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第45章 开启宇宙秘境之门(3)

1686年8月18日,法国著名天文学家、巴黎天文台首任台长卡西尼发现了一颗金星卫星。这颗卫星很大,他推测它的直径约为1500千米,是金星直径的1/4,同月球、地球的比例相似。它位于距金星3/5个金星直径处,这颗“金卫”的相位与其母行星金星的相位相同。卡西尼对这一天体研究了15分钟,并作了完整的记录。

1740年,一位名叫肖特的英国望远镜制造者也在金星附近发现了一个天体,他说这一天体有1/3个金星那么大。

1761年,英国天文学家蒙泰尼公布了他对金星卫星的位置、亮度的观测记录。与此同时,一位名叫朗伯的德国数学家还计算出了“金卫”的环绕轨道,半径长约40万千米,周期为11天5小时。

但奇怪的是,从那以后,天文界就再没有出现过有关金星卫星的报道,尽管望远镜能力增强了,探测手段提高了,人们依旧没有发现这颗“金卫”的踪影。

“金卫”竟然背叛了金星,不辞而别了吗?

是不是“金卫”根本就不存在,卡西尼看到的只是一个光学幻影呢?这是不可能的。卡西尼是功勋卓著的天文学家,在观测领域占有显赫的地位:是他,第一个证明了木星的自转,描述了木星表面的带纹和斑点;是他,发现了暗至10等以上的4颗土星卫星,并且最早测出了火星的自转周期……

更重要的是,发现“金卫”的不只是卡西尼,在近一个世纪的时间内,许多严肃的科学家发表过连篇累牍的观测记录。难道这一切都是错觉吗,显然不可能。

但是,现在的金星的周围确实没有卫星!

金星的卫星到底到哪里去了?它是什么时候离开金星的?又为什么离开金星?这成了金星探索中的一个最有趣而又最难解的谜团。

■ 火星上的“运河”

在太阳系所有的行星中,最引人注目的要属火星了。这颗行星体积比地球略小,而且也有一层大气。1877年,意大利天文学家斯基亚帕雷里趁着火星距离地球最近的时候,用望远镜观察火星,发现了一些有规则的条纹,它们纵横交错,互相沟通,并且同一些宽阔的暗区连在一起。他想,这些条纹式的网络也许就是水道吧,它们的水是不是流入了大海呢?

他把它称为“canal”,并且公开发表了他的观察成果。

不料,法国天文学家弗拉马里翁在转述这条消息的时候,把canal误译成了“canali”,意思是“运河”。一时间,人们奔走相告,沸沸扬扬,因为水道只是流水的通道,而运河则是人工开凿的产物。这岂不是说,火星上有智慧生物存在吗?

1903年5月,美国天文学家洛威尔在亚利桑那州建立了一座设备精良的天文台,对火星进行了长达15年的观测。他画出了500多条“火星运河”,记录了火星暗区的季节性变化,并推测这是农作物区的荣枯所致。他最终的结论是:火星上有高度文明的“火星人”。

对于他的说法,当时就有人提出异议。另一位美国天文学家巴纳德用当时最先进的望远镜观察了一个多月后声称:“火星运河”是一种视觉误差,当人们决心要看一些不规则的小暗点时,时间一长,就会在小暗点之间看到连线。

英国天文学家蒙德尔还做了一个实验,他让一群儿童看这样的暗点,结果,画出来的都是一些直线,就像巴纳德所说的火星图一样。

进入20世纪60年代,随着观测仪的改进,人们终于发现,所谓“火星运河”原来不过是一些环形山和陨石坑的偶然排列。从现已查明的火星环境来看,它是个荒芜的沙漠,无液态水,大气稀薄,温度又低,因而存在生命的可能性很小。

■ 火星上有没有水

水是生命起源和演进的重要条件之一。火星上有没有生命,最重要的就要看火星上有没有水。2003年6月,“勇气号”火星车成功发射,它的最重要的使命就是寻找火星上有没有水的踪迹。2003年7月7日,另一架火星车“机遇号”也担负着同样的使命成功发射升空。

