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第14章 太阳系之谜(4)

金星上真的有海吗?它又是怎样形成的呢?

因金星同地球有相似的自然条件,大小、质量和密度都差不多,同时还有含水汽的大气。所以人们推测,金星上可能有大海,如果有大海的话,就可能有生物存在。

在20世纪70年代,前苏联的“金星号”系列飞船在金星上着陆,推翻了金星上有大海的假说。尽管金星上有许多与地球相似的地貌,如平原、峡谷、高山、沙漠。

尽管如此,人们对金星上的大海并不死心,到了20世纪80年代,这一问题又被提出来了。

美国科学家认为金星上确实存在过大海,不过后来又消失了。究其消失的原因,却没有统一的答案。

有的科学家认为,可能是太阳光将金星上的水蒸气分解为氢和氧,氢气因重量轻而纷纷背叛了金星。

还有人认为,在金星的早期,它的内部曾散发像一氧化碳那样的还原气体,由于这些气体与水的相互作用,把水分消耗掉了。

甚至还有科学家主张,可能是由于金星上大量的火山爆发,大海被炽热的岩浆烤干了。还有一种可能是,水源来自金星内部,后来又重新归还原处。

近来,美国科学家又提出了新的看法。他们认为,太阳的早年并不像现在这样亮和热,太阳每秒的辐射热量要比现在少30%,金星的气候也就不像现在这样热了。有了适宜的气候,大海也就应运而生,生物也就有可能在大海里繁衍生息。可后来,太阳异常地热了起来,加上金星一天等于地球117天的缓慢运转。经不起烈日的酷晒,金星上的大海就这样被烤干了。

这种观点又在发表不久后被推翻,因为后来又有人对金星大海提出了不同的看法。有人认为,金星根本就不曾存在过大海,经金星探测器的探测表明,金星大气是由不断进入大气层的彗星核造成的。1986年空间飞船通对哈雷彗星的探测表明,彗星核的主要成分是冰水。

究竟,金星上有没有过大海?它是怎么形成的?又是怎么消亡的?看来金星大海问题又成了一个意见不统一的未解之谜。

卫星最多的行星——木星

木星堪称太阳系内第一大家族,至少有58颗卫星环绕在周围,而且它的这些卫星大多都是近来几年才发现的。木星4颗最大的卫星,最早由伽利略于17世纪发现,技术的发展,使得科学家们在太阳系行星周围观测到的卫星数量不断增多。土星曾经被认为是太阳系中卫星总数最多的行星,目前已知的土星卫星有30颗,但是它最终还是将这一名号拱手让给了木星。

木星是太阳系中最惹人注目的一颗行星,它因为个儿最大而位居大行星八兄弟中老大的地位。它的亮度仅次于金星。中国古代把它叫作“岁星”,用它来纪年,因为人们已经知道它的公转周期近于12年。

木星直径约为14.3万千米,是地球直径的11.25倍,体积为地球的1316倍,而质量为所有其他行星的2.5倍。木星的平均密度相当低,仅1.33克/立方厘米。其绕太阳公转一周约12年,而自转一周仅要约10小时。由于它自转太快,致使星体变扁,其赤道半径与极半径相差5000千米之多。木星没有固体外壳,它是一颗由液态氢组成的液态星球。

木星内部是由铁和硅组成的固体核,称为木星核,温度高达30000摄氏度。木星核的外部绝大部分是氢,液态的氢分子层与液态的金属层合称为木星幔。木星幔的外面是木星的大气层,其大气厚度有1000千米,几乎全由氢和氦构成,只有微量的甲烷、氨和水汽。木星大气中的甲烷具有吸收紫外线的作用。木星大气中还有十分强烈和频繁的闪电现象,平均每年约有250次。木星大气浓密,有一系列与赤道平行的明暗交替分布的云带,亮区的云层由氨冰组成,颜色鲜明,叫作带;暗区的云层由氨化物组成,叫作带纹。氨化物有各种颜色:白色、橙色、褐色,但大部分是红棕色。

木星大红斑之谜

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。

大红斑是由反时针旋转的高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升到上空,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过程。

1994年7月22日,“伽利略”到达距木星l亿多千米的地方,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。

