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第18章 璀灿星空探秘(4)

事实上,大家关注的焦点并未放在甲烷的产生上,而是这种流动的液态循环地外天体,让我们看到了地外生命存在的可能性。“这一点与我们在火星上发现的水或者冰的痕迹类似。”景海荣指出,通过现有的观测,进而比照地球生命的出现形式,一般认为太阳系中的行星——火星,及卫星土卫六、土卫二上都可能曾有过生命痕迹,比如一些简单的微生物。“因为在这些星球上都曾有过液体。”无独有偶,就在卡西尼小组发表土卫六上有海洋的发现后,仅隔了两天,美国宇航局另一个研究小组便表示,一艘绕火星轨道飞行的太空船日前在火星南极地区发现了大量冰水沉积物,如果将它们转化为液态水,火星表面将可覆盖约11米深的液态水。

研究人员们将研究成果发在《科学》杂志网络版上。文章指出,新近发现的这片冰沉积物处于极地冰冠之下,厚达2.3米,含有至少90%的冰冻水及少量尘埃物质。此前,科学家巳多次报告发现火星极地冰冻水,不过此次研究却测量出了冰冻水的最精确面积。领导此次研究的美国宇航局喷气推进实验室科学家杰弗里普朗特指出,此次所采用的新设备已经发挥了其最大功效,研究人员还希望对火星北极地带也进行精确的探测。普朗特等研究员指出生命生存需要水,越了解火星水的状况,也就越有可能找到火星生命的痕迹。

回溯窥探40亿年前的地球

天文学家或许能从流动的液态循环中找到孕育生命的痕迹,但这还不是土卫六最吸引人的地方。

事实上,科学家希望借助这颗卫星找回40亿年前地球的模样。“其实,发射“卡西尼惠更斯”号探测器的初衷就是为了了解40亿年前的地球。”李竞直言。

土卫六是太阳系唯一一颗拥有浓密大气层的卫星,且大气的主要成分与地球大气非常相似——都是氮气,并包含甲烷以及一些简单的有机分子。氮气是生命的关键成分。这一切土卫六都具备了。

让我们回到40亿年前,重新观察这个我们赖以生存的地球。那时,地球刚进人太古代,地球的永久地壳尚未形成,生命更是未曾萌动。这时,地球的宏观环境就与现在的土卫六几乎完全一样:大气中充满了氮气和甲烷,但没有氧气——氧气是后来经过原始生命的呼吸还原二氧化碳制造出来的。也正是因为这样,科学家便将土卫六视为原始地球的缩影,希望通过地球早年的这个影子看看早期地球究竟是如何发育的。“到目前为止,我们只在地球上发现生命痕迹,所以就只有比照着地球生命形成的条件来衡量。我们通过地球生命演化反推到土卫六,发现其中含有的碳、氢和氮,这些都是地球生命必需的化学成分。土卫六目前的情况与地球最早期的情况确实太相似了。”李竞指出如果真要找出个不和谐的音符,那就是土卫六非常寒冷——这种寒冷程度也有点接近地球早f先的情况。科学家们指出,土卫六虽然保留生命开始所需的一些条件,但因为太过寒冷,所以一般生物很难存活。

事实上,不光是土卫六给了我们观测早期地球的一个窗口,土星这颗巨行的星及环绕着它的土卫家庭也在一定程度上向我们提供了太阳系演化的信息。从土星内核奇异的金属氢到外部土星环中的细碎冰石粒,从由冰物质构成的“另类卫星”土卫九到喷涌温暖间歇泉的土卫二,土星周围充满着神奇的线索,都能为46亿年前太阳系的形成过程,以及数十亿年地球生命的出现过程,提供很!好的解释线索。不过,目前科学家们最希望的,就是能对土卫六海水或湖水的有机泥样进行分析,以寻找其中有机物的存在状况,以及生命痕迹。到那时,地球的演化%过程与生命的真相,都可能得到完美的解答。

天王星是1781年由着名的英国天文学家威廉赫歇尔(1738~1822)发现的。当时,他还是英国皇家乐队的钢琴师,只是一名业余天文爱好者,使用自己磨制的望远镜,但却成为世界上第一位发现行星的功臣。他希望用英王乔治的名字来命名这颗新行星,天文学家不以为然,有不少天文学家建议用发现者赫歇尔的名字命名,他又谦虚地谢绝。最后还是以希腊神话中最早的天神“乌拉诺斯”命名,中国就称之为天王星。

天王星比较暗,最亮时能达到6等星,眼力好的人勉强可见。它的直径5.2万公里,是地球的4倍多,质量则为地球的14.54倍。它离太阳的平均距离为28.7亿公里,特别寒冷。天王星也有较厚的大气层,大气的主要成分是氢,其次是氦,还有少量的甲烷。大气内的平均温度在一2001左右。其核心是岩石物质,核心的温度大约两三千摄氏度。核心外面是一层水冰和氨冰。天王星接收太阳辐射很少,也没有发现其内部有能源,但是它的大气却很不平静,风速可达每秒400米,这比地球上最强的飓风的速度要快得多。

