐在一堆火旁，熔化一罐氧气。地球这颗行星被一颗邪恶的暗星从太阳的温暖中撕裂，被流放到太阳系寒冷的外围。这群孤独的幸存者必须冒险进入无尽的黑夜，采集像雪一样堆积起来的冰冻大气气体。

随着人类末日场景的发展，弗里茨·利伯(Fritz Leiber) 1951年的短篇小说《一桶空气》(A Pail of Air)中那种黯淡的景象出现的可能性相当渺茫。思考这些问题的学者认为，像核战争或生物工程大流行这样的自发性灾难最有可能将我们置于死地。然而，其他一些极端的自然灾害——包括来自太空的威胁和地球上的地质剧变——仍然可能破坏我们所知道的生命，破坏先进的文明，让数十亿人失去生命，甚至可能灭绝我们的物种。

然而，英国牛津大学人类未来研究所(University of Oxford’s Future of Humanity Institute)的灾难研究人员安德斯•桑德伯格(Anders Sandberg)表示，有关这一主题的研究却少得惊人。他说，上次他查找文献的时候，关于蜣螂繁殖的论文比关于人类灭绝的论文还多。我们的优先顺序可能有一点错误。

地震等频繁发生的中度灾害比低概率的灾难性灾害吸引的资金多得多。偏见也可能在起作用;例如，率先研究小行星和彗星撞击的科学家抱怨说，他们面临着一个普遍存在的偏见因素。桑德伯格说，有意识或无意识地，许多研究人员认为灾难性风险是小说或幻想的领域，而不是严肃的科学。

然而，少数研究人员坚持认为这是不可想象的。他们说，有了足够的知识和适当的计划，就有可能准备或在某些情况下预防罕见但具有破坏性的自然灾害。你想笑就笑吧，但人类文明的生存可能面临危险。

威胁一:太阳风暴

对文明的一个威胁不可能像利伯的故事中那样受太阳的威胁太少太少。比尔·穆塔(Bill Murtagh)已经看到了它可能如何开始。2012年7月23日上午，他坐在位于科罗拉多州博尔德的美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，简称noaa)的空间天气预报中心的彩色屏幕前，观看由高能粒子组成的双云——被称为日冕物质抛射(CME)——从太阳喷发并迅速进入太空。仅仅19个小时后，这颗太阳弹丸就从几天前地球还在的地方呼啸而过。科学家说，如果它击中了我们，我们可能还在晕眩。

现在是位于华盛顿特区的白宫科技政策办公室的太空气象助理主任穆塔花了很多时间思考太阳爆发。CMEs不会直接危害人类，其影响是巨大的。通过将带电粒子汇集到地球磁场中，它们可以引发地磁风暴，引发耀眼的极光。但这些风暴也会在长距离输电线路中引发危险的电流。这些电流只能持续几分钟，但它们可以通过破坏高压变压器来摧毁电网——特别是在高纬度地区，地球磁场线在向地表弧线的过程中会聚在一起。

最近历史上最严重的CME事件发生在1989年，导致新泽西州的一个变压器爆炸，加拿大魁北克省600万人断电。有记录以来最大的一次CME事件是1859年的卡灵顿事件，该事件是以一位英国天文学家的名字命名的，他目睹了伴随而来的太阳耀斑，其强度是那次事件的10倍。它导致灼热的电流通过电报电缆，引发火灾，让运营商感到震惊，北极光一直向南飘到古巴。

德克萨斯州休斯顿莱斯大学的太空物理学家帕特里夏·赖夫说，这太可怕了。如果今天的基础设施再遭受一场如此规模的风暴的袭击，将会造成严重的后果。

穆尔塔说，一些研究人员担心，另一场类似卡灵顿的事件可能会摧毁数十到数百部变压器，使整个大陆的大片地区陷入数周、数月甚至数年的黑暗之中。这是因为变压器是定制的，房子大小的替换变压器不能买现成的。变压器制造商坚称，这种担忧有些言过其实，大多数设备都能存活下来。但是伊利诺斯大学厄巴纳香槟分校的电气工程师Thomas Overbye说，没有人知道确切的答案。他说:“我们没有很多与大风暴有关的数据，因为它们非常罕见。

