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第3章 未解之谜--宇宙的奥秘

第12节月球渐渐远离之谜

以后人们的一天就不只是24小时了。肯定超过24小时。这是美国航空航天局官方网站最新发布的消息。美国科学家发现,现在月球正以每年1。6英寸(4厘米)的速度远离我们而去,月球绕地球的轨道也因此变长,绕地球运行一周需要的时间也会变得更长,我们的一天也就变长了。

美国两位地理学家通过对鹦鹉螺化石的研究,也发现月球确实正在远离地球。这两个科学家观察了现存的几种鹦鹉螺化石的研究,发现其贝壳上的波状螺纹具有树木年轮一样性能,螺纹分许多隔,虽宽窄不同,但每隔上细小波状生长线在30条左右,与现代农历一个月的天数完全相同。观察发现,鹦鹉螺的波状生长线每天长一条,每月长一隔。这种特殊生长现象使两位科学家得到极大启发,他们又观察了古鹦鹉螺化石,惊奇地发现,古鹦鹉的每隔生长线数随着化石年代的上溯而逐渐减少。而相同地质年代的螺壳生长线却是固定不变的。研究显示,现代鹦鹉螺的贝壳上,生长线是30条,新生代渐新世的螺壳上,生长线是26条,中生代白垩纪是22条,侏罗纪是18条,古生代石炭纪是15条,奥陶纪是9条,由此推断,在距今4。2亿年前的古生代奥陶纪时,月亮绕地球一周只有9天。两位地理学家又根据万有引力定律等物理学原理,计算了那时月亮和地球之间的距离,得到结果是,在4亿多年前,月球与地球之间的距离仅为现在的43%。7000万年来,月球在以平均每年94。5厘米的速度离地球而去。

月球为什么总是同一面朝着地球

月球最酷的举动也许就是——永远只用相同的一面对着地球。既然地球和月球都在自转并且沿各自的轨道行进,这又怎么可能呢?很久很久以前,地球的引力作用使月球的自转逐渐减慢。当月球的自转周期慢到和它的轨道周期(也就是它绕地球一周的时间)相吻合时,这种引力作用达到了平衡,月球从此就一面朝着地球了。

月球辉光之谜

关于月球辉光的记载,最早出现在800多年前。英国史书记载,1178年6月25日晚,英国坎特伯雷的5位修道士看到了让人瞠目结舌的一幕:新月的一角突然裂成两半,火焰从裂缝中部腾空而起,火星飞溅。有人认为,这是一次大规模的月面闪光事件。

月球表面有时会突然出现红光或耀眼的白光,闪光的持续时间不一,从几分钟到几个小时不等。早在1787年,英国天文学家赫歇尔,就曾观察到月球表面的红色闪光。到目前为止,人类已经记录到的“月面闪光现象”数以千计。这些神秘的闪光是什么?

有科学家认为,月面闪光是月球火山爆发引起的。但这个观点遭到很多科学家的反对,因为不论是在地面观测,还是航天员亲临月球考察,都没有在月球上发现火山活动。

1963年11月,在开普勒环形山附近,观察到了面积超过1万平方公里的红色发光现象,科学家们认为,那么大的发光现象,不可能是月球内部爆发引起的,很可能是太阳辐射造成的。但是,如果太阳引起了月面闪光,那么,这种发光现象应该有周期性。在太阳活动剧烈的年份里,月面闪光也应该更加频繁,但实际并非如此。

1985年,又有学者观察到,许多月面闪光位于月球昼夜明暗界限附近,并因此提出月岩膨胀说。该学者认为,由于月球没有大气层,当一些地区从黑夜变为白天时,那部分的月面迅速升温,强烈的温度变化,使得月岩胀裂,被封闭在岩石下面的气体突然冲到月面,迅速膨胀,产生了明亮而短暂的发光现象。

但是,在没有阳光照射的月球的阴暗部分,有时也有闪光现象,这又怎样解释呢?

有科学家认为,这样的闪光是月球在排除废气,在很多环形山附近,都含有放射性元素气体,每隔一段时间就要排放一次,就像月球在“打嗝”一样。而根据探测数据,月面闪光最频繁的地方,确实也是月球“打嗝”最频繁的区域。

从2005年开始,美国宇航局开始用仪器记录月面闪光,几年来已经拍到了300多次。2008年,美国宇航局专家经研究提出,月面闪光其实是流星撞击引发的爆炸。

也许,月面闪光现象本身非常复杂,不只是一种原因引起的。随着研究的深入,这些闪光的真相一定会浮出水面。

月球背面到底有什么?

