登陆注册
9354300000019

第19章 太阳系之谜(9)

戴维斯的实验没有取得预期的结果。他失败了,但并没有灰心。他准备建立一个灵敏度更高的“陷阱”,以便用来捕捉更多的中微子。日本神冈的中微子监测器已运转了好几年;前苏联北高加索地区匹克桑河床下面的地下实验室正在进行一项非常重要的实验,它能探测到的中微子范围比前面介绍的美国和日本的要广得多;意大利罗马附近大萨索山地下实验室和加拿大布置在深2000多米镍矿井中的中微子实验室,也都在分头积极进行各具特色的实验。

我们相信,总有一天太阳中微子之谜会被揭穿,“失踪”案最后会水落石出。

扑朔迷离的“复仇星”

在天文学上,一般把围绕一个公共重心互相做环绕运动的两颗恒星称为物理双星;把看起来靠得很近,而实际上相距很远、互为独立(不做互相绕转运动)的两颗恒星称为光学双星。光学双星没有什么研究意义,而物理双星是唯一能直接求得质量的恒星,是恒星世界中很普遍的现象。

一般认为,双星和聚星(三至十几颗恒星组成的恒星系统)占恒星总数的一半多。太阳作为一颗比较典型的恒星,它是否也有自己的伴侣——伴星呢?或者说,它是否也属于一种比较特殊的物理双星呢?近几年来,这是科学家非常关心的问题,这个问题是由地球上物种绝灭问题提起来的。

随着现代考古学的进展和放射性同位素测定年代的技术应用于考古学,人们发现,在过去的6亿年中,地球上至少发生过5次大的和几次小的生物绝灭。譬如,其中主要的有5亿年前的寒武纪绝灭,导致三叶虫类从地球上消失;2.48亿年前二叠纪发生的一场最大的生物绝灭,约有90%以上的海洋生物绝种;大约在6500万年前的白垩纪,地球上的庞然大物恐龙以及70%的动植物种绝灭了。

引起这种大规模物种灭绝的原因是什么呢?有些科学家指出,这是由于地壳板块的漂移,形成大地震和造山运动,新的大陆和海洋出现,引起生态环境的变迁,物种因此而发生大规模灭绝。这个理论的问题在于,大陆板块漂移是较慢的,而且是不间断的,为什么物种大规模灭绝带有突发性,好像是“一下子”就被毁灭了呢?1977年,美国地理学家阿瓦兹与他的父亲——诺贝尔物理学奖获得者刘易斯,提出了恐龙灭绝与白垩纪末期的陨石雨有关的假说,其中提到可能有一颗小行星碰撞地球导致恐龙灭绝。

1984年,美国的两位古生物学者,对地球上物种灭绝情况做了统计分析研究。结果发现,在过去的2.5亿年中,生物灭绝似乎有一定的规律:约每隔2600万年出现一次灭绝高峰期。如此准确的周期性意味着什么呢?人们根据古生物学者推算出的生物灾难期,对地面大陨石坑形成年代进行了考察,发现在生物灾难期间形成的陨石坑,比其他年份多得多。有的天文学家认为,这可能是由于彗星周期性地轰击地球而引起的。因为,在银河系平面中,宇宙尘埃比较密集,当太阳带领太阳系全体成员经过此平面时,宇宙尘埃就会扰动彗星云,引起彗星轰击地球,导致生物的大规模灭绝。

因此,对于大多数天文学家而言,有过太阳具有伴星这样的想法是一件非常自然的事情。当人们发现天王星和海王星的运行轨道与理论计算值不符合时,曾设想在外层空间可能另有一个天体的引力在干扰天王星和海王星的运动。这个天体可能是一颗未知的大行星,也可能是太阳系的另一颗恒星——太阳伴星。

为了解释美国那两位古生物学家的发现,1984年,美国物理学家穆勒和他的同事共同提出了太阳存在着一颗伴星的假说。与此同时,另外的两位天体物理学者维特密利和杰克逊也独立地提出了几乎完全相同的假说。

