這個大紅斑究竟是什麼東西呢?300多年來,科學家提出的各種解釋,都不能使人滿意。在分析“旅行者”1號拍下的12張照片後,科學家發現,它是一個巨大的、像颶風一樣旋轉的大風暴,類似於地球上的台風,也類似火星上的塵暴,但它的規模要大得多。
和地球南半球的颶風不同,大紅斑是按逆時針方向旋轉的,這表明它是一個高壓係統。它內部的風速也非常高,可達每小時430千米,是太陽係中已知的最大風暴了。
這一股大風暴,至少已經存在了300多年,依然強動不息,這是多麼不可思議呀!大紅斑之所以能夠長時間存在,是因為木星的體質較弱,基本成分是液態氫。在地球上,颶風的登陸能使風暴的威力減弱,而木星上卻沒有這樣的固體表麵。
顏色的秘密
為什麼大紅斑是紅色的呢?到現在為止,還沒有一種合理的解釋。不過,一般都這樣認為:大紅斑是木星大氣雲層中的一股上升氣流。其中飄浮著五顏六色的雲,有棕紅色的、棕黃色的、橙色的、白色的,主要由紅磷化合物構成,並在不停地激烈運動。
科學家認為,這是木星大氣層中的帶電粒子,在木星旋轉磁場作用下,就形成了猛烈的風暴。從木星的表麵上去看,它就是一個強大的旋渦了。這個氣流物質中含有大量的紅磷化合物,紅色就由此產生了。
小紅斑也不小
除了大紅斑之外,木星上還存在一些小紅斑。相對於久經滄桑的大紅斑,小紅斑還隻是個小寶寶。早在1938年,在大紅斑的南麵,就形成了三個小的白色風暴——白斑。1998年,其中兩個白斑合並為一個,另一白斑在2000年也合並進來。2005年,這個合並的較大白斑(風暴)顏色開始變成棕色,到了次年年初就顯現出紅色,因此就被稱為小紅斑。
小紅斑之“小”是相對大紅斑而言的,大約是大紅斑的1/3。其實,小紅斑有地球那麼大呢!至於由白到紅的變化,有猜測認為,這是由於風暴活動增強,將木星大氣低層的紅色物質向上抬升的緣故。
2007年5月,“新地平線”號拍攝了一批木星照片,其中就有奇特的小紅斑。這是迄今人類探測器拍下的最近距離的小紅斑圖像了。我們相信,隨著科技的發展,木星的紅斑之謎終有一天會露出真麵目!
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太陽的候選人?
在太陽係中,木星體積最大,而且會發光。它與太陽相似,都是以氫為主要成分的天體,這與地球差異很大。但是,比起太陽來,木星有點小巫見大巫:質量隻有太陽的1/1000,而中心溫度也隻有太陽的1/500。
不過,有學者認為,木星內部正進行著熱核反應,核心的溫度高得驚人,至少有28萬攝氏度,而且還將變得越來越熱,釋放更多的能量。換句話說,木星在逐漸變熱,最終會變成一顆名副其實的恒星,就像太陽一樣。
54-55 去火星上過大年
說起過年,除了可以盡情地玩之外,吃的喝的基本上和平常沒什麼兩樣。不過,隨著人類探索火星步伐的加快,在未來某一天,乘飛船去火星上過年也不是夢想。前提是,現有的航天技術必須更上一層樓,首先要解決動力問題。以現在的飛行器,到達離我們5.8億千米的火星,需要花10個月時間呢。
這裏,來個鏡頭快速切換。我們乘著飛船,馬上就抵達火星了。透過舷窗,你能看到火星就在下麵,朵朵白雲飄在天空,那座太陽係最高的奧林匹斯火山也清晰可見,這個紅色星球離我們越來越近了。提醒一下,不要忘了寫火星日記,以作留念。
穩穩降落
與地球相似,火星周圍也有大氣層。當飛船急速地穿過火星大氣時,飛船必須整個倒過來,讓特製的擋熱底板麵向火星。由於摩擦,飛船漸漸地減慢了速度,這也叫空中刹車。