很明显，大面积停电可能是灾难性的，尤其是在那些依赖高度发达电网的国家。我们在应对这一威胁方面做得非常出色。信息技术、燃料管道、水泵、atm机，所有带插头的东西都将变得毫无用处。他说:“这将影响我们治理国家的能力。

在我们的一生中可能会发生一件大事。研究表明，像卡林顿这样的风暴每隔几个世纪就会袭击地球一次;最近的一项研究发现，这种风暴在未来十年发生的几率为12%。

但至少我们会看到它的到来。太阳望远镜在CMEs形成时就能准确地观测到，而距离地球100万英里的航天器在CMEs经过时就能测量出关键参数。赖夫说，有了CME磁场的方向等信息，科学家们就能判断粒子云是否会像河流中的岩石一样围绕地球流动，或者该磁场是否会与地球相连，从而引发地磁风暴。然后，天气预报员可以在CME袭击前30分钟至1小时发出警报。

只有政府和电网运营商做好应对准备，世界各国才刚刚开始认真对待这一威胁，这样的警告才有用。去年，白宫发布了一项全面的国家空间天气战略和相应的行动计划，阐明了减少脆弱性和提高防范能力的必要性。一项两党联合提出的将部分计划变为现实的法案将很快提交参议院。

该计划的一个支柱是加强电网。在监管机构的推动下，运营商已经开始盘点脆弱部件和关键资产。下一步将是通过安装串联电容器等电流阻断装置来保护电网。串联电容器在美国西部已经很常见，因为它们有助于远距离电力传输。奥弗比说，电力工业的迅速反应令人鼓舞。

但奥弗拜说，仅仅因为成本问题，对类似卡琳顿事件的全面防范可能永远都不可行。相反，运营商可能会对即将到来的超级风暴做出反应，先发制人地关闭电网的大部分以拯救变压器，接受短期的破坏以避免长期的灾难。

威胁二： 行星爆炸

对于来自天空的另一种威胁——小行星或彗星的撞击——没有办法限制其破坏。研究人员说，人类保护自己的唯一方法就是完全避免碰撞。

这是我们作为一个物种绝对不可能、永远、永远让它发生的事情，Ed Lu说。那是人类的末日。2002年，前宇航员卢在加州米尔谷创立了B612基金会，这是一个致力于保护地球免受近地天体(neo)侵害的私人组织。

纽约市纽约大学的地球科学家Michael Rampino说，每个人都知道这颗直径10公里的小行星曾经帮助毁灭了恐龙，但即使是这颗小行星的一小部分也可能毁灭人类。撞击地点将被夷为平地，巨大的地震和海啸可能会辐射到整个地球。但挥之不去的影响将被证明是最具破坏性的。模型显示，根据接近的速度和角度，一个1公里宽的物体可能会抛出足够多的粉状岩石，足以遮挡太阳几个月。更糟的是，碎片落回地面引发的野火所产生的烟尘。拉姆皮诺解释说，所有这些返回大气层的物质都会升温，就像把烤箱放在烤炉上烤一样。这些烟尘合在一起将使地球进入所谓的“冲击冬季”，造成作物歉收和大规模饥荒。

幸运的是，这种大小的小行星每隔几百万年才会撞击地球一次，恐龙杀手大约每1亿年才会撞击地球一次。新墨西哥州阿尔伯克基市桑迪亚国家实验室(Sandia National laboratory)的物理学家马克·博斯劳(Mark Boslough)说，平均每年，你死于撞击的几率仅略高于死于鲨鱼袭击的几率。但是，就像鲨鱼一样，只需要一个人就可以做到。

这就是为什么在1998年，美国国家航空航天局应国会的要求发射了“太空卫士”号探测器。他们的目标是征募天文学家，去识别90%直径超过1公里（900多个）的近地天体目标中，此项目标在2010年正式完成。目前正在进行的努力目标是在2020年之前找到任何现存的巨型行星，并对超过140米的90%的天体进行标记，不过美国宇航局表示不会在最后期限前完成这项工作。在迄今发现的近1.5万个近地天体中，目前没有一个处于与地球相撞的轨道上。然而，最终，一个大小接近地球的近地天体将以灾难片的形式出现在人类面前。当那一天到来的时候，它将很快从科幻小说变成现实，Lu说。

