第二章學生太空奧秘的科學探索1(2 / 3)

早在1992年12月8日,那時“先鋒10號”已飛離地球84億公裏,該天文小組就發現探測器的飛行軌道發生了變化,他們一直在探測這一現象,希望找到什麼新的東西。直到最近,將“先鋒10號”發回的數據經過多方麵的分析研究之後,他們才確定了自己的推論——太陽係又有了新的天體。

在幾個星期之中,他們希望研究出此天體可能達到的最遠距離以及具體位置。他們初步推斷,此天體是在撞上一個大行星後而被拋到太陽係邊緣的。

據稱,這一天體可能是在茫茫宇宙中,已知的數百個圍繞太陽運行的天體之一,它們多數是由冰和岩石構成,而且離冥王星很遠。這些天體在行星大家族中並不起眼,直徑僅有幾百公裏,但天文學家相信,有幾百萬個這種小行星圍繞太陽運行,並形成一條龐大的“星帶”。1992年,天文學家首次發現了這類天體。

觀測者們還未親眼見到這一天體,但他們堅信這一天體的存在,因為“先鋒10號”的軌道因它發生了偏差!

假如這一發現成為事實,那它將成為因引力這唯一的原因而被發現的太陽係中的又一顆行星。

8.行星會撞地球嗎

自古以來人類一直對別的星球是否會撞擊地球,給人類帶來毀滅性災難一事懷有深深的憂慮,直到現在,這種憂慮仍沒有完全消除。

1968年初,澳大利亞悉尼大學巴特拉教授預言,1968年6月15日伊卡魯斯小行星稍許偏離軌道就會進入地球,它將會以每秒9公裏的速度把大城市撞得粉碎。如果伊卡魯斯行星與地球相撞,它可以在陸地上造成直徑為1000公裏的大坑穴;如果掉在海中,造成的海浪將高達600米,數千個城市和村鎮被淹沒;即使它掠過地麵,所造成的損失也不亞於一次大地震或龍卷風的災害,甚至會引起火山爆發。

但前蘇聯科學家指出,此計算有誤,相撞的可能性為零。果然,1968年6月15日,伊卡魯斯與地球“擦肩而過”。

1978年,一位天文學家的計算結果表明,“地理小行星”於1995年將與地球相撞。但中國天文學家的計算表明,1995年“地理小行星”距地球有四五百萬公裏之遙,大可不必擔心。後來證明果真如此。

計算表明,直徑為1.5公裏的小行星進入大氣層的機會約30年一次,而直徑為9米的小行星擊中地球,破壞力不亞於一顆原子彈,而直徑為1.5公裏的小行星擊中地球,破壞力相當於10萬顆百萬噸級炸彈的威力。

然而,迄今為止,人類還未曾目睹過一次小行星撞擊地球的事件,那麼,小行星真的會撞擊地球嗎?這還是一個未解之謎。

9.類地行星有環嗎

1610年,著名科學家伽利略在宇宙中發現了一個色彩美麗、排列勻稱的光環,但並沒有引起他的注意。直到1659年,荷蘭科學家才證實那個光環是土星的光環。1979年,行星探測器飛近土星發現,土星環由上千個環組成,由土星雲層頂部一直延伸到32萬公裏處。後來科學家們發現,在85萬公裏以外還有一些外環。

很長一段時間內,人們都認為隻有土星有環圍繞,但是到了1977年,科學家們發現天王星也有9個細環圍繞,1986年又觀測到1個環。1979年3月,科學家發現木星也有雖暗但卻清晰可見的環。它們是由一個較明亮的窄環和一個扁環形的暈環組成的。1989年,“旅行者2號”宇宙探測器飛近海王星,發現了海王星也有5條圍繞它的環,有的環是完整的,有的則是環的一部分——環弧。

太陽係內有四顆大行星有環圍繞,這引起了中國天文學家的關注。很多人都在設想,太陽係的其他行星,包括人類居住的地球,是否都有環圍繞呢?

1964年,前蘇聯曾將兩個人造衛星關入圍繞地球的橢圓形軌道,衛星上裝備有隕石微粒記錄器,測量結果表明靠近地球也有一個穩定的、相當稠密的塵埃組成的環。通過進一步觀測查明,它們是地球外圍的幾個與赤道平麵傾斜度不同的圓環,由極細的塵埃粒子構成。塵埃環的高度在23.5~400萬公裏之間。隨著遠離地球表麵的距離的增加,塵埃粒子的數量顯著減少。

關於其他類地行星是否也有環圍繞,也許隨著將來空間探測的進一步深入,這個問題肯定會迎刃而解。

10.小行星起源之謎

按宇宙的法則和規律,太陽係的九大行星都有自己的軌道,且行星與行星之間也都有相應的距離。所以,當人們發現火星與木星之間的距離過於大時,就推測這中間還應有一顆行星。

19世紀初,意大利西西裏島天文台台長皮亞齊在觀察金牛星座時,意外地發現了一顆從未見過的星星。經計算,它與人們所要尋找的行星相仿,便給它起了個名字——色列斯。

接著科學家又發現了智神星、婚神星、灶神星等小行星。

這麼多小行星是從哪來的呢?1807年,奧伯斯就小行星的起源問題提出了一種假說,他認為在火星和木星之間原來有一顆大行星,後來不知什麼原因爆炸了,那些小行星就是它爆炸的碎片。

