第六章 走進太陽係(2 / 3)

另外,有研究人員發現,在火星上似乎隻有一些最簡單古老的生物才能存活,這種生物能夠利用二氧化碳和氫進行新陳代謝,產生甲烷,因而被稱為“產烷生物”。這種生物不需要氧氣便能存活,經常生活在比較潮濕的地方。

目前,科學家正在做一個試驗,他們選擇了兩種產烷生物———沃氏甲烷嗜熱杆菌和甲酸甲烷杆菌,按照火星上的氣溫條件進行試驗。負責這項試驗的麗貝卡·米科爾說:“之所以選擇這兩種產烷生物,是因為一種是超嗜熱菌,能夠在高溫的環境中生存,另一種是嗜熱菌,能夠在溫暖的環境中生存。火星上的溫度變化幅度非常大,如果它們能夠通過這項試驗,那麼至少說明產烷生物是可以在火星生存的。”

如果產烷生物能夠在火星生存,那麼火星上存在生命的說法將會更加讓人信服。

火星上存在水,而水是碳基生命誕生的源泉,因而科學家們總是循著水的痕跡去尋找生命。

· 金星為什麼沒能成為第二個地球 ·

在古典中,可以經常看到太白金星的傳奇故事,而太白金星便是現在的金星。

金星是太陽係的八大行星之一,是太陽係中唯一沒有磁場的行星。古代人之所以稱金星為太白金星,是因為傳說中太白金星是位童顏鶴發的老神仙,常常奉玉皇大帝的命令查看人間萬事。

金星在夜空中的亮度僅次於月球,排第二,要比除太陽外最亮的恒星天狼星明亮大約14倍,即使傍晚望去,它也像一顆鑽石那樣熠熠生輝。金星之所以這樣亮,首先是由於周圍有著濃密的大氣和雲層,可以反射太陽光;其次是除水星外,金星到太陽的距離最近,所以接受的太陽光很多,再加上大氣的反射,使得金星看起來非常明亮。在日出前和日落後,金星的亮度才能達到最高。由於在地球上看金星與太陽的視界角度最大為48毅,所以很難整天看到金星。而且金星出現在太陽之前,所以金星的出現就意味著太陽也要出來了,因而被稱為“啟明星”;當太陽落山後,金星又出現了,因而又被稱為“長庚星”。金星出現的位置也有規律,一般是在天空的東側或西側。

因為質量與地球相似,所以有人將金星稱作是地球的姊妹星。金星與地球確實存在很多相似之處,如金星的半徑、體積、質量與地球的相差不大,金星上也存在閃電現象,地形也和地球很相似,如有相當高的山脈,也有平坦的平原。根據探測器傳回的照片和數據顯示,金星表麵上70%左右的地方是玄武岩平原,高地約占20%,剩下的都是凹地,坑窪不平。

金星和地球也有許多差異之處,如金星的表麵溫度非常高,最低溫度465益,這是因為金星大氣中氧氣很少,二氧化碳占據了95%以上。二氧化碳就像是溫室大棚上的膜,把金星遮得密不透風,再加上太陽照射,所以金星上的溫度越來越高。金星降雨時落下的不是水,而是硫酸,而硫酸是腐蝕性非常強的液體。金星的大氣壓是地球的90倍左右,如果人站在金星上,恐怕瞬間就會被壓扁。金星上沒有四季變化。從這些方麵來說,金星上恐怕很難存在生命,同時也表明金星和地球是截然不同的兩顆行星。

金星的自轉方向和地球是相反的,和天王星相同———自東向西。在地球上,人們常用“太陽從西邊出來”來形容難以做到,或者非常意外的事情,而如果站在金星上,你會發現太陽確實是從西邊升起,從東邊落下的。金星公轉的軌道是個接近圓形的橢圓形,離心率小於0.01,其周期為224.65天,公轉速度約為每秒35千米。而金星的自轉周期是八大行星中最慢的,約243天。也就是說,金星的恒星日比一年還要長。要想在金星上看到一次日出和日落,需要地球上的116.75天。