亿万年来,月亮朝向我们的面容亘古不变。而月球背面到底有什么,一直是个谜。直到1959年,苏联的“月球”3号探测器才揭开了月球背面的神秘面纱:那里布满较高的山脉、悬崖,而月球正面在总体上比较低平。

据测量,月球背面的海拔高出月球平均海拔约1900米。

有爱好者猜想:很可能远古时期的地球拥有两个月亮,一个是我们今天看到的月球,另一个非常微小,位于地球和大月亮的一个引力平衡位置(拉格郎日点)上。三者形成了一个稳定的等边三角形。后来,它们的轨道位置失去稳定,两个月亮发生了灾难性的碰撞,从而形成了怪异的月背。

这场撞击在大月亮表面上形成了大量的物质飞溅,覆盖了数十公里厚的尘埃层,从而使月亮的一面比另一面更为平坦。与此同时,巨大的碰撞还会压扁月表下的岩浆洋,将大量的磷、稀土金属,放射性钾、铀、钍等元素高度集中在一起。

月球上究竟有没有水

1961年,美国科学家肯里斯·沃森等人提出,月球极地一些撞击坑底部,因处于太阳照射不到的永久阴影区,温度常年维持在零下230℃左右。原始月球脱气作用产生的水,以及彗星撞击月球携带至月表来源的水,在这样的低温条件下,很可能会以水冰的形式长期保存下来。

遗憾的是,在月球水冰设想提出30余年间,无论是早期的绕月探测器、不载人的着陆探测器,以及“阿波罗”载人登月实地考察,还是月球样品和月球陨石在实验室内研究,都没有找到有水冰的确切证据。因此,大多数科学家认为,月球表面不存在任何形式的水。

第13节火星上有生命吗

18、19世纪,那时的科学技术不够发达,人们通过肉眼或简陋的望远镜观测火星得出火星上存在海洋、陆地、运河甚至存在火星人的结论。

1877年,天文学家斯基帕雷利宣布,他观测到火星上有“运河”。后来有人想象说这是“火星人”为了利用两极冰雪而开凿的,并画出了“运河”河床的详图。

1924年8月下旬,火星与地球相距最近,仅5600万公里。美国科学家抓住这一机会,进行考察。负责这一计划的阿姆哈斯特大学天文学家迪皮德·特德,要求所有发射强电波的电台停止广播3天多。在这期间,美国海军接收到一种奇怪电波,无法破译。有人认为,这电波来自火星。是否确实如此?如果电波的确来自火星,那又表示什么意思?这可难住了许多科学家。

为了进一步了解火星,从1964年到1977年,美国向火星发射了“水手号”和“海盗号”两个系列共8个探测器。1971年11月,“水手号”对火星全部表面进行了高分辨率照相,发现所谓“运河”只是一些天然河床。这些已经干涸的河床最长的约1500公里,最宽的约60公里。

从收集到的火星大气样品中发现,火星大气除含有95%的二氧化碳、2。5%的氮和1。5%的氩以外,还有微量的氧等成分。这似乎为生命存在提供了可能。可是大气中缺少水蒸汽。因此有些科学家认为,液态水对生命来说是不可缺少的,而火星上非常干燥,没有液态水,因此不可能存在生命;有些科学家却认为,也许火星上的生命是以另外一种方式生存。不过,科学家对两艘飞船取回的土壤样品进行培养,结果确认至少在飞船降落的地方没有生命。

可是,在此后美国科学家发现:火星上有两个“大绿洲”,直径分别为640公里和1100公里。从各种收集到的资料分析,火星赤道区两处地方有水分蒸发出来。因此他们断言火星上有地下水。这么说来,至今还不能断定火星上是否存在生命。

第13节火星的起源

火星是太阳系类地行星中最年轻的一个星球,根据简易论轨道定律,原始的火星是小行星带里一颗质量最大的小行星,由于在质量上占有优势,其它质量小的小行星逐步与它发生碰撞,最后就合并演化成了大行星。

