第二章 星空未解之謎
有待探索的火星之謎
1964年11月28日,美國人的第一個火星探測器"水手四號",在掠過火星時,拍攝了20張照片,並將這些照片變成無線電信號發回地麵,最後再將信號還原成我們可以研究和欣賞的照片。
照片上顯示的火星上有一個奇怪的特征引起了人們極大的好奇,那是一些像河流一樣蜿蜒穿過火星表麵的東西,它們具有某種從任何角度看都像運河支流的條紋。此外,兩極的冰帽邊緣的融化處,它們看上去很像一迭傾斜的薄片。
專家們由此想象,火星曆史上也經曆過氣候變遷。目前,它可能正處於寒冷周期。在這個周期,大部分凍結在冰帽上和土地上,而在從前或在今後的某一周期內,火星可能處於溫暖時期。在這個周期中,冰帽融化了,釋出水和二氧化碳,使火星的大氣變得比較稠密,河水充沛。正是這張照片上的似是而非的河道,引起了地球人對火星生命的巨大興趣。
1976年夏季,美國的"海盜1號"宇航船安全著陸在火星北緯22度西經65度地區的平原上,拍攝了大量有關火星生命與火星人麵形建築的珍貴圖片。
1996年7月31日,"海盜1號"發回的火星表麵照片上有令人吃驚的發現,這就是世人矚目的火星地表上的人麵形建築照片。
美國宇航局研究小組的專家用最新的計算機處理技術對該照片進行分析,最後認定人麵形建築是修築在一個巨大的長方形台座上,刻有輪廓分明的鼻子、左右對稱的眼睛和略微張開的嘴巴。建築物長為2.6公裏,寬為2.3公裏。在人臉形建築西南約16公裏處,還排列著以邊長為埃及金字塔10倍、體積超其7000倍的塔型建築為首的許多人工建築物。
美國NASA電子工程師、研究小組成員森德·伊比特羅曾專門介紹過人麵形建築的情況。他說:"這個人臉建築的眼睛裏麵有眼球,也就是有瞳孔。眼睛部分經計算機進行處理分析,看得出內部麵積很大,越往外越狹小,明顯地能看出像眼淚似的東西,這意味著什麼就弄不明白了......。"
另一個研究小組成員、計算機技師格裏古利·林耐爾說:"更不可思議的是嘴的部分。一看,嘴裏刻有像牙齒似的東西,當然大得超過了想象。既然這樣清楚地看出了牙齒、眼淚和眼珠,那就證明確實是人工建築物。"
為了盡可能地揭示開這些秘密,1997年7月4日,美國人對火星進行了一次意義偉大的宇航探測。那也是地球人探索外星生命和飛碟文明的曆史上最值得紀念的一個日子。
7月4日上午10時,美國航空航天局的"探索者"宇宙飛船在經過了7個月3.9億公裏的太空航行後,以每小時23公裏的速度,平安地降落在火星的阿瑞斯平原上,開始了人類對火星的構成以及是否存在生命、文明和飛碟等問題的新一輪研究。
由於火星巨大的引力,"探路者"號在進入火星表麵稀薄的大氣層時,以1600公裏的高速度衝向火星地麵,整個飛船因大氣的劇烈摩擦變成了一個紅色發光的物體。當它接近火星地麵時,"探路者"號啟動自動控製裝置,減速傘自動脫落,以免飛船著陸後影響飛船船體展開。在離火星表麵還有1公裏時,包裹在宇宙飛船周圍的氣囊隨即充滿氣體,在一種特別的保護傘的保護下,重達70公斤的"探路者"飛船以23公裏的時速著陸在火星表麵鬆軟的塵土上。
據獲得的資料顯示:"探路者"號飛船剛著地時,巨大的衝力在氣囊的反彈作用下將內船彈到50公尺的高空,又經過兩次猛烈地碰撞和彈跳後,"探路者"號終於在火星地麵上安全著陸。
整個著陸過程完成得相當漂亮。
美國總統克林頓聞訊發表講話,祝賀"探路者"號飛船成功著陸,並宣稱這是"宇宙探測新時代的開端。"
同時,美國政府還決定,在未來10年裏,美國每隔26個月就會有兩個火星探險行動:一個是發射火星登陸飛船;另一個是發射環繞火星飛行的飛船,以確定火星是否有生命、文明及其飛碟的存在。
關於木星的假想
科學發達至今,科學家一直都在探尋地球以外,是否有生命存在的可能?宇宙中,有無數行星,環繞著自己的恒星運行。這麼多行星裏,是否有生命的存在?如果有,它們的外型和地球上的生物有何差?是否有不同的環境,它們有特別絢爛之處?
