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第4章 星球之谜(3)

还有人用太阳系存在第十颗行星的理论来解释冥王星及其卫星的形成过程。他们认为,在遥远的过去,一颗比地球质量大3~4倍的未知行星在经过海王星时,因为巨大的引力作用,从海王星上“吸”出了一团物质,这便是冥王星当它再度接近冥王星时,又从冥王星上“撕”出了一块物质,冥卫一由此诞生。不久,受近距离剧烈碰撞的影响,这颗未知行星被撞到了太阳系最阴暗的边缘,会或许一直在那里孤独地飘荡。由于光线太暗,人们现在无法观测它的活动情况。1988年6月,美国加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室科学家约翰安德森,根据“先锋十号”宇宙飞船的摄动现象,推断可能存在第十颗行八星,其质量为地球的1~4倍,目前距离太阳约150亿公里。

也有人说,冥王星及其卫星或许是一种非常特殊的星体,这种星体很像彗星,叫做“微星”。几个像冥王星般大小的微星合在一起,便可形成诸如天王星、海王星及其卫星那样的星体。当然’冥王星和冥卫一可能根本为两颗行星,而非一颗行星和一颗卫星,在太阳系形成之初它们就已存在。究竟孰是孰非,至今仍无定论。1987年,天文学家们开始着手研究冥王星和冥卫一的反射光,以弄清这两个天体表面及大气的化学性质。他们发现在冥王星-240T的寒冷表面覆盖着固态的甲烷,其上空有一层薄薄的大气,密度约为地球大气的九百分之一;冥王星的南北两极各有一个明亮的冰区,那里冻结着更多的甲烷。当运行到距离太阳较远的地方时,它的大气会逐渐凝固,冰甲烷极冠将变大。而冥卫一的反射光则完全不同于前者,天文学家们惊讶地发现它被冰覆盖着,且没有明显的大气。难道冥卫一和冥王星共用一个大气层吗?

在围绕冥王星的种种争议中,最大的争议就是它究竟是不是太阳系的九大行星之一。对此人们的意见大致分为两派。一派认为冥王星应属于九大行星之列,理由如下:它是围绕太阳旋转的圆球形天体;它拥有一颗天然卫星;它有大气层。因此,它具备了作为行星的基本条件。另一派则坚决反对,认为冥王星充其量只是颗小行星罢了。随着航天观测技术的进步,反对派的声音愈来愈大。1994年,哈勃太空望远镜拍摄到了几十幅冥王星的照片,这些照片几乎使它的整个表面一览无余。部分天文学家根据照片提出,由于冥王星和其他八大行星相比有明显的不同,它不是太阳系中第九颗行星,而应归类于小行星。理由为:第一,它轨道特殊。八大行星都在接近于圆形的椭圆轨道上绕日运行,而冥王星的公转轨道却是极为扁长的椭圆形,扁心率高达0.248,且它是唯一将公转轨道插入相邻行星轨道内的行星。第二,它自转异常。八大行星除水星、金星受太阳引力作用自转缓慢外,其余自转周期均在9到25小时之内,但远离太阳的冥王星自转周期却达6天9小时17分,这与行星序列的物理性质规律相悖。第三,它个儿太小。按目前掌握的材料来看,冥王星仅为地球质量的0.0024倍,密度为每立方厘米1.8~2.1克。第四,它拥有同步卫星。“卡戎”的直径约为冥王星的1/2,“卡戎”的运转周期与冥王星的自转周期相同,在太阳系行星的众多天然卫星中,“卡戎”是唯一的同步卫星。第五,冥王星的成分与柯伊伯天体相同。1992年,天文学家在海王星和冥王星的附近发现了一批小行星及彗星,其组成成分与冥王星相似,主要由岩石和冰块构成,被称为柯伊伯天体(KuiperBelt.Obects)或柯伊伯小行星带。因此,冥王星很有可能是这批小行星中的一分子。

柯伊伯带的发现对冥王星的大行星地位构成了严重的挑战。为平息纷争,界国际天文学家联合会邀请各国数百名专家,于1999年初,利用电子邮件的方法进行投票表决,来决定是否应保留冥王星作为太阳系九大行星之一的资格。投票结果,冥王星保住了它的大行星的地位。但不少天文学家仍坚持冥王星为一颗小行星的立场。在美国一座向公众开放的天文馆里,冥王星甚至被从太阳系模型中“请”了下来,原模型里只剩下八颗行星。