科学已经证明了这一点。美国国家研究委员会(National Research Council) 2010年的一份报告《保卫地球:近地天体调查与减灾战略》(defense Planet Earth: Near-Earth Object survey and Hazard Mitigation Strategies)中，研究人员强调了在几十年的警告下，抵御入侵者的几种可能选择。我们可以用一两艘宇宙飞船撞击它，使它偏离轨道，用一种叫做重力牵引车的宇宙飞船的持续引力慢慢改变它的轨道，或者用核爆炸使它爆炸。

目前，这些行星防御策略主要存在于纸面上，但有些可能会在未来十年面临现实世界的考验。美国国家航空航天局、欧洲航天局和其他合作伙伴正在探索一项名为AIDA(小行星撞击和偏转评估)的联合任务，以测试小行星Didymos在2022年10月接近地球时的撞击方法。美国国家航空航天局还宣布计划使用一种增强重力牵引车来收集小行星上的物质，以增加小行星重定向任务的质量。该任务原定于2021年发射，但目前面临资金困难。在实际发生威胁的情况下，许多研究人员为了安全起见，倾向于将这些技术组合起来使用。

但是对于直径大于1公里的物体和彗星来说，有些科学家认为核选项是唯一的选择。这样做的目的是震动身体，而不是炸毁它，因为这样做弊大于利。尽管1967年的《联合国外层空间条约》(United Nations Outer Space Treaty)目前禁止向太空发射核武器，但科学家们已经对这项技术有了很好的了解。去年，美国国家航空航天局(NASA)和美国能源部(Department of Energy)宣布，将共同努力，加强对小行星的使用。最终，今年早些时候成立的NASA行星防御协调办公室将决定美国应该在何时以及如何应对潜在的撞击。

威胁三:超级火山

然而，对我们现代文明最不可阻挡的威胁是本土的，它比巨大的宇宙冲击更频繁。在地球上的某个地方，每10万年左右，直径达50公里的火山口就会崩塌，猛烈地喷出堆积的岩浆。由此产生的超级火山势不可挡，破坏力极强。其中一个这样的怪物，七万四千年前印尼多巴火山的大规模喷发，可能已经消灭了地球上的大多数人类，造成了一个基因瓶颈，尽管这个观点存在争议，但在我们的DNA中仍然很明显。

按照地质学上的惯例，超级火山是指喷发出450多立方公里岩浆的火山，比1815年印尼坦博拉火山喷发的岩浆多50倍，比1991年菲律宾皮纳图博火山喷发的岩浆多500倍。地质学家在一种叫做凝灰岩的喷发物质的沉积物中推测了这类爆炸的历史，岩石记录显示超级火山往往是重复发生的。今天仍然活跃的地区包括:多巴，美国西北部的黄石公园，加利福尼亚东部的长谷火山口，新西兰的陶波火山带，以及安第斯山脉的几个景点。

这些危险区域现在都不构成威胁。但是一旦再次爆发，方圆100公里以内的一切都将被焚毁，火山灰将覆盖整个大陆。仅仅几毫米的这种物质就能杀死庄稼;英国布里斯托尔大学火山学家苏珊娜·詹金斯说，一米或一米以上的高度会使土地几十年内无法使用。火山灰还能摧毁建筑物，污染水源，阻塞电子设备，地面飞机，刺激肺部。

这些地区性影响可能以意想不到的方式波及全球。即使是2010年冰岛埃亚菲亚德拉火山爆发后空中交通的轻微中断，也给肯尼亚农民造成了数百万美元的损失。英国米尔顿凯恩斯(Milton Keynes)开放大学(Open University)的火山学家Hazel Rymer说，我们的社会联系越紧密，我们就越容易受到发生在世界另一端的哪怕是很小的事情的影响。

然而，最深远的影响将是对全球气候的影响，类似于小行星撞击地球的影响。超级喷发产生的硫酸盐气溶胶注入平流层，可使地球大部分地区气温下降5至10摄氏度，持续10年之久，对全球农业造成毁灭性的破坏。