以木星來說,它是一個由氣體形成的行星,大氣層中充滿了氫氣、氦氣、氨、甲烷、水份,根本沒有可供登陸的固態地表,這樣的行星對生命的存在有著極大的障礙。但是,科學家們曾調查大氣層的這些成份,發現和形成早期地球海洋的物質,十分相似。因此,木星上存在著生物的說法,並不是沒有事實根據的。然而,木星大氣層有強烈的亂流和大氣下方的高溫,都是阻止生命形成的致命傷。
因為這股漩渦狀的亂流,任何生物一碰及這股亂流就會被卷入下方高溫中,而遭到烤焦的命運。
科學家認為,想要在這種情況下維持生命,有一個可行的辦法,即在被烤之前複製新的個體,並且希望借由對流現象能把後代帶到大氣層中較高、較冷的地方。這種有機物可能很少,被稱之為"鉛錘"。或者有一種類似浮標的東西,在大氣層外側漂浮以取用食物供給所需的能量。浮標就像氫氣球,裏麵所含的氣體愈多,則被飄到大氣層外側較冷、較安全的地方的可能性就愈大。這種浮標型有機體可以食取尚未完全成形的有機物,它可以像地球上的生物一樣,吸收太陽光為能源,製造能量,自給自足。這種有機體的體積,可能要比鯨魚大得多,尺寸幾乎可以有一個城市大呢!飄浮的有機物借用大氣層中空氣的流動,作為推進器來讓自己移動,想像中他們是群集在一起的,皮膚上有些偽裝物質,顯示他們的生活並不十分安全。因此,在他們的活動範圍內可能存有狩獵者。此狩獵者的移動速度快,機動性強,數量可能不多,因為如果數量太多,吃掉所有的飄浮有機體,他們自己也無法生存下來。
科學家的想像力是豐富的,他們想木星上的三種生物(鉛錘、浮標、狩獵者)是否真的存在,至今仍是一個大謎題。
共生星之謎
這已經是30年代的事了。當時天文學家在觀測星空時發現了一種奇怪的天體。對它的光譜進行的分析表明,它既是"冷"的,隻有兩三千度;同時又是十分熱的,達到幾萬度。也就是冷熱共生在一個天體上。1941年,天文學界把它定名為"共生星"。它是一種同時兼有冷星光譜特征(低溫吸收線)和高溫發射星雲光譜(高溫發射線)的複合光譜的特殊天體。幾十年來已經發現了約100個這種怪星。許多天文學家為解開怪星之謎耗費了畢生精力。我國已故天文學家、前北京天文台台長和茂蘭早在四五十年代在法國就對共生星進行了不少觀測研究,在國際上有一定影響。此後,我國另一些天文學家也參加了這項揭謎活動。
半個世紀過去了,但它的謎底仍未完全揭開。
最初,一些天文學家提出了"單星"說。認為,這種共生星中心是一個屬於紅巨星之類的冷星,周圍有一層高溫星雲包層。紅巨星是一處於比較晚期的恒星,它的密度很小,而體積比太陽大得多,表麵溫度隻有二三千度。可是星雲包層的高溫是從何而來呢?人們卻無法解釋。太陽表麵溫度隻有6000度,而它周圍的包層-日冕的物質非常稀薄,完全不同於共生星的星雲包層。因此,太陽算不得共生星,也不能用來解釋共生星之謎。
也有人提出了"雙星"說,認為共生星是由一個冷的紅巨星和一個熱的矮星(密度大而體積相對較小的恒星)組成的雙星。但是,當時光學觀測所能達到的分辨率不算太高,其他觀測手段尚未發展起來,人們通過光學觀測和紅外測量測不出雙星繞共同質心旋轉的現象。而這是確定是否為雙星的最基本特征之一。
1981年的討論會上,人們隻是交流了共生星的光譜和光度特征的觀測結果,從理論上探討了共生星現象的物理過程和演化問題。在那以後,觀測手段有了很大發展。天文學家用X射線、紫外、可見光、紅外線射電波段對共生星進行了大量觀測,積累了許多資料。共生星之謎的帷幕被逐漸揭開。