從太陽的北極來看太陽係的所有行星,你會發現除了金星外,所有的行星都是以逆時針方向自轉的,隻有金星是按順時針方向自轉的。自從發現金星以來,金星自轉的緩慢以及逆行都令科學家百思不得其解。當金星剛開始形成時,一定和其他行星一樣都是逆時針方向自轉的,速度一定比現在要快很多。有科學家猜測之所以會這樣,很有可能是因為其他小行星與金星相碰造成的。還有另一種說法,就是受金星大氣層上的潮汐效應影響,金星的軌道處於地球軌道的內側,在兩顆行星相距最近的時候,潮汐力便會減緩金星的運轉速度,慢慢地演變成如今的狀況。

科學家們認為,在剛開始時金星是非常像地球的,如果不是因為某些意外情況,金星也許會成為第二個地球,如今金星非但沒有成為生命的樂園,反而成了“地獄”,這是為什麼呢?因為金星上二氧化碳過於濃鬱,產生的“溫室效應”使金星表麵溫度不斷上升,如今地球上由於人類砍伐樹木,大量燃燒煤炭、石油等,“溫室效應”正在加劇,使得地球的溫度也在不斷上升,是同樣的道理。

如果不加以遏製,恐怕地球會成為下一個金星。

· 小行星帶是如何形成的 ·

據統計,小行星的總數大約50萬顆。

1766年,德國天文學家提丟斯發現了一個數列:(n+4)/10,將n=0、3、6、12、……代入,就可以測算出行星與太陽的距離。起初這個定則並沒有得到人們的注意,直到1781年,英國天文學家赫歇耳發現了天王星,通過計算得出天王星與太陽的距離為19.2個天文單位,按照提丟斯定則計算得出的結果是19.6個天文單位,兩者之間的差別不大,提丟斯定則由此被天文界廣知。

天文學家利用這個定則計算各個行星的距離,結果相當準確地測出了很多行星的距離,然而在“2.8”處卻沒有行星,按照法則,這個地方是該有行星的。天文學家百思不得其解,直到1801年,皮亞齊在例行的天文觀測中,突然間發現了一個新天體,經過計算,它距離太陽大約為2.77個天文單位,後將其命名為穀神星。

穀神星的發現,讓越來越多的人相信提丟斯定則是正確的,然而不久後,人們又有個新的疑問:經過測算,穀神星的直徑並不像火星、水星那樣很大,相反它是一顆很小的行星,這是什麼原因呢?1802年,德國醫生奧伯斯又發現了一顆小行星———智神星,智神星的距離和用提丟斯定則計算出來的基本一致,人們更加相信提丟斯法則。不久後,第三顆“婚神星”、第四顆“灶神星”……相繼被發現,到了20世紀90年代,已經發現和登記在冊的小行星已有10多萬顆。

這些行星絕大多數都位於火星和木星軌道之間,在離太陽2~4個天文單位的區域內活動,這個區域內行星非常多,但由於它們質量都很小,因此這個區域被天文學家稱作小行星帶。雖然說是行星帶,行星數量眾多,但並不是我們想象中的跟棋盤一樣緊密分布,而是彼此間的距離非常遠,基本上處於一種平衡狀態,所以小行星彼此很難碰到。由於彼此間距離遠,所以太空船能夠安全通過而不會發生意外。當然,有的小行星會因為某些原因與其他星體相撞,比如與地球相撞,但是由於會與地球大氣層相摩擦,所以真正能夠進入地球的非常少。

事實上,我們對於小行星的了解也大多是靠分析這些落在地球地麵的碎石,天文學家對這些碎石進行分析後,發現,其成分中最多的是二氧化矽,然後是鐵和鎳,天文學家把含二氧化矽較多的叫作隕石,含鐵量大的叫作隕鐵。

目前,天文學家把這些小行星分為三類。靠近木星軌道,在小行星帶的邊緣部分,有著含碳量豐富的小行星,數量非常多,占總數的四分之三以上,這些行星反射率很低,所以看起來非常暗淡,顏色偏紅。這類行星被稱為是C—型小行星。距離太陽2.5個天文單位附近的小行星反射率很高,這類行星表麵含有矽酸鹽和一些金屬,但是碳質化合物成分不是很明顯。我們知道,原始太陽係的成分是由碳質化合物組成的,也就是說這類行星可能不是在原始太陽係形成時出現的,或者是因為太陽係的溶解機製,而導致其發生了變化。這類行星被稱作為S—型小行星,數量僅次於C—型小行星,約占17%。除這兩者外,剩下的大多數行星屬於M—型小行星,這類行星顏色偏白色或者微紅色,天文學家從它們的光譜中發現其含有鐵或者鎳類的譜線。