穆勒在和他的同事们讨论生物周期性灭绝的问题时说:“银河系中一半以上的恒星都属于双星系统。如果太阳也属于双星,那么我们就可以很容易解决这个问题了。我们可以说,由于太阳伴星的轨道周期性地和小行星带相交,引起流星雨袭击地球。”他的同事哈特灵机一动,说:“为什么太阳不能是双星呢?同时,假设太阳的伴星轨道与彗星云相交岂不是更合理一些?”于是,他们在当天就写出了论文的草稿。他们用希腊神话中“复仇女神”的名字,把这颗推想出来的太阳伴星称为“复仇星”(Nemesis)。

前面所提到的彗星云一般称为“奥尔特云”,它是以荷兰天文学家奥尔特的名字命名的绕日运行的一团太阳系碎片,奥尔特曾认为它距离太阳15万天文单位(日地平均距离),可能是一个“彗星储库”,其中至少有1000亿颗彗星。由于太阳伴星在彗星云附近经过,使彗星运动轨道发生变化,因此引起彗星撞向地球,结果引起了生存条件的变化。穆勒说,这种彗星雨可能持续100万年。这一观点与某些古生物学家设想物种灭绝并不是那么突如其来的意见是一致的。

人们考虑到,如果太阳有伴星的话,在几千年中似乎却没有人发现过,想必它是既遥远又暗淡的天体,而且体积不大。这是很有可能的情况,因为在1982~1983年,天文学家利用红外干涉测量法,测知离太阳最近的几颗恒星都有小伴星,这种小伴星的质量仅相当于太阳质量的1/15~1/10。此外,在某些双星中,确实还有比这更小的伴星存在着。

自从太阳伴星——“复仇星”的假说公诸报端,科学家们开展了认真热烈的讨论。人们根据开普勒定律推算,若其轨道周期为2600万年,那么轨道的半长轴应该是地球轨道半长轴的88000倍,约1.4光年,即太阳伴星距太阳比任何已知恒星要近得多。

1985年,美国学者德尔斯莫在假设“复仇星”确实存在的前提下,用一种新方法算出了这颗星的轨道。他首先对最近2000万年左右脱离奥尔特云的那些彗星进行统计、调查,对126颗这样的彗星及其运动做了统计研究,断言他的统计可靠性达95%。他确定,大多数这类彗星都做反方向运动,即几乎与太阳系所有行星运动的方向相反。根据这些彗星的冲力方向算出,在不到2000万年以前,奥尔特云从某一其他天体接受到一种引力冲量。他认为,这是由一个以0.2千米/秒~0.3千米/秒速度缓慢运行的天体引起的,“复仇星是一种令人满意的解释”。

德尔斯莫根据动力学算出,“复仇星”的轨道应该与黄道几乎垂直,它目前应该接近其远日点(距太阳最远的点),而它的方向应该是离开黄极5度左右。

美国学者托贝特等计算了“复仇星”可能的轨道因星系“潮汐”——即太阳系以外的物质引力影响而产生的轨道变化。考虑到这颗星可以运行到离太阳很远的地方,很容易受到别的天体引力的影响。托贝特说,即使它原先的轨道很稳定,也不可能在从太阳系存在以来的46亿年中,轨道一直保持不变。许多研究者同意这样的看法:这颗轨道周期为2600万年的伴星的预期寿命至多为10亿年。这就意味着,它可能是在太阳形成之后很久才被太阳“俘获”的,或者就像有的科学家指出的那样:在“复仇星”刚形成时,它和太阳之间的联系要比现在紧密,其周期为100万年~500万年,后来由于其他天体的引力“牵引”而外移到现在的轨道,这种外移最终会导致它脱离太阳的引力影响。

为了寻找“复仇星”,穆勒等人用大型天文望远镜拍摄了大约5000张北半球暗星的照片。他计划,每隔一段时期拍摄一次,再比较一下哪些暗星存在较大的“自行”,它们就是“复仇星”的候选者了。如果他们在北半球找不出这样的星体,他们还将探查南半球天空。一般认为,太阳伴星应属于一种较小的恒星——红矮星。可是,目前人们还没有南半球天空的红矮星表,观测上的困难是很多的。穆勒说:“如果我们找到了一颗近似的星体,接下来事情就好办了。”一旦从大海里捞出了几枚针,要证明这确实是那枚针就不难了。