美國天文學家柯伊伯則提出了碰撞說。他認為,這些小行星就是由行星之間碰撞之後產生的碎片。

以瑞典物理學家阿爾文、前蘇聯天文學家施米特為代表的一派則提出“成品說”。他們認為在太陽係形成初期,小行星與大行星一樣,都是從原始星雲中誕生的,其他大行星得到了完全的發育,這些小行星由於各種各樣的原因沒有成為大行星,而以半成品的散狀形態遺留至今。

關於小行星的起源還有其他許多種假說,哪一種是正確的,還需要經過人們的進一步探索才能得到答案。

11.大爆炸宇宙學

“大爆炸宇宙學”認為,宇宙起源於一個溫度極高、體積極小的原始火球。在距今150~200億年前,這個火球發生了大爆炸。隨著空間膨脹、溫度降低,物質的密度也逐漸減小,原先存在的質子、中子等基本粒子結合成氘、氦、鋰等元素,以後又逐漸形成星係、星係團,並逐漸形成恒星、行星,而且在一些天體上還出現了生命現象,最後誕生了人類,宇宙初步形成。

大爆炸學說可以解釋較多的觀測現象。例如,天文學家觀測到遠處的天體總是遠離地球而去,這證明宇宙仍在膨脹。另外,大爆炸理論還成功地預言了宇宙背景輻射的存在。

大爆炸學說預言在大爆炸之後,星係形成之前宇宙的結構應當是雲團。這一巨大雲團的發現證實了大爆炸學說的預言,通過對這一雲團的觀測,科學家可以進一步推測宇宙初期的情景。

這一巨大雲團的發現還證實了科學家的另一個預言,即宇宙質量的90%存在於“暗物質”中。以往天文學家觀測到的宇宙總質量遠比理論上計算出的宇宙總質量要小得多。這些“消失”了的物質被稱為“暗物質”。“暗物質”的多少直接影響著宇宙的未來,如果宇宙總質量小於某一數值,那麼它將像現在這樣一直膨脹下去;如果它的總質量大於這一數值,那麼天體之間的引力將使宇宙停止膨脹,並在這一巨大引力作用下開始收縮,形成宇宙“大坍塌”,直至大爆炸前的狀態。

12.宇宙的膨脹與收縮理論

俄國科學家費裏德曼經過計算表明,宇宙可能周期性地收縮和膨脹,也可能無限地膨脹下去。比利時天文學家勒梅特則認為,我們的宇宙原來裝在一隻“宇宙蛋”中,由於它的突然爆炸才逐漸形成現在人們觀測到的宇宙。

在勒梅特的理論提出後不久,美國天文學家哈勃利用加州威爾遜山上1.5米和2.5米直徑的天文望遠鏡發現宇宙是在膨脹著的。

宇宙會永久地膨脹下去嗎?這個問題並不容易回答。為此人們進行了大量的觀測與研究。

能使宇宙中止膨脹的是引力,但它要達到一定的量。能否達到這個量,要看宇宙物質的平均密度能否達到一個量(臨界密度)。可是,如果宇宙中存在著大量的“暗物質”,其平均密度就難定了。

20世紀80年代,前蘇聯科學家發現一種叫做中微子的基本粒子質量不為零。如果它得到確認,宇宙物質就會超過臨界密度,宇宙膨脹就會中止。

宇宙年齡測定也是宇宙膨脹與否的一個指標,但宇宙年齡測定的難度很大。目前為止,雖然可以檢測宇宙的膨脹還是收縮,但都缺乏可靠的證據,但科學家相信人類遲早會有一個清楚的認識。

13.宇宙的反物質推斷

反物質是和物質相對立的一個概念。眾所周知,原子是構成化學元素的最小粒子,它由原子核和電子組成。原子的中心是原子核,原子核由質子和中子組成,電子圍繞原子核旋轉。原子核裏的質子帶正電荷,電子帶負電荷。從它們的質量看,質子是電子的1840倍,形成了強烈的不對稱性。因此,本世紀初有一些科學家就提出疑問,二者相差這麼懸殊,會不會存在另外一種粒子,它們的電量相等而極性相反,比如,一個同質子質量相等的粒子,可帶的是負電荷,另一個同電子質量相等的粒子,可帶的正電荷。

人們根據反粒子,自然聯想到反原子的存在。一個質子和一個帶負電荷的電子結合,便形成了原子。那麼,一個反質子和一個帶正電荷的“電子”結合,不就形成了一個反原子了嗎?類推下去,豈不會形成一個反物質世界嗎?於是有人認為,宇宙是由等量的物質和反物質構成的。

從理論上看,宇宙中應該存在一個反物質世界。可事實並不這麼簡單。經研究發現,粒子和反粒子一旦相遇,他們就會“同歸於盡”。