目前為止,已經有不少探測器探訪過小行星,從傳回的照片來看,這些行星表麵跟月球一樣,崎嶇嶙峋、坑坑窪窪,有裂穀、有深坑,大多是由於碰撞而形成的。小行星的質量很小,因此在演化過程中不會像其他大行星一樣發生大的變化。也就是說,小行星目前的狀態很接近於太陽係剛形成時的形態。這些小行星上記載著很多太陽係剛形成時的信息,研究這些小行星,對研究太陽係起源有著很重要的意義。

目前關於小行星帶是如何形成的,說法很多,如有天文學家認為,在太陽係剛形成時,各顆行星都分布有序,火星和木星之間本來應該有顆大行星,但是由於引力等原因,這個區域的物質並不能相互吸引、相互碰撞,而是形成了數量眾多的小行星;還有天文學家認為,在小行星帶附近原先有顆大行星,但是後來發生了爆炸,爆炸後產生的大量碎片逐漸演化為了小行星;也有人認為,在火星和木星之間存在著8顆左右的穀神星大小的行星,但是這些行星在漫長的歲月中不斷地碰撞,然後分裂出的物質形成了一顆顆小行星;還有個“半成品”的說法,太陽係形成初期,由於缺乏某種條件,火星和木星間不能形成大的行星,而是形成了大行星的“半成品”,即小行星。

關於小行星帶的起源目前尚未有一個統一的說法。天文學家正在積極地研究其起源之謎。

· 獨特的木星 ·

木星為太陽係中從內向外數的第五顆行星,是太陽係中體積最大、自轉速度最快的行星。

木星的衛星數量非常多,目前發現的已有68顆。木星和太陽係中其他行星不同的是,木星的質量很大,超過了其他七大行星質量的總和。還有一點不同之處,那就是木星不僅能發出紅外線,而且還能發出強大的無線電波。

太陽係中其他行星的無線電波很短,屬於短波,然而木星不一樣,木星發出的無線電波波長有長有短,目前發現短的隻有1毫米左右,長的有幾百米。由此可以看出,木星相比太陽係中的其他行星來說強出很多。

為了研究木星,科學家多次發射宇宙飛船到木星上考察,結果發現:木星上的磁場比較強,表麵磁場強度達3~14高斯。這是非常強的,要知道地球表麵磁場隻有0.3~0.8高斯,也就是說,木星表麵的磁場強度是地球的十倍不止。木星像地球一樣是偶極,不過兩者的偶極方向正好相反,即地球上的正磁極指的是北極,而在木星上指的則是南極。另外,木星磁層的範圍要比地球大很多,磁氣圈的分布範圍超過地球磁氣圈範圍的百倍。不過,兩者的相同之處也不少,如都有極光現象。

木星的射電波不像脈衝星那樣穩定,經常會出現一些變化,如射電爆發,這時波長大約都要以米為單位,這種現象在太陽上也能夠經常看到。不過至今科學家還沒有弄清木星射電爆發的原因,有些科學家猜測可能是木星內部的磁場發生了變化;有的科學家猜測可能是受衛星運動的影響;有的科學家認為是木星內部積累能量過多,因而轉化為射電。當然,這還需要科學家進一步進行研究,才能找到射電爆發的原因之所在。

木星內部很熱,接近核心的地方可高達30500益。眾所周知,太陽的溫度也是非常高的,然而太陽溫度的來源是核燃料燃燒,而木星因為內部溫度不足不能夠引發核聚變,它的高溫主要是由於冷卻引起壓力降低,從而導致木星收縮,而收縮的過程又會讓木星核心被加熱。這一點和土星、褐矮星相同。科學家們猜測,木星向外輻射的能量比從太陽吸收的能量還要多。