针对太阳系的现状,有一些天文学者认为,太阳伴星由于某种原因未能形成,而形成了八大行星及其卫星、小行星和彗星,等等。美国天体物理学家韦米尔和梅梯斯的研究认为,尚未发现的太阳第九颗大行星(经常写为X行星)可能是引起周期性彗星雨——生物大规模灭绝的原因。

韦米尔他们是在把前人两个设想合并到一起后,创立这种新颖的解释的。这两个设想是:在海王星轨道之外存在着X行星;以及认为在海王星之外的太阳系平面中可能有一个彗星盘或彗星带。在他们设计的一个模型中,X行星周期性地从上述彗星带近旁穿过,破坏彗星轨道,使大量彗星冲向太阳系内部。韦米尔说,这个理论的优点之一是X行星的轨道距离太阳要比“复仇星”近得多,因而将十分稳定。X行星轨道平面与太阳系平面呈45度倾角,设想它每1000年沿轨道运行一周。但是它也会受到其他行星引力的牵引而引起轨道变迁,每隔2600万年,当其运行到接近上述彗星带时,就会触发一场彗星雨。

美国科学家海尔斯综合了不规则地通过“复仇星”轨道的恒星的各种作用,估计出“复仇星”在过去的2.5亿年中,其轨道周期的变化应为15%。鉴于此,人们认为,不管是哪种情况,在“复仇星”可能的轨道上,所有的扰动都意味着天文钟的调谐并不那么精确。而如果这颗太阳伴星确实存在的话,人们不应该期望它触发彗星雨和引起大规模物种灭绝的周期十分精确。遗憾的是,至今缺乏更好的地质资料,尤其是陨石坑方面的资料。地球上的证据的不确定因素太大,以至于无法准确地说出“复仇星”天文钟的周期性能精确到什么程度。

总而言之,根据科学家们的研究推测,太阳很可能存在或有过伴星,但是要找到它并证实它,确实是一件困难的事,人们期望着科学家们早日解开这个宇宙之谜。

太阳冕洞之谜

太阳大气最外面的一层叫做日冕。冕的本意是礼帽,日冕确实像顶硕大无比的帽子,从四面八方把太阳盖得严严实实。

除非用一种专门的仪器,否则,平常我们是无法对日冕进行观测的。只有在日全食的时候,才有机会看到它数十秒或者数百秒钟。日冕一般分为内冕和外冕两部分,从空间拍摄的日冕照片上,可以看到外冕最远一直延伸出去好几十个太阳半径那么大的距离。

日冕呈现出白里透蓝的颜色,柔和、淡雅,逗人喜爱。日冕虽然不亮,但从肉眼观测或者拍下的照片来看,各处亮度还比较均匀,没有太明显的差别。可是,从空间拍下的日冕X光照片上看起来,它却是另外一个模样。其中最引人注意的是,日冕中有着大片不规则的暗黑区域,它们并不很稳定,形状时有变化,有人把它们比喻为是日冕中出现的“洞”,冕洞的名称就是这么来的。说实在的,“冕洞”这个名字并不恰当,因为它基本上都是长条形的,有时从太阳的南极或者北极,一直伸展到赤道附近,长好几十万千米。从X射线的角度来看,说它是“洞”还勉强可以,冕洞里确实是“空洞洞”的,穿过冕洞可以直接看到光球,光球是完全不发射X射线的,所以在X光照片上,冕洞表现为暗黑色的一片,看起来像是好端端的一个圆面上,被涂黑了一大片。

我们都有这样的生活体验:风从东面吹来的时候,树叶、炊烟以及我们的衣服和长发,都向相反的西面飘起来。天文学家们从彗星尾巴老是背着太阳这一点得到启发,猜测太阳是不是也刮“风”?当然,这风指的是从太阳向外抛射出来的带电的物质粒子等。正式提出“太阳风”的名称并得到确认,那是20世纪50年代的事。