由于“勇气号”和“机遇号”的持续努力,人类终于找到了火星有水的铁证。

蹒跚探索的“勇气号”火星车在一个被称为哥伦比亚山的丘陵地带,发现了一块针铁矿物质岩石。科学研究表明,针铁矿只有在有水的条件下才能生成,地球上就普遍存在着这种针铁矿岩石。

当“机遇”号重新攀登出陨石坑地带,再次进入麦瑞迪亚尼平原时,首次拍摄到火星天空中奇异的束状云层图像,它酷似地球上经常出现的卷须云。这种云层是由微小的冰块组成的,这就再次证明了火星上确实存在着水。

此外,“机遇”号在火星岩石中还发现了一些长约1厘米的孔隙。当岩石被咸水浸泡时,矿物盐晶体逐渐在岩石内部形成晶簇。如果晶簇后来溶解,就会在岩石内留下这样的孔隙。

与此同时,“机遇”号在火星岩层中还发现了大量的硫酸盐。根据人类对地球岩石形成的知识判断,含有如此多盐分的岩石,不是长期被水浸泡形成,就是在形成岩层后长期被水渗透过。科学家们甚至认为,这些火星岩层有可能生成于酸性湖水或温泉里。

“机遇”号在探测另一条小坑时,发现了绝对圆滑的火星岩,它们与地球河床里的鹅卵石没什么两样!美国宇航局的专家说,发现的卵石具有特有的纹理结构,其在水中形成的可能性极大。

上面的诸多证据均显示,火星曾经历过一个有水和多水的时期。为什么后来没水了呢?这还需科学家的进一步探索。

■ 木星的“彩带”和“大红斑”

通过望远镜遥望木星,最醒目的就是木星顶部云层的那些云雾状的醒目条纹了。它们与木星赤道平行,除了白色以外,还有橙红、棕黄色的。

这些美丽的“彩带”是如何形成的?原来,它们是木星大气层里的气流。

木星快速自转,气流就被拉成长条形。伴同高气压带和低气压带的旋风流和反旋风流完全把巨大的木星缠绕起来了,大气逃逸不出,便折腾翻滚,在云层顶部形成了这道壮丽的景观。高气压带的气流上升,呈现出白色或浅黄色,低气压带的气流下降,呈现出红色或橙色。

木星除了色彩缤纷的“彩带”之外,还有一块醒目的标记“大红斑”,“大红斑”形状有点儿像鸡蛋,颜色鲜艳夺目,红而略带棕色,有时又很鲜红。

1665年,意大利天文学家卡西尼首先发现了它,并以此红斑为标志,测出了木星的自转周期是在9小时50分到9小时56分之间,这与现在公认的赤道部分的自转周期9小时50分30秒相当吻合。

自那时以来,3个多世纪过去了,这块“大红斑”形状有时大,有时小;颜色有时浓,有时淡,但从来没有消失过,成为木星上醒目的永久性的标志。

“大红斑”十分巨大,南北宽度经常保持在1.4万千米,东西方向上的长度在不同时期有所变化,最长时达4万千米。

“大红斑”到底是什么呢?有人认为,那是因为木星上含有红磷之类的物质。也有人认为,可能是有些物质到达木星的云端以后,受太阳紫外线照射,而发生了光化学反应,使这些化学物质转变成一种带红棕色的物质。

1979年以后,“旅行者l号”发回的清晰照片显示,它是一团以逆时针方向旋转的激烈上升的气旋。其浩瀚的宽度足以容纳好几个地球。

为什么它能几百年以来长盛不衰、长期肆虐呢?

