正文 第四章:地球和它的鄰居2(1 / 3)

60-61 抓住彗星的尾巴

大約在50億年前,在宇宙中,有一團星雲在萬有引力作用下收縮,形成一個星雲盤,並從中誕生了太陽、行星、星雲等天體。50億年過去了,太陽係內許多天體的物質構成都發生了巨大變化,隻有彗星是個例外。

彗星是沿著一些很扁的橢圓形軌道、繞太陽運行的天體,大部分時間都遠離太陽,溫度極低,物質的原始形態得以長久地冷凍而保存下來,成為研究太陽係原始物質形態的天然實驗室。如果得到來自彗星的第一手樣本,無疑將揭開太陽係的起源之謎。於是,科學家派出“星塵”號探測器,前去收集宇宙塵埃。

尋找塵埃的功臣

在宇宙空間中,彗星和星際塵埃顆粒飛行速度極快,大約為20千米/秒,幾乎是“星塵”號的10倍。這麼快的速度,讓弱小的塵埃們一旦撞上去,就會粉身碎骨。

為了捕捉宇宙塵埃,科學家請出了一個擁有奇特功能的悍將——稀密封。它是一種特殊的物質,曾經被冠以各種形容詞,“奇特的”、“神奇的”、“煙霧狀的”等等。但是,它是固體,然而密度隻有空氣的幾倍,放在手上,讓你幾乎感覺不到重量,就像淡藍色的固態煙。最有意思的是,它的影子不是黑色的,而是橙色的。

稀密封的真麵目

稀密封,其實就是一種氣凝膠,世界上密度最小的固體,比空氣重三倍,密度僅為每立方厘米3毫克(每升3克),是玻璃的千分之一,所以也被叫做“凍結的煙”。

作為世界上質量最輕的固體,它已經正式被列入吉尼斯世界紀錄。它和玻璃一樣,也是由二氧化矽組成,但製造過程麻煩得多。首先,把液態矽化合物與能快速蒸發的液體溶劑混合,形成凝膠,然後,將凝膠放在一種類似加壓蒸煮器的儀器中幹燥,並經過加熱和降壓,形成多孔海綿狀結構。

通過這種方法,才能最終獲得氣凝膠,其空氣比例占到了99.8%。氣凝膠在航天探測上有多種用途。在俄羅斯“和平”號空間站和美國“探路者”探測器上,都用到了這種材料。

稀密封顯神通

2004年1月,“星塵”號終於飛到了目的地——“維爾特二號”彗星上。在穿過這顆彗星的彗尾時,“星塵”號收集了彗尾部分的氣體和固體碎片,以便了解太陽係最初形成的物質。這是人類首次采集到彗星樣本。

抓彗星尾巴的東西,就是前麵說的稀密封了。當高速飛行的宇宙塵埃撞擊到我們用氣凝膠拚成的靶子上時,塵埃就會打入到稀密封裏麵,這就算被捕獲了。稀密封能夠讓直徑一微米的顆粒減速,並最終在幾十微米內的距離上停下來,比其他任何已知物體能更好地保護他們。

絕緣隔熱都拿手

稀密封不隻是捕捉星際塵埃,還可以絕緣、隔熱,用處非常大。“機遇”號、“勇氣”號火星車都是用稀密封絕緣,預計隻有六個星期的壽命,可是至今兩年了,它們都還在工作。

還有一點,它的絕熱功能也不能小覷。因為氣凝膠中99.8%以上是空氣,所以,它具有非常好的隔熱效果。僅一寸厚的氣凝膠,就相當於20—30塊普通玻璃的隔熱功能。假如用稀密封將一棟在北極的房子絕熱,那麼,僅需一根蠟燭就可以保持室內溫暖如春。如果有一天,我們把它放在兩塊玻璃之間,那麼房屋的保暖性能將大大提高。我們相信,在未來,氣凝膠這種新型材料將逐漸走進日常生活,為大家服務。

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最輕的固體——氣凝膠

*它有上百萬個氣孔和皺褶,而一旦一立方厘米氣凝膠散開,將會充滿一個足球場大小的空間。

*它是21世紀的一種新型神奇材料,被稱為“冷凍煙霧”。

*它可以經受住一公斤炸藥爆炸產生的衝擊力,還可以抵擋住高達1300℃噴燈產生的熱量。

*氣凝膠不僅可以保護你的家園免於炸彈襲擊、避免油井溢油的汙染,甚至還能製作宇航服,幫助人類飛向火星。

62-63 石頭砸穿我的家

一個人被一塊太空物體砸中的機會大約是10億分之一。然而,這樣的事情的確發生了。2003年9月23日晚上,美國路易斯安那州新奧爾良市郊靜悄悄的。突然,一道閃亮的弧形光線劃破夜空,接著“砰”的一聲,一塊半斤多重的黃褐色的石頭從天上掉下來,正好落在弗塞特家的房頂上。