近些年,天文學家及可見光波段對冷星光譜進行的高精度視向速度測量表明,不少共生星的冷星有環繞它和熱星的公共質心運行的軌道運動,這有利於說明共生星是雙星。人們還通過具有高的分辨率的射電波段進行探測,查明了許多共生星的星雲包層結構圖,並認為有些共生星上存在"雙極流"現象(從一個星的兩個極區向外噴射物質)。現在,大多數天文學家都認為,共生星可能是由一個低溫的紅巨星或紅超巨星和一個具有極高溫度的看不見的極小的熱星以及環繞在它們周圍的公共熱星雲包層組成。它是一種處於恒星演化晚期階段的天體。
有的天文學家對共生星現象提出了這樣一種理論模型。共生星中的低溫巨星或超巨星體積不斷膨脹。其物質不斷外溢,並被鄰近的高溫矮星吸積,形成一個巨大的圓盤,即所謂的"吸積盤"。吸積過程中產生強烈的衝擊波和高溫。由於它們距離我們太遠,我們區別不出它們是兩個恒星,而看起來像熱星雲包在一個冷星的外圍。
有的共生星屬於類新星。類新星是一種經常爆發的恒星。所謂爆發是指恒星由於某種突然發生的十分激烈的物理過程而導致能量大量釋放和星的亮度驟增許多倍的現象。仙女座Z型星是這類星中比較典型的,這是由一個冷的巨星和一個熱的矮星外包激發態星雲組成的雙星係統,經常爆發,爆發時亮度增大數十倍。它具有低溫吸收線和高溫發射線並存的典型的共生星光譜特征。
但是雙星說並未能最後確立自己的陣地。
這其中一個重要原因是迄今為止未能觀測到共生星中的熱星。科學家隻不過是根據激發星雲所屬的高溫間接推論熱星的存在,從理論上判斷它是表麵溫度高達幾十萬度的矮星,許多天文學家都認為,對熱星本質的探索,應當是今後共生星研究的重點方向之一。
此外,他們認為,今後還要加強對雙星軌道的測量;進一步收集關於冷星的資料,以探討其穩定性。
天文學家們指出,對共生星亮度的監視有重要意義。通過不間斷地監視可以了解其變化的周期性,有沒有爆發,從而有助於揭開共生星之謎,但是共生星亮光變周期有的達幾百天,專業天文工作者不可能連續幾百天盯住這些共生星,因此,他們特別希望天文愛好者能共同來監視。
揭開共生星之謎,對恒星物理和恒星演化的研究都有重要的意義。但要徹底揭開這個謎看來還需要付出許多艱苦的努力。
遙遠的類星體
1963年以來,在我們觀察能達到的最遙遠的地方,發現了一些奇怪的天體。它們不像恒星,也不像星係,它們特別明亮,其亮度頂得上100個星係的亮度總和。但是他們卻比我們銀河係小10萬倍。這種既小又亮且非常遙遠的天體,天文學家稱它為類星體。自發現它們以來,天文物理學家感到非常納悶,這麼小的物體怎麼解釋能有如此多的能量呢?按照普通的物理規律真有點難以想象。難怪某些科學家認為要解釋它,隻能等待新的物理定律的出現。
經過近20年研究,現在類星體不再是不可思議的了。專家指出,類星體可能是一個巨大的恒星或許多恒星發生爆炸,然後坍縮成巨大的引力場-黑洞時產生的天體,而黑洞就是它的能源。或者超新星爆發噴射出來的氣體和物質不斷地流進正在形成的星係中心除附近的黑洞的時候,黑洞就爆發成了一個類星體。伴隨著進一步的爆發,它本身會變得特別明亮。
燦爛的類星體還是強大的射電源,它在不斷輻射無線電波,另外的理論指出,這可能說明類星體是由一對巨大的充滿了帶電粒子的星雲組成的,而在它周圍存在著強大的磁場。它們依次俘獲等離子氣核噴出的電子,結果產生了無線電波的輻射。隨著這個核"發生器"的接通和斷開,輻射不斷變化,變成動脈輻射了。
現在大部分科學家都認為類星體是一個特別明亮的星係核,由於它的明亮,星係的其他恒星都被遮蔽了。這個核包圍著一個黑洞,在黑洞的引力作用下,周圍的恒星被撕裂,它的氣體和物質不斷地流進了黑洞。這些物質的煽動產生了很大的能量。塞佛特星係是一個旋渦星係,它具有明亮的核,它輻射的能量比太陽要大幾十億倍,實際上它的核可能就是一個類星體。這些天體最終會被燒盡,留下像我們銀河係那樣的星係。據目前觀測,有些人認為在銀河係的中心也可能存在著一個類似的黑洞的天體,因而它也可能是一個微小的類星體。