EB173的发现再次引发了天文学家关于行星标准的争论。2000年,美国耶鲁大学和委内瑞拉大学天文学家组成的联合研究小组观测到一颗新的小行星。

这颗编号为EB173的小行星由岩石和冰块组成,直径约为冥王星的1/4,与太欠阳的平均距离在50亿公里以上,其公转轨道与冥王星非常接近,公转周期为240年。照片显示,EB173的表面呈暗红色。天文学家们认为,暗红色可能表.明这颗小行星表面被古老的有机化学物质覆盖,也许它在太阳系形成之初就已繁开始围绕太阳旋转。尽管EB173是冥王星发现以来人类在太阳系找到的最大天体,但按照现在的规定,EB173不符合成为行星的标准,只能算是一颗小行星。国际天文联合会规定的行星标准是:一,有独立的绕恒星运行的公转轨道;二有足够强大的引力使自身大致保持圆球体的形状;三,质量至少为10亿亿吨。EB173正是不符合第3条标准,才不能添列行星之位。不过,有人对上述标准一直持有异议。因为,冥王星也不符合上述标准第3条规定,只是因为它被发现得早,“资格”老罢了。如果它到最近才被人类发现,就会和EB173-样“沉默的巨人”泰坦星千百年来,人类一直梦想在浩渺的宇宙空间里,能找到人类自己的伙伴或地球的伙伴。他们的目光先后投向过月球、火星、金星、木星、土星,乃至遥远的河外星系。虽然一切都是未知,但探索和寻觅的脚步从未停止。

最初,火星的种种神奇曾令科学家们满怀希望。从20世纪70年代风靡一时的“火星人”传闻,到20世纪末“探路者号”着陆火星,世人对它的关注程度始终有增无减。即便一些科学家一再说明,火星上生命存在的可能性微乎其微,但人们幻想向火星移民的热情似乎日益高涨。最近的探测飞行表明,火星上可能真有水的存在,只不过它们不是如人们最初想象的流淌在火星运河中,而是以固体——冰的形式存储在这颗红色行星的极地里。于是,人类丰富的想象力再次被激发。火星曾是一个鸟语花香的世界吗?我们能在火星上建立另一个地球吗?这些问题现在还无法回答,我们只能等待新的发现、新的突破。

“永远的火星”总是令人牵肠挂肚,除了它,“木卫二”也是近年来天文学家研究的热点。木卫二是伽利略于1610年用他自己简陋的望远镜发现的一颗木星卫星,被命名为“欧罗巴”。1979年,美国“旅行者”号探测器对其近距离观测时发现,木卫二表面大部分是光滑的冰块;1989年美国发射了飞向木星的“伽利略”号宇宙飞行器,它于1997年传回了木卫二的照片。通过照片,人们能清晰地看到它表面的冰原及裂缝。

1999年,“伽利略”从距木卫二仅600公里处传回的照片,使这颗直径3138公里的卫星一跃成为继火星之后又一个生物天文学的“圣地”。通过对图片的地质分析,天文学家推断,木卫二和地球一样含有液态水,不过,这些水被封在冰层下。有水就意味有生命(水是形成氨基酸的必要成分,氨基酸可形成化学链,化学链又促使脱氧核糖核酸与活性细胞的形成)。有人正计划向木卫二发射一个可穿透冰盖的小型潜水探测器,以探知是否真有生命的存在的痕迹。

在火星和木卫二引起人们的兴奋还未平复时,另一颗神秘的卫星——“泰坦星”,又重新闯入我们的视野,希望的火焰再一次点燃。

泰坦星也叫“土卫六”,距太阳14亿公里,表面重力为地球表面重力的1/7表面温度-178T,直径4828公里。它是土星23颗卫星中最大的一颗,体积在太阳系众行星的卫星中位居第二。早在1655年,荷兰天文学家惠更斯就发现了这颗巨大的卫星,人们便用希腊神话中力大无穷的独眼巨人泰坦为其命名。1940年,美国天文学柯伊伯发现它被厚重的大气层包围。

1980年,“旅行者1号”探测器拍摄到泰坦星的照片,照片上的它为浓密的橘红色云雾所笼罩。据“旅行者1号”的仪器分析,泰坦星上大气的主要成分是氮,还有甲烷及少量碳氢化合物。这一成果令科学家们雀跃不已。因为数十亿年前地球的原始大气环境,与目前的泰坦星相仿;也就是说,泰坦星这种状况有可能导致强烈的温室效应,从而使其表面温度升高,也许会形成一个类似地球生命诞生前的环境。

科学家们迫切地想进一步探知,泰坦星厚重的大气层下究竟隐藏着哪些奥秘。1997年10月,“卡西尼”号太空飞船升空。根据一个耗资34亿美元的宏大计划,飞船预定于2004年7月进人土星区域,并将围绕土星运转4年之久,以仔细考察这颗美丽的星球;届时,一个名为“惠更斯”的登陆舱还将在泰坦星上降落。

卡西尼号飞船直径约2.7米,总重达6吨,由轨道探测器和着陆器两部分组成。(轨道探测器装有12种探测仪器,着陆器装有6种探测仪器。)为了加快飞行速度,1998年4月卡西尼号飞掠金星,获得了第一次加速。绕太阳公转一周后,它于1999年6月再次飞掠金星,获得第二次加速。同年8月,它在地球附近掠过,获得第三次加速。而2000年12月,卡西尼号飞掠木星,得到了最后一次加速。按计划,它将在2004年7月飞抵目的地,同时进入环绕土星运行的轨道。其任务是环绕土星飞行74圈,就地考察土星大气及大气环流动态。它还将多次飞临土星的众多卫星,其中会飞掠泰坦星45次。在接近泰坦星时,探测器将用雷达透过云层绘制泰坦星的表面结构图。此外,预计探测器可发回近距离探测土星、土星环和土卫家族的图像50万帧。