太阳风是从太阳面上什么地方往外吹出来的呢?这个问题一开始没有得到圆满的解释。

在20世纪30年代之前,科学家们惊奇地发现,某些磁暴——地球磁场的强烈骚动是周期性的,每隔一定的周期就重复出现,周期是27日。显然,产生这种磁暴的原因也应该具有27日的周期。科学家们很自然地想到了太阳,它赤道部分的会合周期也是27日,可见这两者之间存在着某种关系。

周期性发生的磁暴与太阳赤道部分的哪些区域有关呢?这是些什么样的区域呢?多少年来,一直没有人能说清楚。这些神秘的区域被叫做“M区”,但谁也没有在观测中发现过M区。

在对冕洞的探讨和研究过程中,天文学家们找到了根据而恍然大悟:40多年来踏破铁鞋无觅处的M区,原来就是太阳赤道部分的冕洞,从它那里使劲地往外“吹”的带电物质粒子,就是好几百年“视而不见”的太阳风。

冕洞、M区、太阳风,三者合一,不仅解释了一直存在的一些疑难问题,也推动了科学家们去进一步探讨由日冕和冕洞反映出来的新现象。

20世纪60年代以后,一系列的空间探测器为我们取得了大量的有关日冕和冕洞的第一手资料。尤其是“天空实验室”的发射成功,在其从1973年5月~1979年6月运行期间,特别是三次载人飞行期间,主要的观测对象就是太阳,总共拍摄了18万多张珍贵的太阳照片,为我们深入认识太阳和日冕做出了贡献。

同类推荐
  • 黑熊舞蹈家

    黑熊舞蹈家

    沈石溪的《黑熊舞蹈家》是一本中篇故事集。收录了六只熊的故事和两只狮子的故事。其中《母熊大白掌》描写了主人公“我”与猎户亢浪隆在捕猎母熊大白掌的过程中,亲眼目睹大白掌为救小熊仔不惜粉身碎骨的气概,作者对母熊大巴掌在生死存亡关头的细致描写让人深受震撼,使人深刻反省猎杀动物这种用生命作赌注的残忍游戏。
  • 青少年应该知道的电子生化人

    青少年应该知道的电子生化人

    本文从计算机,电子元件入手,以高端生化技术以及先进的科技理念为基础,详细阐述了电子生化人的基本概念、特征、构造原理与人类的关系,未来的发展前景以及给社会带来的影响等。
  • 神扇军师

    神扇军师

    民间文学是中华民族文化之根,是一座绚丽的文学宝库,珍藏着浩如烟海的内容健康、纯朴乐观、形式丰富多彩的文学瑰宝。它植根于民间,融幽黙、风趣、机智、巧合等元素于一体,以其通俗易懂上口易记而得以广泛流传。它源远流长,在某种程度上,它给正史以弥补,给名著的孕育奉献了营养,如《西游记》、《三国演义》、《水浒》,基本上都是先有零散传说而后成书。民间文学作品的内容大多以扬善惩恶为主,催人奋进,积极向上,并以古朴纯真的艺术手段,反映人民群众的现实生活、理想和追求。如果没有了它,人类将失去多少童真的回忆;爱祖国爱家乡将会缺少实际可感的具体内容;人类的欢乐、悲伤也将变得平淡……
  • 老鼠画廊奇案(课外侦探组·番外版)

    老鼠画廊奇案(课外侦探组·番外版)

    本书是中国的名侦探柯南系列。小主人公米多西、欧木棋和马威卡三人同第九探案组的表姐麦洁一起,对种种诡异的案件进行了细致调查。凶手是如何嫁祸《韩林的自画像》而逍遥法外的?高空表演的小丑为什么系有保险绳却不幸坠亡?进行全国巡演的天才琴童为何突然失踪?为什么档案室恰巧被雷电击中着火,而其他科室安然无恙?一切的悬疑和罪犯的诡计都没有逃过课外侦探组的缜密推理。这本书可以锻炼读者的逻辑思维能力和推理能力,并使读者的知识面得到扩大。
  • 笠翁对韵