大红斑是木星大气的形态,就像地球空中的云彩。科学家利用大红斑准确地测量出木星自转的周期。人们还在观测中发现,大红斑的颜色有时很浓,有时较淡,淡得人们只能隐约看到它的轮廓。大红斑在纬度方向上还有漂移运动,因此大红斑不是固态的物质。

科学家观测发现,大红斑是一个庞大的气旋风暴,类似于地球上的台风,也类似火星上的尘暴,但它的规模要大得多,持续时间也长得多。除了大红斑之外,木星上还存在一些小红斑。

关于大红斑的成分,有人认为,上升的气流形成云后,云层中的放电现象造成了大红斑。也有人推测,大红斑呈红色是由于气流中有红磷化合物的原因。大红斑的形成原因到底是什么,科学家一直争论不休。

木星大黑斑之谜

一个多世纪以来,木星中部的大红斑一直被认为是木星上面积最大的特征区域,如今,大红斑将不再独自称雄,人们在木星北极又发现了大黑斑。

美国喷气推进实验室的研究人员在1997年就已经注意到了木星大黑斑。当时,在一张由哈勃空间望远镜拍摄到的木星紫外线照片上,他们就注意到了一块黑云。

2000年“卡西尼”号太空探测器经过木星北极上空。起初,“卡西尼”拍摄到的也只是通常的北极云,没有什么特殊的东西。然后,黑斑浮现出来了。在几个星期之内,“卡西尼”号太空探测器的紫外线照相机观测到黑斑在不断地扩大,达到和大红斑一样的大小。它盘旋着,变化着形状,逐渐变暗,直到“卡西尼”远离木星。

短暂的大黑斑说明了为什么哈勃空间望远镜只观测到一次。如果“卡西尼”早到或者迟到两个月,也许就什么也看不到了。这次“卡西尼”获得了整整11个星期的观测资料,从中可以得出一些结论:大黑斑与大红斑完全不一样。大红斑的根基很深,是一个高压暴系统。其根源远在表面云顶之下的对流层。而大黑斑看起来则很浅,只限于发生在上面的同温层。由此,科学家推论,大黑斑可能只是木星北极光的一种副产品。

木星的北极光和地球的北极光原理一样,当有电子或离子雨落到极区的时候,就会使被它们击中的大气发出辉光。只是木星的北极光强度要比地球上的强千百倍。而且,在地球上,极光常常是由太阳风粒子激发的。太阳风当然也可以在木星激发极光,但其实木星本身就会使北极光非常活跃。

在卡西尼拍摄到的彩色图中,木星只是中央的小黑点。在太阳系中,木星磁层可算得上最大,甚至比太阳本身还要大。木星的磁场容纳了大量带电粒子,这些带电粒子多来自火山爆发。木星的大卫星木卫一上面就有很多活火山。火山喷发的热气体中有很多带电的硫离子和氧离子,它们充斥了木星的磁层。当木星本身和它的磁场以11小时的周期自转的时候,就会使这些带电粒子向极区加速。因此木星上的极光总是活跃的。

那么,现在的大黑斑又是怎么回事呢?

研究人员认为,撞击木星大气的高能带电粒子不仅会激发极光,还会击碎大气中的甲烷。木星上的甲烷比地球上要多得多。碎裂了的甲烷会与大气中的氢结合而形成乙炔。乙炔又会与大气中的碳氢化合物分子结合,产生更复杂的分子。最后,这些分子会浓聚成黑色的小滴。大黑斑也就是由这些飘浮在同温层顶上的、富含碳和氢的黑色小滴形成的薄雾。这样一层薄雾在紫外线照片中会变得明显,因为碳和氢的黑色小滴会强烈地吸收紫外线辐射。

木星上的大黑斑可以告诉我们更多关于我们地球上的东西。黑斑是由极区旋涡——绕木星北极旋转的喷流——俘获的。旋涡中快速运动的风就像一堵坚实的气体墙,挡住了黑斑,使它保持在高纬度。在我们地球的极区事实上也环绕着类似的旋涡。地球的北极涡流多多少少被北极地区崎岖不平的陆地搞乱了。但是在南极的涡流就发展得比较好。它在限制南极的臭氧空洞方面看来起到了关键作用,这就像木星上北极涡流限制了大黑斑一样。