由於我們的宇宙在不斷膨脹,所以可以說,最遙遠的天體也是最古老的天體,因而最遙遠的類星體有可能給我們提供許多有關原始大爆炸不久,物質非常稠密時最初宇宙的信息。事實上,由美國、英國和澳大利亞的天文學家組成的小組,經過10年的研究定出了它們的位置。證明最近發現的大部分類星體確是已知的最遙遠的天體。在120億光年以遠,PKS2000-330類星體把我們能看見的宇宙界限又延伸了10億光年。
雖然類星體代表最遙遠的天體,但若認為這就是宇宙的邊緣,那就錯了。因它不能在任何三維意義上構成宇宙的邊。一個在三維空間中離開地球的飛船,它會彎曲地通過第四維回到它的出發點。處於三維空間的人類永遠不會看到三維宇宙彎曲在特殊的第四維中。
星星的生與死
160億年前宇宙誕生了,銀河係的形成約在120億年前,在這由1000億顆星星集合而成的銀河係中,存在著經曆種種曆史的繁星。若說有剛誕生的星星,那麼也存在恰將消逝的星星。人類目前所生存的時刻,正是反複著以銀河係為舞台的宇宙星星,其生與死劇本之瞬間罷了。
依據計算人類大約可知星星的進化,像太陽這種代表宇宙之星球,停留在主係列期間,也就是借水素之核融合反應得到能源期間,預測為1百億年。從而這也可說是代表星星的壽命。不過,使用水素燃料的時間上,星星的質量仍然強烈依附著太陽。
例如,當星星質量為太陽的兩倍時,所花費時間是10億年,而4倍時隻需1億年,10倍時則隻需1千萬年,隨著其質量增加而時間逐漸減少。宇宙中最重之星星其質量為太陽的幾十倍大,當水素燃料使用完時,星星內部收縮,結果內部溫度上升,而在更高溫度下形成氦然閃爍著。然而在反複的過程中,溫度上升的同時,星星表麵膨脹。
例如,一個太陽質量的星星,其半徑會膨脹至主係列半徑的1百倍。但是,最後用盡所有核燃料時,星星即被毀滅了。此時期由於非常不安定,而引起大爆炸吹掉周遭的物質。而這就是眾所皆知的超新星。
星星的一生,由塵埃及氣體所形成的星間雲,其密度增大,而重力又比壓力大時,則開始收縮。約一個太陽質量的星星,其一生的演進依次為(1)原始星,(2)到達主係列之前階段,(3)主係列,(4)紅色巨星,(5)變光星,或曆經超新星,(6)最後形成白色矮星而宣告終結。我們的太陽係,目前隻是其壽命的一半,換言之,即指中年。
恒星與黑洞
由於恒星本身不停地進行著熱核反應,因而保證了恒星的發光發熱並具有穩定的高溫。
恒星是個氣球體,由於溫度很高,所以恒星對外輻射的壓力很大。這種輻射壓力與恒星上物質間的引力達到了平衡。這樣的恒星是穩定的。目前太陽正處於這樣一個平衡狀態,因而太陽目前是很穩定的。
但是值得指出,恒星的核燃料總有一天要耗盡。這一天到來之際,就是恒星死亡之時。恒星的能量得不到補充,溫度就要下降。由於溫度下降,輻射壓力再也抵抗不了恒星的引力作用,恒星就會不斷收縮,這種在自身引力作用下的收縮稱為引力坍縮。
牛頓的萬有引力定律告訴我們,引力與質量成正比,與距離的平方成反比。由於坍縮,恒星被壓得越來越小,引力增大,從而坍縮更厲害,恒星被壓得越來越小,密度越來越大,坍縮的速度會變得越來越快。到了最後瞬間,整顆恒星的溫度劇烈上升,可達到攝氏一億度。於是引起一陣陣激烈的爆炸。這就是所謂的超新星大爆發。恒星被撕成碎片,成億噸的微粒被拋向太空,發出異常明亮的光芒。
在巨大恒星的急劇死亡中,那些大於三倍太陽質量的超新星殘核無限地坍縮下去。在強大的引力下,擠呀擠,恒星的直徑越來越小。壓呀壓,一下子把幾百萬公裏的恒星壓成了一個"點",我們把這個點稱為"奇點"。在圍繞這個點的某個範圍內,引力無限大,任何東西靠近它都會被它吞掉,連光線也逃不出它的"魔掌"。也就是說,在這個範圍內引力已經大到連光線也要彎折,光線再也不能從這個範圍內發射出去,或者說逃逸出去。恒 星終於在我們的視界中消失-黑洞形成了。這個光線不能逃逸的範圍稱為"黑洞表麵",也叫作"視界"。