石頭砸破了房頂,接連穿破兩道門,最後砸穿地板,深深陷進了地底下。整個現場一片狼藉,像被一枚巡航導彈炸中了一般,地板上到處都是灰塵和天花板碎片。萬幸的是,當時弗塞特及家人全部外出,僥幸逃過了這場橫空而至的“飛來橫禍”。

飛機上掉下的冰塊

家裏被突然襲擊,弗塞特嚇傻了,於是立即打電話報警。一開始,他以為這是從飛機上掉下來的冰塊。後來,警方調查人員卻從地板底下的深坑裏挖出了幾塊岩石碎片。奇怪,這些岩石是從哪兒來的呢?在新奧爾良根本就沒有這種類型的岩石,那兒隻有黑色泥沙。這名警員立即斷定,說它是一塊天外隕石。

為了放心起見,弗塞特帶了一小片岩石樣本,到附近的圖蘭尼大學去請教地質專家。通過初步鑒定,專家認為這種岩石是一種流紋岩,在墨西哥和美國得克薩斯州等地常見。不過,有人也認為,這塊石頭可能是有人搞惡作劇,從飛機上故意拋下來的。這是不是真的?

上帝寶石價值連城

對於惡作劇的懷疑,地質專家做了更深入的研究,結果證明,這塊岩石是一顆隕石。這說明那名警員的判斷是正確的。在得知這一結論後,弗塞特喜出望外,因為天外的隕石可能是無價之寶。據估算,如果將這塊隕石拿到市場上去出售,可能能賣到25000至50000美元。真是禍兮福所倚。

弗塞特立刻將這塊上帝賜予的寶石好好收藏起來。不過,這塊寶石不算是最貴的,當然也不是最賤的。根據隕石的種類和稀有程度,有些很便宜,有些則很昂貴,其中最貴的是來自火星的隕石。在目前的隕石交易市場上,每1克火星隕石價值1500至3000美元,是純金價格的120至240倍。如果有人有幸撿到一塊拳頭大小(約1千克重)的火星隕石,就可賣150至300萬美元,一夜之間就能成為百萬富翁。

火星隕石最寶貝

火星隕石為什麼這樣貴?一來是物以稀為貴,二來是科學價值巨大。火星被認為是太陽係中最有可能存在生命的星球。由於人類還沒有登陸火星,所以火星隕石成了唯一可獲得的火星岩石樣品。每年從天上落到地上的隕石數以萬計,但極少是來自火星的隕石。目前全世界共收集到3萬塊隕石,其中僅有19塊是火星隕石。

1984年,美國宇航局的科學家在南極洲發現了一塊重1.9千克的隕石,取名為ALH84001。這塊隕石非同一般,根據分析,它來自火星。這是從火星飛到地球來“做客”的第12塊隕石。與其他隕石不同,ALH84001年紀很大,推算約為45億年,而其他來自火星的隕石年紀均不到13億年。

通過研究發現,這塊隕石中含有原始細胞的微小化石。這表明,幾十億年前,火星很可能相當溫暖潮濕,有生命活動過的跡象。對於地球人類來說,火星隕石是最稀有和最昂貴的寶貝。要想得到它,就要看你的運氣了。

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我國境內的大隕石

新疆隕石豐富,它的鐵隕石以大而聞名。有一塊重約28噸的大隕石,居世界第三位。國際隕石學會將其命名為銀駱駝,現保存在新疆烏魯木齊市博物館。

1976年3月8日,一顆巨大的隕星出現在吉林市市郊金珠鄉的上空。最大的一塊隕石,重1770千克,是迄今為止世界上最大的石隕石,已載入《吉尼斯世界大全》。

64-65 火星飛來大鳳凰

火星上的水是啥滋味?鳳凰將第一個嚐到。2007年8月,“鳳凰”號探測器順利升空,踏上了漫長的前往火星之旅。和以往的火星車相比,“鳳凰”號不僅在設計上有很大的不同,更肩負著獨特的使命,因此備受各界矚目。

之所以取名叫“鳳凰”,是因為傳說中,不死鳥鳳凰能浴火重生,科學家希望能從別的探測器的失敗中總結經驗,使它獲得永生。1999年,“火星極地登陸者”號在著陸前意外墜毀,為此,美國宇航局終止了2001年的另一項探索計劃。

“鳳凰”號就是在這兩項計劃的基礎上進行改進的,因此製造和發射成本大大降低,約為4.2億美元,僅相當於正在火星服役的“機遇”號和“勇氣”號成本的一半。這次飛行旅程長達6.8億千米,得花10個月的時間才能到達。

怪模也怪樣

“鳳凰”號長得有點怪:身高5.5米,寬1.5米,長著3條腿,還有一條2.3米長的機械臂,大體結構可分為五個部分:太陽能電池板、機械手臂、攝像機、工具箱和氣象站。與前輩們相比,“鳳凰”最大的變化,就是太陽能電池的性能提高了。另外,在降落的過程,也有攝像機全程跟拍。

2002年,“奧德賽”號探測器在火星北部發現了一些證據,表明火星可能存在大範圍的凍水層,位於地表麵下約半米深的地方。“鳳凰”號此行的目的,就是奔著這片神秘的凍水層去的,它要分析凍水層的分布和組成成分等,弄清水分來源。