天王星公转一周需要84年。如果我们是生活在天王星上,长寿的人一辈子也不可能绕太阳两周。然而它自转一周的时间为16.8小时,比地球自转的速度快。它的自转轴几乎和公转轨道平面平行。因此可以说天王星是懒散地“躺”在轨道平面上自转和公转。除了冥王星以外,地球和其他的行星基本上都是站在轨道平面上自转和公转的。为什么天王星如此特殊天文学家猜想,它可能是被一颗行星撞倒了。天王星在被发现近200年后,才知道它也有环。和木星环一样,躺着转的行星——天王星

天王星的环带细而暗,地面上的大型望远镜也看不见它。1977年,天文学家利用天王星掩饰恒星的机会来探讨天王星是否存在环带。如果有环带,当它挡住恒星时,恒星的光度要变暗,所以从被掩恒星的光度变化确认了天王星环带的存在。当时发现的天王星环有9个,1986年“旅行者”2号飞越天王星时,又发现了两个新环,一共发现了天王星的11个环。

天王星的卫星也比较多,是一个大家庭。较早发现的5颗卫星都比较大,有4颗卫星的直径都在1100公里以上,最小的一颗直径为500公里。1986年1月,宇宙飞船“旅行者”2号飞近天王星,从1月24日到2月25日,对天王星及其卫星和环带进行了细致的观测,又发现10颗较小的卫星,使天王星的卫漏星数达到15颗。“旅行者”2号还对5颗早已知道的卫星拍了许多照片,发现这些卫星的地貌很像地球,特别是天卫五的地貌非常丰富,既有悬崖峭壁,又有高山峡谷。

“旅行者”2号还发现天王星有一个令人奇怪的现象:它背向太阳的极区温度反倒比被太阳照亮的另一个极区的温度要高一些,这是什么原因造成的,目前也是一个未解的谜。

“旅行者号”探测海王星

在海王星被发现以来的143年中,天文学家们尽管采用了高倍率望远镜,仍对它了解甚少。1989年8月,宇宙飞船“旅行者”2号从距离海王星云端4800公里的地方飞过,使这种状况得到彻底改变。通过“旅行者”从44.8亿公里的远方发回的照片,海王星终于显示出它的英姿。从此,人们才了解到,海王星并不是太阳系里的一个死堆,而是风暴活动频繁的星球。它有3个光环——卫星与小行星碰撞的古老遗迹。它有8颗卫星,其中一颗上的冰山中此刻正在喷出液态氮的泡沫。

实际上,很早以前两位数学家用纸和铅笔就“发现”了海王星。根据天王星的奇异轨道,J.C.亚当斯和U.勒威耶各自预测存在着一个新行星。他们计算出,在更远的地方有一个大的重力源作用于天王星,使它的速度时快时慢,就像被钓上来的鱼在线上蹦跳一样。但是两个人谁也无法说服天文学家去寻找这个新行星。

最后,1846年,勒威耶把他的图纸寄给了一位名叫J.伽勒的年轻的德国天文学家。就在那一天晚上,伽勒在夜空中观测到这个蓝色的行星。

1989年8月,“旅行者”从海王星旁边飞过。此前的几个月,“旅行者”的照相机就可以拍摄到海王星的详细情况,这些情况从地球上是看不到的。有一巨大鹅卵形风暴,直径大约1.28万公里,看上去像是蓝色海王星向外注视着的一只大眼睛。科学家们称之为“大黑斑”。在这个风暴的眼里,直径640公里的“雨果”号飓风只是一个斑点而已。

这种风暴并非海王星独有。“旅行者”发现,木星和土星上的风暴更大而且更为强烈。这种风暴天气使科学家们感到兴奋,他们了解到,这些行星在气象方面是活跃的。

但是,这种风暴究竟是由什么推动的仍是一个谜。地球上的风暴是由从太阳吸收的热能推动的。可是海王星离太阳如此遥远,太阳的热能根本不可能推动这种风暴。一种可能性是,这种热能来自海王星石核内的强高压和强高温。

究竟事实是怎样的,这些严肃的问题看来只有留待以后回答。

值得科学家欣慰和研究的是“旅行者”共发现了6颗海王星的新卫星的照片,使海王星的卫星总数增加到8颗。海卫一是海王星最大的一颗卫星,也是“旅行者”照相机拍摄的主要目标。科学家们急切地等待着关于这颗卫星的清晰图像。

科学家们看到的情况概括地说就是,海卫一曾经是一个行星。这种说法的主要证据是,海卫一是唯一一颗沿着与其母行星运行方向相反的轨道运行的大卫星。在整个太阳系里没有一颗大卫星这样逆行。