    笠翁对韵

    《笠翁对韵》是从前人们学习写作近体诗、词,用来熟悉对仗、用韵、组织词语的启蒙读物。作者李渔,号笠翁,因此叫《笠翁对韵》。全书分为上下卷。按韵分编,包罗天文、地理、花木、鸟兽、人物、器物等的虚实应对。从单字对到双字对,三字对、五字对、七字对到十一字对,声韵协调,琅琅上口,从中得到语音、词汇、修辞的训练。从单字到多字的层层属对,读起来,如唱歌般。较之其他全用三言、四言句式更见韵味。
热门推荐
  • 火影重生六道

    火影重生六道

    在火影世界中六道重生在了鸣轩身上,会给火影世界带来什么样的变化呢?大家敬请期待!
  • 武书生

    武书生

    我为书生,舞长笔在手,以笔为枪,执笔即断剑;我为书生,藏古书于心,以书弄文,翻书即破武。我为书生,虽生于书香豪门,愿死于战场江湖。
  • 冬暖夏情

    冬暖夏情

    有一个人在寒冬,有一个人在盛夏。感动或是心动。再见或者不见,我都感谢青春有你,毕竟那些真心不是假意。
  • 虚妄之塔

    虚妄之塔

    世界的绝对和平已经持续了四百年,人类为了追求更多的力量建立了通天塔,然而当离天穹只有一步之遥的时候,人们才发现,那虚妄的傲慢不过是自寻死路···这个故事的世界观比较大,构思上更倾向于奇幻和科幻的结合。这是一个内容比较复古的小说,没有穿越,没有YY,没有龙傲天,也没有升级打怪。不会拖沓剧情,不会开后宫,不会在你的意料之中。这会是一部英雄的传说史诗,是人在生存中思考与奋斗的故事。
  • 死亡灵魂

    死亡灵魂

    有人说:鬼魅,你信就有,不信就无。我想说:信与不信,且看我一一道来!······(ps:新书期间,希望各位书迷朋友们多多支持,送票,收藏,点赞,打赏,希蕊LI不胜感激!)
  • 醉倾诗情

    醉倾诗情

    醉倾诗情红鬓诗莲同一月,叶落残花梦笔寒。夜辱诗情与心落,执念惜是泪嫣然。(轻歌,是一首愉快的歌曲,离忘,又是谁的心生。枫秋飘落,是亦然的景色,困惑生死,便又是迷人的芳香。诗,是清淡的茶水,情,是夜里的星光。以诗之茗,作首一曲,以情之烬,倾尽荒亡。夜里吟诗谈情,如有甚意,便命为……夜诗情。)
  • TFBOYS之不凡爱恋

    TFBOYS之不凡爱恋

    这是一本关于TFBOYS的小说,(不想看的,不愿意看的可以不看,特别是黑粉!)剧情三小只就是扮演生活中的角色,然后会有三个女主虽然,三个女主的身份都很扯淡,但是也是剧情需要
  • 被免费午餐

    被免费午餐

    《被免费午餐》是湖北作家邵火焰的第一部小说作品集,收录了作者2009年和2010年发表在《读者》、《长江文艺》、《小小说选刊》、《微型小说选刊》、《杂文选刊》、《羊城晚报》等多家报刊上的100篇作品。
  • 总裁潜规则:宝贝,女一号归你

    总裁潜规则:宝贝,女一号归你

    “想要当女一号么?”“想啊!”“知道潜规则么?”某总裁坏笑。女人瞬间变脸:“呃呵呵,你可以滚了!”“正好,和我一起滚吧!”某总裁抱起女人,往床-上滚去,女人吃干抹净。某总裁干完坏事后,拿粗手机:“从现在开始!所有电视剧,电影的女一号,都有孟梦来演!”哇靠!第一次见潜规则有这么好的待遇!(本文是宠文噢!)
  • 海语者

    海语者

    无限的海洋中孕育着无数的生命,其中有无数美丽而坚韧的生命。然而这同时也是弱肉强食,遍布危机的世界,在要遥远的东海海底生活着美丽而智慧的鲛人种群。而他,蓝波正是其中的一个,为了追查母亲的死亡真相,踏上了一段艰难而美丽的旅程,其中各种艰险,只有自己和伙伴来分享。是的,也许他不热血,不传奇,只是,当一路走下来,看着明天,一定,一定会有新的力量!