黑洞是非常小的,要是質量像地球那麼大,它的直徑還不到2厘米;天文學家還相信,除了由引力坍縮而形成的黑洞外,還存在著一種巨型黑洞,它們可能在許多星係中潛伏著。成千上萬顆恒星相互擠壓碰撞,形成了巨大的坍縮天體-巨黑洞。
來自水星的報告
在肉眼能看到的水、金、火、木、土五大行星中,長期以來,水星是最使人難以捉摸的行星。因為它離太陽最近,它深沉躲藏在強烈的陽光裏,難以一睹它的容貌。就連波蘭鼎鼎大名的天文學家哥白尼,也因沒有看到過水星而終身遺恨。但是在機會碰巧的情況下,水星從太陽麵前經過時,人們可以看見在明亮的太陽圓盤背景上出現了一個小圓點,那就是水星。這種現象叫做"水星淩日"。上兩次看到的水星淩日發生在1986年11月13日以及1993年11月6日中午前後。
水星淩日時,水星在太陽明亮的背景上呈現一個黑點,仔細觀察會看到水星的邊緣異常清楚,這就告訴我們,在水星上是沒有空氣的,由於這一點,就使水星世界具有許多特色。
由於水星離太陽比地球近得多,比日地距離的一半還近,所以在水星上看太陽比在地球上看到的大得多,當然也更耀眼。更為奇特的是水星上沒有大氣,因而星星和太陽同時輝耀在天空中。
在太陽係的九大行星中,水星獲得了幾個"最"的記錄:
1.水星和太陽的平均距離為5790萬公裏,約為日地距離的0.387,是距離太陽最近的行星,到目前為止還沒有發現過比水星更近太陽的行星。
2.水星離太陽最近,所以受到太陽的引力也最大,因此在它的軌道上比任何行星跑得都快,軌道速度為每秒鍾48公裏,比地球的軌道速度快18公裏。這樣快的速度,隻用15分鍾就能繞地球一周!
3.地球每一年繞太陽公轉1圈,而"水星年"是太陽係中最短的年。它繞太陽公轉一周隻用88天,還不到地球上的3個月。這都是因為水星圍繞太陽高速飛奔的緣故。希臘神話把水星比做腳穿飛鞋,手持魔杖的使者。
4.水星上麵因為沒有大氣的調節,距離太陽又非常近,所以在太陽的烘烤下,向陽麵的溫度最高時可達430℃,但背陽麵的夜間溫度可低到零下160℃,晝夜溫差近600℃,奪得行星表麵溫差最大的冠軍,這真是一個處於火與冰的世界!
5.太陽係中現在發現了越來越多的衛星,總數超過60,但隻有水星和金星是衛星數最少,或根本沒有衛星的行星。
6.在太陽係的行星中,水星"年"時間最短,但水星"日"卻比別的行星更長,在水星上的一天(水星自轉一周)將近兩個月(為58.65地球日)。在水星的一年裏,隻能看到兩次日出和兩次日落,那裏的一天半就是一年。
1974年3月,"水手"10號行星探測器從相距20萬公裏處拍下了水星的近距離照片,粗略看去幾乎和月球混淆不清,但仔細去看,水星表麵的坑穴比我們看到的月球上的環形山更多更密,後經分析證實大多是40億年前被隕石撞擊形成的。
為了揭開水星之謎,美國宇航局在1973年11月3日發射了"水手"10號行星探測器,前往探測金星(1974年2月5日)和水星(1974年3月29日)。""水手"10號在日心橢圓軌道上和水星有兩次較遠距離的相遇,拍攝了第一批水星有大量坑穴的照片,拚合起來很像是半個月球。從此水星表麵的真麵目被逐漸地揭開了。
"水手"10號拍攝了水星表麵大約2000多張照片,清楚地看到水星表麵有大量坑穴和複雜的地形。在水星上有一個直徑1300公裏的巨大的同心圓構造,這很可能是一個直徑有100公裏的隕星衝撞而形成的,它很像月球背麵的"東方"盆地的情況。這個同心圓構造位於水星赤道地帶,特別酷熱,所以用熱量單位"卡路裏"來命名,叫做卡路裏盆地。其中有的坑穴還有的像月球上某些環形山具有的輻射條紋。這也許是因為小的天體撞擊水星時,產生了許多小碎片,一齊向四方飛散而造成的。有的長達400公裏。水星表麵共有100多個具有放射條紋的坑穴。