2000年底,当“卡西尼”飞越木星上空的时候,看到了增强的大黑斑,为什么却没有同时观测到强的北极光活动呢?这依然是一个谜。

最接近太阳的行星——水星

中国古代称水星为辰星。古时候西方人以为水星是两颗行星,他们在暮色中见到它时,称它为墨丘利;在晨曦中见到它时,称它为阿波罗。后来人们知道了墨丘利和阿波罗就是同一颗星,就称水星为墨丘利。墨丘利是罗马神话中专为众神传递信息的使者,他头戴插有双翅的帽子,脚蹬飞行鞋,手握魔杖,行走如飞。他神通广大,令人难以捉摸。

水星确实像墨丘利那样,行动迅速,神出鬼没,在一个半月的时间里它会沿着一段奇特的曲线,从太阳的最东边跑到最西边,平均速度为47.89千米/秒,是太阳系中运动最快的行星。

水星是最靠近太阳的行星,它与太阳的角距从不超过28度。水星绕太阳公转的轨道是个较扁的椭圆,当它在近日点和远日点时,所看到的太阳大小可差1倍多。太阳在水星天空中移动得慢极了,如果在水星上看日出,要耐着性子花上十几个小时。

水星在绕太阳公转的同时,本身也在自转。1889年,意大利天文学家夏帕里利经过对水星多年的观测,认为水星自转1周的时间和公转1周的时间都是88天。对此,人们一直深信不疑。

1965年,美国天文学家借助世界最大的射电望远镜,测量了水星两个边缘反射波间的频率差,成功地测量了水星的自转周期为58.646日,正好是水星公转周期的2/3。地球每自转一周就是一昼夜,而水星自转3周才是一昼夜。水星上一昼夜的时间,相当于地球上的176天。与此同时,水星也正好公转了两周。因此人们说水星上的一天等于两年。

由于水星在近日点时总以同一经度朝着太阳,在远日点时以相差90度的经度朝着太阳,所以水星随着经度不同而出现季节变化。

在水星上可以长时间地仔细观察日冕和色球,而不必像在地球上那样去追逐日食的瞬间,这一点令天文学家十分羡慕。然而要想到水星上去是不可能的。水星离太阳的距离是地球到太阳的l/3左右,再加上没有大气遮挡,水星上的阳光比地球赤道的阳光要强6倍,不要说人,就是一些熔点较低的金属也会熔化。

当水星走到太阳和地球之间时,我们在太阳圆面上会看到一个小黑点穿过,这种现象称为水星凌日。和日食类似,不同的是水星比月亮离地球远,视直径仅为太阳的一百九十万分之一。水星挡住太阳的面积太小了,不足以使太阳亮度减弱。因此,用肉眼是看不到水星凌日的,只能通过望远镜进行投影观测。科学家发现,水星凌日每100年平均发生13次。

在地面上观测水星,几乎看不到它的细节。1973年11月3日,美国发射了“水手”10号宇宙飞船,对水星进行近距探测。天文学家惊奇地发现,水星表面和月球表面极为相似。水星表面大大小小的环形山星罗棋布,既有高山,也有平原,还有令人胆寒的悬崖峭壁。据统计,水星上的环形山有上千个,这些环形山比月亮上的环形山的坡度平缓些。

水星上面到底有没有水呢?

其实,天文学家在探索宇宙时,水是他们非常关心的问题。水,意味着生命的保障,意味着孕育生命的可能,也有助于探索人类生命的起源,关系到人类的千秋万代。水星上残存的大气压不到地球大气的一千万亿分之一,高温、微弱的引力和强大的太阳风使气体很快地向太空逃逸。因此,科学家一直都认为水星上不会有任何形式的水。

1991年,美国科学家在对水星进行雷达回波实验时的发现改变了这一传统的观念。他们发现,从水星北极反射回来的信号特别强,这表明水星北极表面物质与其他地方不同,有很高的反射率,而水或者水冰是其中最简单的解释。在这么恶劣的水星环境下,怎么可能存在水或水冰呢?水星的自转轴几乎垂直于它的公转轨道面,水星两极一些深陷的陨石坑可能永远照不进太阳光,里面的温度可能低于-160摄氏度,因此科学家猜测,太空陨石坠落时带来的水冰或者内部挥发出来的水汽能够一直保留在水星两极一些深陷的陨石坑内,因而不会挥发到太空中。当然究竟有没有水冰,还有待于实地考察。

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