根据太阳系类地行星的演化规律,火星的年龄应为30亿年左右,其中约有15亿年是在小行星带里度过的,真正成为火星的年龄不超过20亿年,为传统年龄的一半一下。

肉眼看去,火星是一颗引人注目的火红色星,它缓慢地穿行于众星之间,在地球上看,它时而顺行时而逆行,而且亮度也常有变化,最暗时视星等为+1。5,最亮时比天狼星还亮得多,达到-2。9。由于火星荧荧如火,亮度经常变化,位置也不固定,所以中国古代称火星为“荧惑”。而在古罗马神话中,则把火星比喻为身披盔甲浑身是血的战神“玛尔斯”。在希腊神话中,火星同样被看做是战神“阿瑞斯”。

火星沙尘暴之谜

人类通过“水手9号”和“海盗号”探测器观测到火星上巨大的沙尘暴,而且“全球勘探者”也于2001年观测到几乎覆盖火星的大规模沙尘暴。大规模沙尘暴大多是在南半球的冬春两季频繁发生。

例如2001年6月发生的一场沙尘暴。一开始只是南半球赫拉斯盆地上空的一团尘云,接着它的体积稍微有所增大,但是到了6月27日那天,风暴开始肆虐,尘云也急速膨胀起来。到了7月初,尘云已扩散到盆地之外,并蔓延到整个火星上空。沙尘暴直到9月底才结束,但是卷起在高层的沙尘还照样浮游在大气中,所以到11月火星看上去还是朦胧不清。火星的大气很稀薄,只有地球的十几分之一。从理论上讲,大气大循环模型所表现的大规模的风,按火星上那样的条件不能轻易地刮起来,所以欲从表面扬起沙尘是困难的,尽管如此,实际上大规模沙尘暴还是发生了。这是为什么呢?

第14节木星未解之谜

木星是太阳系从内向外的第五颗行星,亦为太阳系中体积最大、自转最快的行星。木星的直径为地球的11倍,质量为地球的318倍,体积为地球的1300多倍,平均密度比地球低很多。这是因为木星的结构与地球有很大差别,它是一颗基本上由气体组成的行星,其中约75%是氢,25%是氦,还有微量的甲烷、水、氨和岩石。

木星的大气层厚几千千米,而且密度比地球大气高得多。木星大气的顶层密布着甲烷、氨等构成的云,因此是不透明的。我们看到的木星表面,就是这一云层,“伽利略”号到达木星上空之后,曾经把一个大气探测器投入到木星的云层,让它在木星大气层内徐徐降落,很可惜,这个大气探测器只深入到云层下150千米处,就被木星大气巨大压力压坏了,关于木星更深处的情况,我们至今还没有任何直接的观测数据。

美国科学家英格索尔说:“我们非常想知道木星的内部结构象什么样子。”他说,木星位于浓厚大气层下面的“核心”可以分为两个层次,里面的一层由岩石、金属和液态水组成,大小不超过10%;外面的一层是液态金属氢层,大小或许超过80%。

木星为什么有大红斑

木星是太阳系星之冠,它的直径达14。28万千米,体积是地球的1316倍,质量是地球的318倍。从地球上看木星,总放射着金色的光芒。表面有许多连绵不断而明亮的条纹,以及奇妙的大红斑点。

地球人观测位于木星南半球的大红斑,已经有300多年了。大红斑差不多有两个地球那么大。

大红斑是反时针旋转的高度压云形成的巨大旋涡。它之所以呈现红色,是因为云下层的磷化氢被搬运到上空,受到太阳紫外线照射而转化为磷的缘故。大红斑是如何形成的呢?目前科学家还不清楚。

为解开木星之谜,美国于1989年10月18日发射了“伽利略”木星探测器,开始了对木星的专门探索。“伽利略”木星探测器对科学界意义重大,因为科学家认为,了解木星有助于揭开行星系统的起源之谜,找到太阳系形成和演化的模型。

1994年7月22日,“伽利略”到达距木星一亿多公里的地方,观测到了苏梅克-列维9号彗星的碎片与木星相撞的壮观景象,并发回了第一张相撞的图像。它还捕捉到最后一块彗星碎片撞击木星的情景。这在当时轰动了全球。

1998年10月,“伽利略”发现木星的两颗卫星上存在海洋,因而很可能有生命。

第15节金星上有生命吗?

