原初黑洞飞掠会导致火星轨道发生偏转。

飞掠火星的黑洞想象图。MIT

麻省理工学院物理学家David Kaiser认为，如果神秘的暗物质真如一些学者认为的那样是由微型原初黑洞构成的，那么理论上平均每十年就会有一个这样的黑洞飞掠太阳系。而当这些黑洞穿越太阳系时，我们就可以通过检测火星轨道的晃动发现它们的存在。相关论文发表在近日的《物理学评论》D卷上。

宇宙物质总量的大约20%是可见的，它们构成了恒星、行星和星云等我们所熟知的一切。但其余的80%却来无影去无踪，科学家称之为暗物质。暗物质表现的不与电磁波发生任何相互作用，只通过引力影响着天体的运行。

科学家为了寻找暗物质可谓煞费苦心。他们假想暗物质是由一种奇异的粒子构成的，它们能够衰变成普通粒子并被探测到。但迄今为止所有寻找暗物质粒子的实验均告落空。

也有科学家另辟蹊径探索另外的可能。比如自上世纪七十年代开始，有人假设暗物质其实是微型的原初黑洞。所谓原初黑洞和我们常说的黑洞不同。普通的黑洞一般是指大质量恒星衰亡后坍缩的内核，而原初黑洞来自宇宙诞生之初。它们是因为宇宙局部密度过高而直接坍缩形成的。随着宇宙的膨胀和冷却，原初黑洞散布在了整个宇宙的所有角落。

黑洞是因为密度过高而形成的，它们能把巨大的质量集中于一点。原初黑洞大小不一，小的只有原子般大，但质量却可以相当于一颗大型的小行星。有理由相信，这些微小但能又产生巨大引力场的原初黑洞，能够扮演或至少扮演一部分暗物质的角色。

研究人员称，如果一个原初黑洞从距离我们身体小于1米的地方飞过，那么我们会在1秒之内，被推出大约6米远。从天文学的角度看，这种事情不太可能发生。但假如我们把尺度放大到行星际，情况就有可能不一样。

为了得到一个明确的答案，研究人员使用了一个相对简单的模型，来模拟太阳系中所有行星和几个最大卫星的运行，以及它们之间引力的相互影响。

研究人员基于太阳系所在空间暗物质量，和穿越太阳系原初黑洞最有可能的质量——大约相当于太阳系最大的小行星质量，对原初黑洞穿越太阳系的概率，以及它们穿越太阳系时可能会对太阳系天体产生的影响进行了计算。

计算结果表明，平均大约每10年，就会有一个原初黑洞——如果它们真的存在，以及它们真的就是暗物质的话——穿越内太阳系。

基于这一概率，研究人员又模拟了各种质量相当于小行星的黑洞，从不同的角度，以每秒约240千米的速度穿越太阳系时，如果近距离飞掠某个天体，可能会产生的影响。模拟结果显示，以当前的技术，我们能够检测到的最明显影响来自火星。

研究人员发现，如果一个微型原初黑洞近距离飞掠火星，会导致火星发生轻微的晃动，也就是说，火星可能会微微偏离现有的运行轨迹。计算结果表明，火星在黑洞近距离飞掠后的一年内，会偏离原有的轨道大约1米。而以当前的技术与测量精度，我们是能够发现这一偏差的。

研究人员表示，小行星的飞掠也有可能导致相似结果。所以如果我们检测到这一偏差，那面临的最大挑战是要确认造成这一偏差的原因是近距离飞掠的黑洞，而非小行星。要保证这一点，则需要我们对小行星和黑洞飞行特征之间的差异有更多了解。

参考A wobble from Mars could be sign of dark matter, MIT study findshttps://news.mit.edu/2024/mars-wobble-could-be-dark-matter-mit-study-finds-0917Close encounters of the primordial kind: A new observable for primordial black holes as dark matterhttps://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.110.063533