事情会有多糟很难说。新西兰克赖斯特彻奇坎特伯雷大学的火山学家本·肯尼迪说，火山科学是建立在经验的基础上的，科学家们从未亲眼目睹过一座超级火山。对小型火山爆发的了解可能会有所帮助，但这可能是一个不可靠的指南。例如，根据德国汉堡马克斯普朗克气象研究所(Max Planck Institute For Meteorology)气候模型师克劳迪娅蒂姆雷克(Claudia Timmreck)等人的研究，尽管超级火山喷发可能产生大量硫酸盐气溶胶，但气溶胶可能比小型火山喷发产生的气溶胶更大，降雨速度更快。Timmreck的研究小组还发现，对于黄石公园这样的中纬度火山来说，喷发的季节决定了它的气溶胶扩散的范围。

最大的不确定性围绕着潜在的预警信号。研究人员认为，大范围的线索，如地震、喷发气体增加以及岩浆上升导致的地面变形，都可能是大喷发前的征兆。这次动乱可能会提前几个月，如果不是几年，从理论上说，这将为疏散居民和制定应急计划提供充足的时间。然而，美国加州门洛帕克地质调查局负责黄石火山观测站的科学家雅各布·洛文斯特恩说，科学家们很难决定何时发出警报。他说，仅仅因为我们对正在发生的过程的复杂性只有部分的了解，科学家们将很难说服自己。

接下来是应对这种威胁的政治挑战。1985年，哥伦比亚内华达德鲁伊斯火山爆发，造成2.3万人死亡，部分原因是政府忽视了科学家的预测。假警报也会引起麻烦。上世纪80年代，地质动荡导致官员们警告说，加州的长谷火山口可能会喷发。导致当地的房地产价格暴跌，经济受到影响。

科学家面临的挑战是判断哪些指标预示着灾难性的火山爆发，而不是一个小的或根本没有。Rymer说，我们非常善于在事件发生后识别出前兆。研究人员表示，就目前而言，他们最好的选择是继续研究火山爆发的管道，并在下一次超级火山爆发之前，尽可能多地从未来较小的火山爆发中获取信息。

威胁四:如果真的发生了怎么办?

最后，再多的研究也无法阻止或减轻超级火山或其他反常事件，如附近的超新星爆炸和宇宙伽马射线爆炸。我们在他们中间生存的唯一希望是一个后备计划。这个计划的底线是食物。至少有两名科学家已经草拟了一份蓝图。David Denkenberger和Joshua Pearce在他们2015年出版的《无论如何都要养活每一个人》一书中提出了几种不用太阳就能养活数十亿人的方法。

田纳西州立大学(Tennessee State University)建筑工程师登肯伯格(Denkenberger)几年前读到真菌可能在之前的物种大灭绝之后大量繁殖的消息，于是开始兼职做灾难研究。如果人类面临类似的威胁，他想，为什么我们不吃蘑菇选择不灭绝呢?

事实上，人们可以在落叶层和在灾难中死亡的树干上种植蘑菇，Denkenberger说。更好的办法是在天然气中培养消化甲烷的细菌，或者将植物生物量中的纤维素转化为糖，这一过程已经被用于制造生物燃料。登肯伯格和位于霍顿的密歇根科技大学的工程学教授皮尔斯计算出，通过改造现有的工厂，灾难幸存者可以生产出足够多的这种替代食品，供世界人口食用好几倍。

当然，还有一些其他因素也必须存在:基础设施、国际合作和法治。纽约市全球灾难风险研究所(Global灾难性风险Institute)执行董事塞斯•鲍姆(Seth Baum)表示，人类社会是会持续还是会崩溃，这是一个未知的问题，其他一切都可能取决于此。全球灾难风险研究所是一家非盈利智库，其研究人员包括登肯伯格(Denkenberger)。

我们该怎么办?鲍姆说:“我认为，对于这个问题，目前唯一合理的答案就是我们一无所知。对他来说，灾难后的社会恢复力只是科学家需要解决的另一个问题，而不是留给反乌托邦作家和末日预言者。并不是说他反对生存主义者。鲍姆说:“虽然这些照片在电视上看起来很傻，但当我知道有人在做这些事情的时候，我确实感到有些高兴。”他很快补充道，希望事情永远不会发展到这一步。

翻译自：《Science》——Here’s how the world could end—and what we can do about it

作者:Julia Rosen is a freelance writer in Portland, Oregon.