現在的水星表麵是平靜無事的。可能過去有過火山活動,現在在水星上還可以看到幾處貌似火山熔岩形成的平麵狀地區。
水星上還有一個特征,就是它的水麵到處都可遇到3~4公裏高的斷崖地形,有的長達幾百公裏,這些被認為是水星冷卻收縮而形成的,當然真正的深層原因,仍在探索與研究之中。
水星的赤道半徑隻有地球的五分之二,但密度和地球相近,因而可以認為構成水星的物質比地球物質為重。這就使科學家推論,水星中心有一鐵鎳組成的核心,大小可能和月球差不多。
水星也有磁場,大約為地球磁場的百分之一,比火星的磁場要強得多。這已經是被"水手"10號探測水星時所了解到的。謎一般的水星現在已經被 我們揭開了它的不少秘密,進一步的探測還有待於未來。
探索金星的腳步
長久以來,人們都把金星看成是地球的孿生姐妹。它的大小、質量和密度都與地球十分相近,而且也有很厚的大氣。今天我們也知道,金屬的表麵是一片熾熱的、沒有任何生命的荒原。1982年3 月前蘇聯行星探測金星13號和金星14號的著陸器成功地降落到金星上,對金星表麵土壤進行直接化學分析,方邁出了探測金星新的一步。
關於金星,曾有過不少猜想。有人說金星的表麵適合於生物生存等等,真是眾說紛紜。因為它總把真麵目用厚厚的雲層掩蓋著。用光學方法無法穿透這塊"蒙頭紗"。1975年底,金星9號和金星10號完成了對它的電視實況轉播,直接從著陸點發回了全景圖像,人們這時才弄清,藏在濃雲後麵的原是一個沒有生命的世界。那裏,溫度高達450℃。藉助於裝在金星衛星上的雷達,經過幾年的努力,科學家繪製了金星的地形圖。從圖上看到,表麵2/3是丘陵地,高度達2500米上下,上麵有很多火山口;其餘部分是高原,深穀縱橫交錯,這裏溫度低於50℃。在山區發現一些火山,有的高11000米,比珠穆朗馬峰還高出一頭,當然比火星的奧林普山(27000米)矮多了。平坦低地約占表麵的30%,看起來很像月海。
金星表麵風速很小,每秒不超過1米。但這並不意味著它是感覺不到的。蘇聯天體物理學家莫洛茲指出,在金星大氣壓條件下(100個大氣壓),風的呼叫聲是非常大的,在那裏,相當於我們在地球上置身於鬧市所感受到的喧囂聲。
計算和摸擬試驗表明,如果在金星和地球上揚起同樣數量的塵屑,那麼,在金星上所需的風力僅為地球的十分之一。
金星的天總是橙黃的,從未有過藍色。因為,它的大氣密度過高,使得紫色、藍色和淡藍色光線都散射掉了。甚至連山岩,石頭也是橙黃色的。這是從金星13號和金星14號發回的彩色照片上看到的。
這些橙黃色的岩石是由什麼組成的?與地球上的岩石有何異同?這些問題,當然無法從照片上得到解答。在金星8號(1973年發射)、金星9號和金星10號(1975年發射)的著陸點,通過輻射探測,成功地測出了岩石中所含的放射性元素-鉀、鈾和釷。發現金星上可能有放射強度與地球上的玄武岩和花崗岩相似的岩石。這些試驗說明,所有類地行星的硬殼裏都曾發生過或正在進行著積極的地質活動-行星物質化學組成的分解。
早在60年代中期,蘇美兩國都進行了大量的射電天文探測,尤其是1970年金星7號在"晨星"上著陸,都發現金星是一座最方便的化學、地質學試驗室。金星上晝夜(等於243個地球日)溫度相等,兩極地區也僅差幾度;沒有季節的變換。因此,表麵岩石幾百萬年來好像處在一個大恒溫箱中。假定金星岩石與熾熱大氣之間存在著化學平衡,那麼對岩石成分所作的理論預測就是非常接近真實情況的。1978年到1979年,蘇聯完成了這一任務。金星大氣的成分、溫度、壓力(通過航天器測定)以及摸擬地球的岩石組成都是已知的,所需尋求的僅是岩石與大氣化學反應生成物的成分。電子計算機工作得很好。得出金星地殼風化的照片。可惜沒有轟動的新聞,金星上的礦石與地球玄武岩、花崗岩中的一樣:石英、晶石和輝石。發現金星有含硫的礦石。很可能正是硫的循環才導致金星沒有冬夏,沒有風雪。金星厚達25公裏的雲層可能就是硫酸雨滴組成的。含硫的氣體是行星二氧化碳的重要成分,而表麵岩層中又含有大量的硫。這是物質循環的環節呢?還是偶然的巧合?目前看法還不一致。