當速度減到足夠慢後,飛船卸去了擋熱板,降落傘自動打開。於是,飛船慢慢地向火星表麵飄落。在落地前一刹那,反衝發動機點火,同時,降落傘脫離,著陸支架也自動伸出,飛船就穩穩地降落在火星上。
踏上火星
打開艙門,當你走下扶梯,踏上這塊紅色的大地時,是個什麼樣的心情?放眼四周,隻見一片寬闊的平原,地上淩亂地散布著大大小小的石塊,遠處還有連綿的山脈、幽深的大裂穀。看上去一切都毫無生機,並沒有你想象得那樣美妙。
火星的引力大概是地球的1/3。邁步時,你會明顯感到腳下比地球上輕,你可以乘機施展淩波微步的絕世輕功。但是,火星上很冷,沒有氧氣,你必須穿上特製的火星宇航服才行。在火星上,厚厚的紅土到處都是,但地麵卻很硬。
住的地方還不錯
火星這麼荒蕪,你最好別後悔得直嘀咕。還是趕緊搭乘火星車到基地去吧。這是一座現代化的火星基地:左邊停著一輛火星車,右邊是一座菜園,裏麵的蔬菜水果,生長茂盛。中間是一座圓形的住宅,上窄下寬,就像一個被削掉尖頂的圓錐。這棟屋子,可供六個人居住,裏麵的溫濕度和地球上的一模一樣。通過四個大窗戶,你能眺望周圍的景色。
專門設計的火星屋很舒適,住在裏麵,你可以給地球上的同學發電子郵件,炫耀火星生活,也可以打電話拜年,不過,那會有20分鍾的延遲。如果餓了,樓上廚房裏有冷凍的食品,也有菜園裏自產的新鮮水果蔬菜,你甚至還可以自己烤麵包吃。
巧遇火星人
辛苦一趟到火星,那裏的風景豈能不看?帶上相機出去逛逛吧,如果有新奇的發現,隨時可以抓拍。這時,隻見迎麵走來了兩位火星人。他們拿著設備在忙工作,邊走邊記錄數據。旁邊停著一輛酷酷的火星車,它可以由後麵那個飛行器攜帶飛離地麵,轉移地點。
再往前走,一條巨大的峽穀橫在眼前。火星的清晨,太陽正在升起,穀中雲霧繚繞,上空卻金光燦爛,猶如仙境一般。在峽穀邊上,兩位火星人正在實地考察,一個做測量,一個拽著繩索準備潛入穀底。火星的開發,離不開他們的艱辛努力。
時間過的真快,轉眼間,已10天過去了。火星雖然荒涼,偶爾沙塵暴的聲音會打破可怕的寂靜,但說要離開,還真有點舍不得。然而,在一個星期以前,飛船就已經在為返回地球老家做準備了!
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火星諾亞方舟
美國火星協會製定了一套改造火星計劃,使火星成為人類的諾亞方舟。計劃共分5步,大約1000年時間可以完成。
第一步:加熱。將一麵直徑超過120千米的大鏡子,安在火星表麵21千米以上的軌道,把太陽光反射到火星。
第二步:加氣。當完成第一步後,土壤中釋放出來的二氧化碳可以在20年內讓火星溫度再升高5.6℃,這時候一些冰開始融化成水,水也開始蒸發,並形成雨雪等天氣現象。
第三步:綠化。到2250年,火星已經可以生長植物。
第四步:製氧。植物的生長,意味著氧氣的產生,光合作用使二氧化碳逐漸變成氧氣。
第五步:等待。根據規劃,50年就可以製造大氣,但要使火星植物釋放出足夠人類自由呼吸的氧氣,大概還需要1000年。
56-57 到金星上探險
炎熱、昏暗,一片充滿了暴風的荒漠,氣壓比地球上高出100倍,這就是我們地球的鄰居——金星。在20世紀,美國和蘇聯分別向金星發送了數十個探測器。最近的一次,是20世紀90年代美國“麥哲倫”探測器,它從金星附近發回了各種雷達探測照片。但總體來說,人類對金星還缺乏了解。
作為歐洲宇航局的第一個金星探測器,“金星快車”的工作將是全麵研究金星地貌、大氣以及環境,看看它到底與地球有哪些共同點與不同點,研究兩者的巨大差別又是怎麼形成的,從而揭開金星為何具有如此殘酷的環境之謎。