一般人们认为,金星地表温度太高,大气压力也太大,大气中含有大量极具腐蚀性的酸蒸气,不适合生命的存在。但美国得克萨斯州大学的一个研究小组动摇了这一结论。他们的研究表明,金星实际上可能有生命。

他们发现金星大气里有神秘的斑块在旋转,经过分析,认为这些斑块可能是细菌群体。这些微生物云可能在金星大气50公里上空的云中生存着,因为这儿的环境相对柔和,有水滴存在,温度是70℃,大气类似地球。他们在分析以往探测器的资料之后,发现金星上出现了化学上的怪事,只能用有活的微生物存在来解释。他们原本期望在这些资料里找到大量由太阳光和闪电造成的一氧化碳,结果发现了硫化氢和二氧化硫,这两种气体一般不会一起被发现,除非有某种东西在产生它们。他们也发现了硫化碳酰,这是一种很难通过无机化学方式产生的气体,一般认为它的出现和活的有机体有关。

因此他们分析金星上可能有一种我们还不知道的产生氢和硫化碳酰的方法,但产生这二者都需要催化剂。在地球上最有效的催化剂就是微生物。他们认为这些微生物可能利用太阳的紫外光作为能源,这就可以解释为什么在金星的紫外图像上存在着这些奇怪的暗斑了。尽管如此,许多科学家还是怀疑他们的结论。因此,需要对金星大气进行深入的探测才能得到某种可靠的答案。

为什么金星的大气层含有那么多的二氧化碳?

二氧化碳是金星大气层的主要成分,占96%,而地球大气中的二氧化碳只占0。033%。地球大气中一度存在的二氧化碳,现在几乎全部禁锢在碳酸盐岩石(如石灰石)中,其数量与金星大气中的二氧化碳数量相当。为什么金星的大气层中的二氧化碳一直以气态形式存在于大气层中呢?两个原本性质相近的行星又何以演化为南辕北辙的两种世界?金星快车的任务之一正是要为我们解开这个谜。

金星历史上曾经有液体海洋吗?

有一种理论认为,金星曾经比较冷,有过海洋。在金星演变的某个时期,温度升高,逐渐蒸发海洋。水分蒸发进入上层大气,在那里被太阳加热逐渐分解。其中的氢逃逸到空间。海洋中的二氧化碳逐渐进入大气中,使大气变厚,阻碍大地向太空散发热量,从而引起地面气温升高,产生温室效应。为了证实金星曾经有液体海洋的理论,需要详细探测金星大气层中氘(氢的同位素)的含量与分布。

金星大气“超旋”之谜

金星云层中自东向西刮着每秒80米至110米的大风,比地球上的台风要强得多。金星赤道自转速度为每秒1。81米,仅相当于最大风速的60分之一,故科学家们将这一疾风称为“超旋”现象。发现此现象虽已40多年,但仍是不解之谜。

在未来的金星探测中,除了考虑上述未解之谜外,关注的主要科学问题包括:

(1)氪和氙等重的惰性气体的含量,涉及到金星的起源与演变。

(2)微量气体及其同位素的含量,有助于类地行星环境的比较研究。

(3)表面性质,包括地质特征、陨石坑分布。

(4)挥发性物质在内部演变过程中的作用。

(5)金星温室效应的机制。

(6)大气层闪电。

(7)中层大气成分和动力学。

(8)热层动力学。

(9)电离层结构、成分和动力学。

金星和地球曾是“孪生姐妹”吗?

金星是人类最关心的三颗行星之一,我们所说的人类最关心的三颗行星,包括火星、土星以及金星。金星是夜空中最明亮的行星,在古代,金星如果在天黑以前出现,我们就叫它长庚星;如果在清晨出现,我们就叫它启明星。

中国科学家王思潮曾经说过,金星和地球一样,也有山,也有平原。而且金星上过去也是有海洋的。也就是说是有水的,天文学家在研究的过程中发现了海洋留下的痕迹,但是现在它上面太热了,所有的水已经被蒸发了。

根据多年的探测,科学家们发现金星和地球是双胞胎,因为金星从年龄、体积、形态到密度都与地球非常相似,诞生时的环境与地球也是一样的。金星的大小和地球比较相近,比地球稍微小一点,假如把地球比作是姐姐,那么金星就是妹妹,但这姐妹俩走上了不同的道路。本来金星也可以成为一个生命的乐园,同样,地球如果向其他方向发展,也会成为金星现在的那种状态。我们可以从孕育生命这个角度说,金星是一个失败的星球,而地球是一颗成功的星球。

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