一般认为,它一定有一个稳定的“能源”,而且又正好处于两股向相反方向运动的气流带之中,摩擦阻力很小,所以能长期维持下去。至于这个稳定的能源到底是什么,至今还没有统一的结论。

■ 木星极光形成之谜

木星和地球一样,也有极光。这是太阳系行星中除地球外,唯一被发现的极光。一条长约3万千米的巨型光带在木星长空中摇曳生姿,非常漂亮。

据俄罗斯纽带网报道,最新的研究已经完全否定了科学界长期以来有关土星和木星极地气候的观点。最近的观测显示,在这两颗巨型行星的极地地区事实上存在着与地球上非常相似的物理过程。

英国莱斯特大学的科学家们将“哈勃”空间望远镜拍摄到的一系列木星极光照片与“卡西尼”号获取的同一时期太阳风的强度信息进行了比较。

研究显示,太阳风的强度与木星极光现象的出现存在着密切联系。在此前科学家们一直认为,木星的高速旋转和其卫星喷发出的等离子流才是极光产生的根本原因。

英国天文学家乔纳森·尼科尔斯在英国皇家天文学会的一次会议上宣布:“以前的理论与我们获取的数据并不相符。我们发现,木星极光区的形状和亮度与太阳风的强度有着直接的联系。在地球上也可以观测到类似的过程。”

这项研究成果可以说明两个问题:其一,太阳可以通过太阳风的形式将大量能量输送到木星;其二,木星表面的实际温度要高于原先的计算。该发现还有助于解决其他一些与木星磁场有关的问题,例如,木星卫星发出的等离子流消失于何处?

■ 木星会是第二个太阳吗

木星同太阳一样没有固体外壳,它的表层是一圈厚达1000千米的大气,往下,是一片液氢凝聚的“海洋”。木星的最中心处才有一个固态岩芯,由铁和硅之类的物质组成,半径约1万千米。液态氢的高速旋转和强烈对流使木星产生强大的磁场,磁极同地球相反。

近年来,对木星的考察表明,木星也许是第二个太阳。木星虽然已被天文学家划入行星之列,却似像非像。

首先,它是太阳系八大行星中最大的。它的体积是地球的1316倍,赤道直径14.28万千米,是我们地球的11倍,质量是地球的318倍,可是它的密度却只有地球的1/4。

其次,木星总共有16颗天然卫星,最大的直径达5200千米;其中有4颗比冥王星大,有2颗比水星大,这么多的卫星围绕着它旋转,简直就成了一个小“太阳系”了。

第三,它的很多特征同太阳相近。比如说,它的大气层厚达1000千米,主要成分是氢和氦,占质量的80%~90%,与太阳相似;它的平均密度是每立方米1.33克,也与太阳近似;它的表层是分子状态的液态氢,厚约2.3万千米,它是一个巨大的液体行星。这一点,也与其他行星大不相同。

第四,最重要的一点是,木星自己也能发光。这是恒星和行星的最大区别之一。它的大气上层温度仅-129℃,但有的区域表面温度却很高。它一面吸收太阳的光和热,一面也自己发热发光,它的辐射量是接受太阳辐射量的2.5倍,是一个外冷内热的奇怪星球。

研究表明,木星正在向其周围宇宙空间释放巨大能量。现已查明,木星的核心温度目前已高达28万K,一般说来,只要星核温度达到5000K,就可以使星核气化。而木星是一个巨大的液态氢星球,所以,它本身已具备了无法比拟的天然核燃料。加之木星的核心温度目前已达到28万K,这就为进行热核反应所需的高温创造了良好开端。