很多行星都會向外發出紅外線或者射電波,這沒有什麼奇怪的,但是木星卻能發出一種太陽係中其他行星沒有的X射線,這種射線的特點是波長很短,但是頻率很高。X射線在生活中應用很廣,如醫學成像診斷,但這種射線對人體是有傷害的。

我們都知道,太陽能夠發出電子,但讓人意外的是木星也能夠發出電子,而且發出的電子比太陽發出的要強很多,而太陽係中的其他行星則不能發出電子,這也是木星的“例外”之一。

木星的自轉速度非常快,因而導致木星上的大氣很不穩定,變化倏忽。通過天文望遠鏡可以觀測到木星表麵有許許多多不同的風暴,其中靠近赤道地區有個“大紅斑”,大紅斑可以說是科學家們最為熟識的,這是一種逆時針方向旋轉的風暴,存在時間最久,也最為顯著。目前對於“大紅斑”為什麼是紅色,是如何產生的,為何能夠存在這麼久等問題,還沒有明確的說法。從宇宙飛船傳回的照片來看,“大紅斑”更像是一個巨大的旋渦,因此科學家們推斷:“大紅斑”是盤旋在木星上空的強大旋風,或者是下沉的氣流。“大紅斑”有3個地球大,外圍的雲係會圍著大紅斑轉動,甚至會出現兩個斑融合的情況。

當然,並不是所有的紅斑都像大紅斑那樣能夠長久存在,一般的紅斑也就持續幾個月或者幾年時間,這些斑在北半球做順時針方向旋轉,在南半球做逆時針方向旋轉。

木星和太陽係中的其他行星有許多不同之處,這讓它成為太陽係中的一個特殊的存在。

· 太陽係中最美的行星——土星 ·

2014年5月中旬,天空中出現了“土星衝日”的景象。

“土星衝日”是指土星剛好位於太陽的對麵,從地球的角度來看,地球處於土星和太陽之間,三者在一條直線上。因此,太陽升起的時候土星剛剛落下,而太陽落下的時候土星就會升起來。如果夜晚人們細觀察的話,就會很容易看到,衝日前後,土星離地球最近,所以土星看起來比平時更加明亮、更加大。

雖然衝日時土星看起來離地球很近,但實際上二者距離很遠,即使是最近的時候土星離地球也有13億千米,所以我們看到的土星不過是個乒乓球大小的星體。如果土星再靠近地球一點,會發生什麼呢?如果像火星那樣靠近地球,或者是讓它從地球和月球之間穿梭而過,會發生什麼情況呢?

土星是顆非常巨大的行星,有九個地球那般大,如果土星突然向地球奔來,它的引力和潮汐力會將地球扯碎。地球會碎成億萬噸的碎片,然後受到引力影響,這些碎片會隨之拋向四麵八方,而土星則會繼續向前奔走,地球是不足以攔住它的腳步的。好在這隻是一種假想,土星是不可能靠地球這麼近的。

太陽係的八大行星中,土星是非常獨特的,因為土星帶有明顯的光環,從望遠鏡望去,土星就像是一頂草帽,周圍有一圈很寬的“帽簷”,這就是土星光環,土星光環讓土星成為太陽係中最美麗的行星,讓人們不得不讚歎大宇宙的多姿多彩。

1973年4月,“先驅者”11號開始了它漫長的宇宙旅程,並在1979年開始飛臨土星,成為第一個接近土星的人造探測器。這次收獲頗豐,發現土星上有極光現象,有兩道新光環,還發現了其磁場範圍比地球的磁場範圍要大。

不久後,美國又向土星發射了“旅行者”1號、“旅行者”2號飛船,根據二者發回的照片,科學家發現了一個奇怪的現象:在土星的北極上空有個六角形的雲團,這個雲團以北極點為中心,然後旋轉,這個雲團是什麼呢?科學家們對這個現象很感興趣,做了大量的研究。美國科學家戈弗雷認為六角雲團是由快速運動的雲團構成的,雖然處於運動狀態,但是很穩定;同樣是美國科學家的阿林森認為六角雲團是羅斯貝波。也就是說,六角雲團至少被一個橢圓形的渦旋所帶動,但為什麼是六角形,而不是五角形、四角形?科學家們至今還不能提供一個合理的解釋。