在火星上,“機遇”號及“勇氣”號采用滾輪移動,而“鳳凰”號將采取蹲點的方式,專門對一個地方進行深入研究。它可以揮動機械手臂,挖出土壤樣本,然後放入自帶的微型烤爐中加熱,分析它的化學構成,為地麵的科學家提供第一手材料。

建立火星圖書館

在火星上工作三個月裏,“鳳凰”號不僅要忙工作,采集水樣,以尋找生命的痕跡,還將執行一項特色任務,建一個“火星圖書館”。

發射前,科學家精心準備了一張名叫《火星幻想》的DVD,裏麵收藏了同火星有關的161篇小說和故事、63件藝術品、3段廣播錄音。“火星居民”不僅能聽到地球人的聲音,看到地球人對火星的美好幻想,還能欣賞到《麵包機火星漫遊》、《綠火星》這樣的精彩故事。

為了製作這張DVD,科學家沒少花力氣,它可是有史以來製作費用最高的DVD,采用的特殊材料能承受住火星的酷熱和刺骨的寒冷,而且可以保存至少500年。科學家希望能與“火星居民”交流信息,所以在標簽上寫著“宇航員注意:請把我帶走”。

在工作期間,“鳳凰”號每天都會用隨身攜帶的氣象儀器,監測火星大氣層塵埃、溫度變化,並向地球報告。任務完成後,它將充當火星上的氣象站,隻承擔天氣預報的任務,直到能量耗盡為止。

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孿生火星車

2003年6月和7月,美國宇航局先後發射了“勇氣”號和“機遇”號“孿生”火星車。它們順利著陸後,在火星表麵進行了大範圍的探測,並通過所攜帶的高精尖儀器向地球傳回了許多火星表麵圖片和有關火星岩石、土壤和大氣等其他有用數據。其中,最重要的是,它們找到了一些能證明火星上有水的證據。它們的工作壽命還大大超過了設計要求的三個月,至今仍在超期服役。

66-67 向彗星開炮

一位14歲的少年,無意中發現一顆彗星將撞擊地球。為此,美國決定發射飛船,後來飛船登陸彗星,用核炸彈引爆彗星,阻止了這場災難,使地球轉危為安。這是好萊塢一部名為《深度撞擊》的科幻災難片。2005年7月,《深度撞擊》真實版正式上演。美國宇航局“深度撞擊”號探測器釋放了一枚炮彈,成功擊中目標——“坦普爾1號”彗星。浩渺蒼穹上演了一幕耀眼的太空焰火。

向坦普爾1號進攻

1867年,“坦普爾1號”彗星被發現。這顆彗星位於火星和木星之間,在圍繞太陽的橢圓軌道上運行。它的回歸周期為5.51年,迄今為止,至少回歸了25次地球。基於這些運行特點,人類的探測器才能在較短時間內追上它。

此外,這顆彗星靠近太陽時,揮發的物質不多,因此,在炮打彗星後,噴發物很快便煙消雲散了,而不會覆蓋炸出來的大坑。這樣,人類就可以借機窺探彗星內部的奧秘。而具有上述特點的彗星並不多,正是由於這些原因,美國才將“坦普爾1號”選為撞擊對象。

炮彈銅製造

陣地位置在距地球1.3億千米的太空深處。當時,“深度撞擊”號發射了一枚炮彈,以極快的速度奔向“坦普爾1號”彗星。這枚炮彈其實是一種撞擊器,重372千克,速度高達每小時3.7萬千米。有趣的是,作為炮彈的撞擊器,竟然主要是用銅製造的。

原因很簡單,因為銅炮彈撞擊時產生的幹擾最小,而且也不會留下什麼殘餘物妨礙未來的觀測。再者,銅的金屬特性也足夠硬。實際上,這顆炮彈采用的是含3%鈹的銅合金,它比一般的銅更硬。

上演太空焰火秀

由於相對運動速度很大,當炮彈轟擊彗核時,會產生巨大的爆炸力,相當於4.5噸TNT炸藥爆炸的能量。所以,炮彈也將被熔解蒸發掉,並產生焰火般的絢麗景象。據估算,這會撞出一個約10—15層樓深(深達30—45米)、直徑相當於一個足球場大小的大洞,直達彗核深處。在炮彈內,有一片刻滿全球天文愛好者名字、大小像迷你CD般的光盤,也同時穿入彗星內部,永遠留存在彗星上。

可惜,由於“坦普爾1號”處於地平線以下,這一人造太空焰火大多數人難以用肉眼看到。不過,借助小型天文望遠鏡和高倍雙筒望遠鏡,部分地區的天文愛好者或許能隔岸觀火。

會危及地球嗎?

當然,這次撞擊會使彗星自身發生變化,但是變化幅度不大。比如,近日點縮小大約10米,運行周期減少不超過一秒。從科學角度來看,這就好比讓一隻蚊子衝進一架波音767客機,完全不會影響到彗星本身的運行。