地球的姊妹星
在空間探測之前,人們認為,金星和地球很像是一對雙胞胎姐妹,它們的大小、質量、密度相近,金星表麵的丘陵高地、窪地、山區也很像地球大陸。富於幻想的人甚至認為,金星一定溫暖潮濕,植物繁茂,比火星更適合於生命的繁衍。
事實上,金星在許多方麵與地球迥然不同。20世紀70年代初,蘇聯發射的“金星7號”和“金星8號”飛船,探測金星表麵氣溫高達475℃,常年熾熱的高溫使這裏沒有晝夜溫差和季節更迭,生物根本無法存活。此外,與地球和木星相比,金星幾乎沒有磁場。一些天文學家分析,這可能是因為金星自轉太慢的緣故。
重金打造的勇士
在外形結構上,“金星快車”近似一個立方體,體重1270千克,長寬高各為1.5米、1.8米和1.4米。之所以稱為快車,並不是因為它跑得快,而是研製速度快。在設計時,科學家曾參考“火星快車”和“羅塞塔”探測器的結構儀器,從提出構想,到準備發射總共隻用了四年。“金星快車”雖然外表不揚,但造價高達3億歐元,真可謂重金打造的勇士快車。
這次金星之旅,是近年來人類對金星為數不多的一次外交訪問。當到達金星的軌道後,“金星快車”將全方位展開觀測,利用隨身攜帶的照相機、光譜儀、磁力計等7件法寶,詳細地研究金星的大氣和雲層,並繪製金星表麵溫度圖,把金星各方麵的情況打聽得清清楚楚。
2006年4月,經過五個月,4100萬千米的長途飛行後,“金星快車”飛到了金星附近。它將進入橢圓形的金星極地軌道,成為一顆人造金星衛星。這時,它與金星表麵的距離為250—6600千米。探測任務將持續兩個金星恒星日(約500個地球日),如果有可能,“金星快車”還將再加500天的班。
在金星身邊當臥底
金星環境非常惡劣,曾使很多人類探測器望而卻步。而科學家卻安排“金星快車”前去拜訪,究竟是為了什麼?原來,他們打算讓它在金星身邊當臥底。
在過去,金星上可能與地球一樣,有浩瀚的海洋,但現在卻蕩然無存。為什麼金星遭此浩劫?科學家推測,肇事者是二氧化碳。在金星的大氣層裏,二氧化碳含量高達96%。濃濃的二氧化碳大氣層,就好像給金星搭建了一個巨大的溫室,使它隻吸熱,卻不散熱。這樣下來,金星表麵的溫度能不高嗎?
地球的溫室效應盡管不會變得像金星那麼恐怖,但一年比一年嚴重。出現這個現象的禍首也是二氧化碳氣體。與過去金星探測不同的是,本次任務將著重解釋金星濃密的大氣到底是如何發揮作用的,它又是如何與金星表麵相互影響的。科學家將通過對金星進行實地考察,來為解決地球未來的溫室效應問題出謀劃策。
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金星小檔案
中國星名:啟明星、太白金星
西方星名:維納斯?古羅馬的愛情與美麗之神
年齡:和地球一樣,大約45億歲
位置:距離太陽第二位的行星,地球的近鄰
運轉周期:自轉243天,公轉225天
表麵溫度:約480℃,是一個天然烤爐
大氣:二氧化碳占96%,大氣壓是地球的90倍
獨特之處:度日如年;太陽西升東落;穿棉衣90件
58-59 信使飛天探水星
2004年8月,一枚“德爾塔2”型火箭拔地而起,呼嘯著衝上太空,探訪水星的“信使”號探測器出發了。其實,“信使”號並非第一個水星的地球訪客。1974年,美國宇航局“水手”10號探測器曾三次飛掠水星,但由於飛行速度太快,它沒能進入水星軌道,僅拍攝了水星半邊臉的照片。所以,揭開水星秘密的任務就交由“信使”來繼承了。這是近30年來人類向水星發射的第一個探測器。
借力飛行省能量