海卫一在其赤道附近显示一个古怪的冰覆盖着蓝色地带,这个地带是由冰冻的甲烷气体构成的。这使海卫一成为太阳系中唯一一颗真正的“蓝色卫星”。在海卫一的其他地方,液态氮的泡沫冒出地面并冻结成闪闪发光的粉红色的霜。亚利桑那大学的天体物理学家罗杰耶尔说,海卫一的温度为是“我们见到的太阳系中最冷的天体”。

海卫一的另一个特点就是它有大气。

据吉姆多伊尔讲,太阳系中另外还有一颗卫星有自己的大气,即绕土星运行的土卫二。海卫一的大气很薄,是由氮和甲垸气体组成的。

海卫一上陨石坑很少,表明海卫一地质活跃。由冰覆盖的表面部分地溶解后又重新冻结,把一些最大最老的陨石坑淹没了。

“旅行者”发回的照片显示出海卫一上有活的冰“火山”。这些冰火山不像地球上的火山那样喷出炽热的岩浆,而是喷出液态氮。当液态氮到达极其寒冷的表面时,立即被冻结成高达8公里的冰晶射流。这股射流遇到海卫一大气的微风后,便形成风吹的条纹,落回到海卫一的表面。

猜测是否正确,可能最终还是只有依赖人类科学的发展才能定论。

彗星来自何处

彗星是宇宙天体中的“流浪汉”,它不是每年每天都能见到的天体,彗星分周期彗星和非周期彗星两种,即使是周期彗星的周期也不一定,有的几年回归一次,有的几十年回归一次,有的上百年和上千年回归一次。还有的非周期彗星是一去不复返。周期彗星的运行轨迹多是椭圆形和抛物线状;而非周期彗星的轨迹是开放形和双曲线状。这种运行轨道是受天体间万有引力作用所至。在行星的摄动下,有的周期彗星变为非周期彗星;反之,有的非周期彗星也可为周期彗星。

如果彗星的寿命真的十分短暂,而且它们的命运只能是四分五裂,形成大量的宇宙尘埃而最终步人消亡,那为什么直至今日,仍有大量的彗星遨游于天际中呢?为什么在太阳系形成至今的46亿年的漫长岁月里,彗星仍未消失殆尽呢?

上述问题的答案只可能有两个:其一,彗星形成的速度与其消亡的速度是同样迅速的;其二,宇宙中的彗星实在太多了,即使在46亿年后的今天仍未全部消失。不过第一种可能性成立的理由并不充分,因为天文学家们至今也未能发现彗星仍在形成的证据。

看来,我们只能从第二种可能性人手,丹麦天文学家詹汉德瑞克奥特于1950年指出:当太阳系形成之时,由于它的中心产生的引力无法充分束缚其最外部大量的宇宙尘埃和气体星云等原始物质。因此这些物质并未能形成整个聚合过程中产物的一部分,在这种聚合过程的初期,上述物质仍处于原始位置,并’2因受到的压迫较轻而形成1000亿块左右的冰态物质。这种云系虽然远离行星系,但仍受太阳吸引力的控制,人们称之为“奥特云”。至今还没人见过这些云系,但到目前为止,这仅仅解释了彗星现在存在的原因。

很显然,彗星可能存在于上述云系中,这些彗星以极缓慢而固定的速度绕太阳旋转,其运行周期达数百万年,不过,在某种时候,由于彼此间的碰撞或蠢其他恒星随弓龙的运行职生改变。在纽慨T其公转颜嫌,此时,公转轨道半径必将加大,并最终永远脱离太阳系;反之,公转速度也可能减缓,此时,彗星将向太阳系中心靠拢。在这种情况下,彗星将以一种极为绚丽的形象出现于地球上空,从此它将以新轨迹运行(除非这一轨迹再次因星体间的碰撞而改变),并最终步人消亡。

奥特断定在太阳系存在的岁月里,有20%的彗星已经飘逸到太阳系以外或已坠人太阳而消亡了,不过,仍将有80%的彗星以其原有的姿态遨游于太空之中。

彗星起源的第二种假说认为彗星来自太阳系边缘彗星带。

这种学说认为太阳系边缘有个彗星带,那里大约有100亿颗彗星,它们可能是在50亿年前在天王星、海王星和冥王星形成时剩下的物质云形成的,并定期地向太阳系内部飞来。

当它们从大行星附近飞过时,由于行星引力作用,轨道受到摄动,于是轨道变成椭圆形,成了周期彗星。因此,它也就成为太阳系的固定成员了。如哈雷彗星,它就是椭圆形轨道,周期为76年,周期性地回归太阳系。这种说法实际上是“俘获”说。

第三种假说认为,彗星可能来自木星喷发物。

这种假说认为大多数周期彗星的轨道远日点都在离木星轨道不远处,由此可推测彗星很可能是由木星内部向外喷发一些物质而形成的。彗星的学成分确实也与木星大气成分相近,这一点支持了喷发说。要想喷发,必须达到60公里/秒的速度才可能使喷发物摆脱木星引力而飞向太阳系的轨道。但这一速度对木星上的温度来说,又似乎很困难。所以此假说是否站得住脚,还待更多证据来证实。

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