金星大氣是否非常幹燥,也有許多爭論。金星13號和金星14號測出靠近金星表麵的大致含水蒸氣不超過0.002%。這就完全否定了金星上可能有海的推論。金星表麵沒有滴滴水珠,甚至連水分子也難存在,熾熱的大氣接觸表麵岩石,改變著岩石的化學成分,即發生化學風化,理論預測無法估計這種風化的程度。1982年3月,金星13號和金星14號成功地在距地球74萬公裏的金星上鑽探,測出了岩石的化學成分。
在金星上鑽探、取樣、分析,真是一樁科學奇跡。鑽探裝置要能在任何土質上工作,要能適合任何地理位置,要能耐住足以熔化普通鋼鐵的高溫,同時還不需要潤滑和冷卻。金星表麵100個大氣壓幫了忙。鑽采的岩樣被吸到取樣器內,在高壓作用下被壓成粉末,通過獨出心裁的輸送管,壓入真空試驗室內。一台裝有放射性同位素(鈈238,鐵55)的儀器激發岩樣原子產生X熒光輻射。根據其相對強度即可測出某一元素的濃度。儀器由定時機構控製,將所得資料定期發回地麵。金星13號的著陸器在金星上工作了兩小時七分鍾;金星14號著陸器工作了53分鍾。金星13號發回38個光譜,金星14號發回20個。X射線放射性分析得到了組成岩石的9種元素的大量數據。
通過金星13號和14號的考察,首先,我們知道了金星上最多的是玄武岩,而且在不同地區,其成分也不相同。低地上大量是火山熔岩產物,成分與地球海洋地殼的相同。這種岩石叫高鉀含量堿性玄武岩。高原上的玄武石含有大量鉀和鎂。在地球上這種岩石生成得比較晚,不會早於26億年前。其次,金星上玄武岩的含硫量高出地球的數倍。通過測定證實對硫濃度的理論推測是正確的。至於金星上是否曾有過水,尚無法回答。硫在礦石中存在的形式也不清楚。由於高原和低地的溫度、氣壓相差很大,因此兩處的岩石也不相同。從理論上推測,高山上應存有穩定的硫化物(黃鐵礦);在不高於2000米的高度上應存有硫酸鹽。若確實如此,就是說金星上存在著其他行星上不可思議的化學風化循環。美國學者宣稱,從先驅者金星號所測定的金星土壤的導電性中發現,高原被一層異常的導電性很強的外殼包圍著。而隻有硫化鐵才具有這種特性。金星號著陸區土壤分析證明了一條類地行星地質史的共同規律:玄武岩的火山活動是行星外殼長期演化不可缺少的一環。金星玄武岩的成分(矽、鋁、鐵等)與地球的相似,說明了太陽係所有行星的演化特征。
總之,對金星的探測已取得了不少成果。人們對這顆行星的認識正逐步加深。
最奇怪的恒星-天狼星
在冬天的夜晚,中天是顯赫的獵戶星座。從獵戶星座的腰帶三星順著東南方向引出一條直線,就會碰到恒星中肉眼看起來最亮的大星--天狼星,閃爍著青白色的光輝。
在恒星家族中,天狼星可稱得上是最奇怪的一顆星了,它留給人們一連串的疑謎。
遠在古埃及時代,人們就為天狼星蒙上了一層神秘的麵紗。古埃及人認為,天狼星掌管著尼羅河的泛濫,而正是尼羅河的泛濫,才為兩岸帶來肥沃的泥土,使人們豐衣足食。
古埃及人把天狼星在日出之前的朝霞中顯現,和伴隨而來的尼羅河泛濫,作為新的一年的開始。每當新年伊始,埃及人就向天狼星呼求:
"神聖的女神,在新年到來之際,召喚尼羅河吧!您在天上閃耀,讓尼羅河在上遊泛濫吧!"這樣的題詞,至今雕刻在頓傑爾的哈托爾女神廟的牆上。