地球距水星約9100萬千米,“信使”號直接飛到水星要三個月左右,但探測器根本帶不了那麼多燃料。所以,科研人員為它設定了另一條複雜路線。
在飛行過程中,“信使”號將借助地球、金星和水星的引力加速,最後它要繞太陽15圈、飛近地球1次、金星2次、與水星擦肩而過3次,才能最終進入水星軌道。這樣一來,全部路程長達79億千米,要飛行7年時間才能到水星。但是,這減少了燃料消耗,省去了大筆費用。
如果不出意外,“信使”號將在2011年3月進入水星軌道,成為人類曆史上首個環繞水星軌道飛行的航天器。到時候,它將在那裏工作一年時間。而它攜帶的燃料將於2012年至2013年耗盡,屆時它可能會墜落在水星表麵,為科學探索光榮獻身。
陶盔瓷甲防高溫
“信使”在水星軌道上運行期間距離太陽的平均距離是5800萬千米。在這麼近的距離上,它要承受相當於11個太陽照射在地球上輻射的熱量。它的溫度將會上升到370℃,但它攜帶的儀器隻能在室溫下工作。
為了保護這些儀器,科學家為“信使”號裝上了一層手工製成的陶瓷盔甲。這種盔甲由陶瓷和纖維複合材料製成。別看盔甲隻有約6.4毫米厚,它的作用可不小,能保證“信使”飛行不中暑,具有金剛不壞之身。
奇怪的鏡子翅膀
解決了高溫和強光直射問題,“信使”號就可以在正常的環境下工作了。它工作時的動力,全部來自太陽能,秘密就在於“信使”的兩翼。它的兩翼就像兩麵鏡子,人們甚至可以對著它們梳妝打扮,由數千個小“鏡子”組成,其中2/3用於反射水星附近的強烈陽光,剩下的用於將陽光轉化成電能。其實,它的兩翼就是太陽能電池板,在開始太空飛行後才能緩緩打開。
兩塊太陽能電池板總麵積約5平方米,由耐高溫材料組成,可以承受250℃的高溫。它吸收的太陽光能先會被儲存在鎳氫電池中,然後由電池為各個部件提供能量。
時刻跟家裏聯係
離開地球的日子,“信使”號主要依靠“頭頂”的天線向地球報告情況。天線是固定打開的,這樣可以避免萬一“信使”號出了問題,而使信號中斷的現象。
“信使”號發回來的信息將傳給地麵各個觀測站。這些觀測站分布在美國、西班牙以及澳大利亞等地,它們覆蓋了近一半的地球表麵積,所以,地球自轉也不會影響到天地連線。如果“信使”號出現了故障,通過這個觀測網,馬上就可以跟地麵取得聯係。如果問題不大,“信使”號可以在與地球取得聯係之前,自行關掉壞掉的元件,並繼續正常的操作。
攜帶七大武器
“信使”號攜帶7種傳感器。除了攝像頭之外,還有用於遠程化學分析的分光儀、用來研究水星磁場的磁強計以及用來測量地貌的激光測高計等。“信使”號還攜有保護儀器的矩形曲麵屏,它起遮陽作用,在整個運行過程中將一直正對太陽,是名副其實的遮陽傘。
“信使”號此次太空之旅,重在為水星眾多的謎團尋找答案。破解這些謎團,不僅有助於研究水星,也對了解類地行星及其演化有重要意義。
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為什麼叫信使?
“信使(MESSENGER)”這個名稱含義非常豐富,它是由“水星表麵(Mercury Surface)”、“太空環境(Space Environment)”、“地理化學(Geo-chemistry)”與“全向遙測(Ranging)”等幾個英文單詞合成的,這個名字突出了這項太空探索目標的範圍之廣。
為什麼不在水星著陸?
原因有三:第一,“信使”號沒有足夠的燃料著陸水星;第二,它的任務並不僅限於水星,它還要順便對其他幾個目標進行探索;第三,它需要得到地球的“重力支援”,才能在不需要耗費太多燃料的情況下變軌。