根据预计,在2004年11月,“惠更斯”号着陆器将脱离卡西尼号飞向泰坦星,并在泰坦星上实现软着陆。降落过程会持续2.5小时,在这段时间里,它将用所带仪器分析泰坦星的大气成分,测量风速、探测大气层内的悬浮粒子,且着陆后还会维持工作状态1小时,以探测泰坦星上是否有水冰冻结的海洋,是否存在某种形态的生命。惠更斯号收集到的数据和拍摄的图像,将通过环绕土星飞行的卡西尼号轨道探测器传回地球。

现在卡西尼号飞船正遨游在太空,人们对泰坦星的研究也在加紧进行。新的成果不断涌现。美国能源部的天文学家宣布,他们发现泰坦星上可能存在大片由液态碳氢化合物组成的“海洋”,如果得到确认,那么这将是人类在太空首次发现“海洋”。天文学家们在夏威夷通过巨型望远镜“凯克”对泰坦星进行观测时发现,泰坦星上一些可能由冰或岩石组成的大洲或高地之间,存在着一片肾脏形的深黑色区域。他们认为,这即是由液态碳氢化合物组成的“海洋”。参与观测的科学家麦金托斯介绍,那片海洋可能是由液态甲烷、乙烷或其他碳氢化合物组成,当然也有可能是一种固态的有机物质。有迹象显示,这种复杂的化学组成类似于地球早期呈现的状况,或许在这充满有机分子的环境里存在着某种形式的生命。

从前曾有科学家认为,泰坦星上的乙烷会聚合,并以黑雨的形式降落到表面。无独有偶,2001年10月20日出版的《科学》杂志,发表了美国北亚利桑那大学格里菲斯教授关于泰坦星的最新研究结果。文章说,泰坦星是太阳系中唯一一颗有大气层的卫星,且它的表面包含着许多构成生命的基本物质,如氮碳和水等。因此,近年来它成胃为人类、找外黾生命的热点之~虽然泰坦星的表面重力只有地球表面的1/7但由于极其寒冷,泰坦星的大气处于能量较低的状态,这样,它以比地球弱得多的引力,吸化了比地球浓密得多的大气层。格里菲斯教授对泰坦星不可见光波段的辐射进行了观测,结果发现正像人们原先预计的,泰坦星上每天都有云层形成和消失。而云层的消失就意味着在泰坦星上每天都会“下雨”,不过从这颗星球的天空降下的不是“雨水”,而是液态或固态“甲烷”。甲院是地球上很多家庭使用的天然气的主要成分。在地球上,天空的云是由于阳光的照射、加热,水变为水蒸气,水蒸气上升到温度较低的髙空后凝结成水滴或冰晶形成的;但泰坦星表面温度极低,接受到的太阳能量只有地球表面的1/100所以泰坦星天空中的云可能是由于其内部的热量形成。教授的观测还表明,泰坦星上被甲烷云层覆盖的部分只有1/100(地球有50%的部分被云层覆盖),因此这颗星球上的天气变化非常柔和,“降雨”较少(尽管这样,科学家们认为泰坦星上的低洼地区仍可能存在着液态甲烷的海洋)。

到目前为止,科学家们为我们描绘的泰坦星上的景象,是已发现的所有星球中和地球最为相似的:天空中不时有云朵飘过,偶尔还会雪花飞舞;地面上山丘起伏,广阔的海洋里甚至可能有生命的存在。但这幅颇具诗意的图景仅仅是科学家们的推测。只有到2004年,卡西尼号飞抵泰坦星上空,“惠更斯”号着陆器在其表面降落,那时,这种推测的真实性才会得到最后的验证。

值得一提的是,在重达350千克的“惠更斯”上,除了众多的科学仪器外,还有一个特殊的光盘,光盘上录制了通过网络征集的给“泰坦人”的信件,多达100万封,人们的热切、渴望可见一斑。这些发给“泰坦人”的信件五花八门,读后令人忍俊不禁。绝大多数信件的语气十分友好,很诚恳地邀请“泰坦人”来地球做客。例如,一位13岁的小朋友要“泰坦人”“赶快到我们这个蓝色的星球上做客”;一个自称“老鼠”的网虫整封信里只有一句滑稽的问候“喂,泰坦上的绿色虫子,你们好!”据说还有一封美妙的征婚信:“一位身材高挑的法兰西女郎,拟结识一位魁梧英俊的外星人男士,如有可能,请来些罗曼蒂克。”该信署名为“30岁的弗兰西斯朱古亚”。但愿他(她)们都能梦想成真!

探索火星“运河”

在天文学历史,甚至科学历史上,恐怕再也没有比发现火星上的“运河”这件事情,更能引起轰动、更激动人心的了。因为如果承认火星上有运河,就等于承认了火星上有智慧生命的存在,这无疑是一个刺激人们浓厚兴趣的问题。

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