當天狼星緊隨著太陽升起在東方的地平線上,尼羅河水開始泛濫了。祭司們說,這是天狼星發出的預言,在提醒人們抓緊時間播種稻穀呢!稻穀播種以後,天狼星比太陽東升的時間逐日提前,過了365天,天狼星又趕上太陽一起東升,尼羅河再次泛濫,新的一年又開始了。
為什麼天狼星能按時出現,並且能夠預報尼羅河的汛情呢?這是古埃及的疑謎。自從17世紀哥白尼提出日心說以後,這個疑謎已迎刃而解。人們知道,因為地球在繞太陽公轉,所以天空中的星鬥都在有規律地鬥轉星移,每年四季的星空都在調換著角色。當天狼星粉墨登場的時候,春天降臨了。而地麵上的河水也隨著雨季的到來,迅猛上漲,汛期也就跟著來了。天狼星不自覺地扮演了尼羅河泛濫的預言家,迷惑了埃及人幾千年。
但即使這樣,人們對天狼星的關注一直沒有放棄過,對它的興趣始終有增無減。18世紀著名的英國天文學家哈雷就是這樣一個人。哈雷對天上星星的位置了如指掌。有一次,他找到一張2000年前古希臘的恒星表,於是就仔細地察看起來。從前大家認為,恒星的位置是不動的,可哈雷卻從星圖中看出了不尋黨的端倪:現在天狼星的位置和從前的不一樣,原來恒星也會"搬家"。
經過天文測定,人們發現天狼星確實搬過家,而且,搬家的速度還挺快呢!約每秒8千米,比得上一枚高速火箭。科學家把恒星的這種運動叫自行,其實恒星都在自行,因為它們離地球太遠,所以看起來相對的位置是不變的。
自從發現了天狼星有自行,天文學家對它更熱心了。1834年,德國的貝塞爾在研究天狼星自行時,又有了新的發展。原來,天狼星在自行時並不是沿著直線,更確切地說,不沿著大圓的弧運動的,而是像跳舞似地波浪形前進。
根據牛頓萬有引力定律,天文學家預言,在天狼星的身旁藏著一顆肉眼看不見的舞伴,正是這樣顆星在擾亂主星的運行。
1862年1月31日,這預言終於證實了。在這天晚上,美國光學科學家阿利文·克拉爾克試驗一具他新製造的45厘米折射望遠鏡。這在當時是一架最大的望遠鏡,它具有極好的光學性能。當克拉爾克把望遠鏡對準天狼星時,看到了天狼星旁邊有一顆微微閃耀的伴星。這顆星正好處在理論計算的位置上。這樣,姍姍來遲的天狼星伴星,終於與天文學家見麵了。
天狼星伴星找到了,然而新的疑惑又接踵而至。
在太空,有"舞伴"的雙星係統司空見慣,但像天狼星和它的"舞伴"那樣的不相稱,卻使人感到驚奇。天狼星和它的舞伴是什麼樣的呢!
天狼星可稱得上是一顆標準的恒星,它的質量是太陽的2.5倍,而伴星的質量是太陽的96%。雖然天狼星伴星具有太陽般重的質量,卻隻有2個地球般小的身軀。可見它的平均密度極大,一個立方厘米竟然重達30克。這樣奇怪的天體在當時還是第一次發現。大家認為它是恒星家族中的一個畸形發展的怪物。而天狼星擁有這樣一個小不點兒的伴侶真讓人吃驚。
起先,很多人不能接受這個事實,連天文學家也不例外。後來,物理學家根據原子研究的成就宣稱,在超高溫高壓的條件下,這種超高密度的物質是存在的。這類恒星核心的溫度通常比普通恒星低,而上層物質對中心的壓力非常大。這麼大的壓力下,原子核緊靠在一起,因此變得既重又緊密。天狼星伴星發現之後,人們又發現了不少這樣的星。原來在恒星中它們還是個相當大的家族,科學家把它們叫作白矮星。白矮星是一種演化到了晚期,等待著死亡的恒星。
天狼星伴星的麵目已清楚了,天文學界尋找第二顆伴星的浪潮又掀了起來。那是由天狼星的顏色之謎引起的。現在的天狼星,是一顆青白色的星,可是在2000多年前,在埃及、巴比倫、古希臘及阿拉伯國家的許多古籍中,都說是紅色的,包括古希臘天文學家托勒密的名著《天文集》也這麼說,紅星的講法持續了將近1000年之久。
然而,同時期我國漢朝司馬遷寫的《史記》中,天狼星卻作為白色的星被記錄下來。後來,中世紀的阿拉伯和印度天文學家也改說天狼星是白色了。這究竟是記載錯了,還是另有原因?