因此,有的天文学家推测,在太阳将要灭亡的时候,木星很可能发展成为一颗真正意义的“恒星”,发出巨大的光和热,以取代太阳。

这个假说是否正确,则有待于几十亿年后的人类验证了。

■ 解开土星光环之谜

在太阳的八大行星中,虽然天王星和木星也都具有光环,但它们都不如土星光环明亮壮观。1610年,伽利略首先通过自制天文望远镜发现了土星的光环。

那么,那些美丽动人的光环到底是什么呢?原来,土星光环是由无数条细微的光环汇合而成的。

土星光环结构复杂,千姿百态,大部分的光环是光滑匀称的,但也有的环是锯齿形状,有的环如辐射状等。光环的宽总共有好几万千米,厚却只有10千米左右。

这些细环都由大小不等的碎块颗粒(冰岩、冰块和冰珠等)组成,大小相差悬殊,大的可达几十米,小的不过几厘米或者更微小。它的外表包一层冰壳,由于对太阳光的反射,所以,我们从地球上看去,就成了一圈莹莹的光圈了。

这么多的细碎的冰块,从哪里来的呢?

一些科学家认为,一颗主要由冰雪组成的彗星途经土星时,被土星巨大的引力俘获,破碎成大大小小的冰块,这些冰块,就成了围绕土星运转的光环。

另一些科学家则认为,土星的卫星大都是冰雪组成的,一颗小行星或者彗星与它们中间的一个相撞,卫星碎成冰块,但它们仍然熙熙攘攘地沿着原来的轨道散乱地运行,很自然地形成了光环。如果正好是一颗冰彗星,撞上了一颗冰卫星,岂不是非常热闹。但事实真是这样的吗?

■ 土星的卫星大家族

土星的卫星共有23个,是太阳系当之无愧的卫星大家族。

在众多的围绕土星的卫星中,最外面的一颗是“土卫九”。“土卫九”到土星的平均距离是1300万千米,相当于月球到地球距离的35倍。它绕土星运行一周需费时550天。“土卫九”不仅最远,它还沿着“错误方向”行进,是逆行的。在众多卫星兄弟们整齐统一的前进方向中特别“别扭”。

太阳系绝大多数卫星围绕中心行星运行的方向,都与这些行星的自转方向相同,行星也以这个方向绕太阳运行,然而“土卫九”却是少数几颗反其道而行的卫星之一,看上去它围绕土星向后面退行。

距土星最近的是“土卫十五”,它与土星距离约13.7万千米,只有月球到地球距离的1/3,仅为卫星到土星中心的2.3个土星半径;公转周期也短,只有0.601天,换句话说,绕巨大的土星转一圈儿,半天多一点儿就足够了。

有趣的是,23颗形形色色的卫星,并不是每星都有资格拥有专用轨道的。“土卫四”和“土卫十二”共用一条轨道,“土卫十”和“土卫十一”也都同处一个轨道,而“土卫三”、“土卫十六”、“土卫十七”则三星共行在一条轨道上。

土星卫星和光环也很有“缘”,“土卫十三”和“土卫十四”就分居F光环的里侧和外侧,把光环夹在中间,它们像牧羊人保护羊群一样,由此得到一个动听的名字“牧羊人卫星”。

从运行轨道看,“土卫九”是逆行卫星,“土卫八”是顺行卫星。二者看来关系不大,于是一些科学家的看法是,大约在1亿年前,“土卫八”被彗星撞击,导致水分消散了,但在以后的100万年里,暗物质重新聚集到前半球上……

至于“土卫八”的真面目是什么,也要留待天文学家们继续探索。我们也期待下个世纪有更多的宇宙飞船探测计划,能解开庞大的土星世界的谜团。

■ 天王星的与众不同之处

1781年3月13日晚,英国天文学家威廉·赫歇耳发现天王星的消息轰动了世界。随着对天王星了解的深入,天王星的许多神秘的现象也一一揭开了面纱。

经测定,天王星赤道半径约为2.59万千米,体积是地球的65倍。它的公转半径约29亿千米,公转一周需84年。天王星离太阳约28.8亿千米,而土星离太阳仅14亿千米。

天王星有一个与众不同之处,就是它的运行姿态十分奇特。

一般的行星,都是侧着身子绕日运动,它们的自转轴和公转轨道平面,全都近似垂直,有一点儿小的倾斜,地球为23.5°,火星24°,木星3°,土星27°,这正是引起季节变化的原因。

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