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第3章 太空环境知识(3)

恒星运动的方向也各不相同。如天狼星以8千米/秒的速度直奔地球,织女星的速度更快:14千米/秒;牛郎星比人造卫星、宇宙火箭还快好几倍:26千米/秒。相反,猎户座的参宿七,却以21千米/秒的速度飞离地球;御夫座的五车二逃得更快:30千米/秒;金牛星座的毕宿五比五车二速度还快:54千米/秒。这些恒星离地球越来越远。然而,它们的运动速度还不算快,天鹅星座中有颗星,其运动速度竟然高达583千米/秒。

恒星有如此快得惊人的速度,为什么我们看似不动呢?

这是因为宇宙太大太大了。在这硕大无比的天球上,我们肉眼可见的恒星每年自行(即恒星在天球的位移速度)不到0″。在天文学家已测量过的20余万颗恒星中,被人们称之为“飞星”的蛇夫座巴纳德星,其自行最大,也不过每年10″51。它在天球上移动1°需要350年。

另外,恒星离我们太遥远,看上去总是一个点,使我们感觉不到它在运动。就如同我们虽都知道飞机速度比汽车快。可是我们总觉得从身边飞驰而过的汽车比高空中缓缓飞行的飞机要快得多是一个道理。再加上恒星运动的方向四面八方,我们地球又随着太阳在在银河中不停地运动着。正是这种种原因,使得我们的祖先,乃至于我们都错把“动”星当“恒”星了。

有关陨石的问题

相传18世纪,有几个农民带着陨石到法兰西科学院,却被彬彬有礼地拒之门外,因为谁也不信这些“来自天上的石头”的故事,反而斥之为“迷信”。

1807年,美国有两名学者报道说,亲眼目睹了一次星陨,可当时的美国总统杰克逊却宁可相信这两位学者是在撒谎,也不愿承认石头会从天降。

直到19世纪30年代一场狮子座流星雨才把西方人惊醒而正视这“天外来客”——陨石的客观存在。

而我们中国却是记载陨石最早的国家,史料中陨石的记载至少有351次之多,其中最早的一次陨石记载距今3791年,这些珍贵的资料为人类研究“天外飞来石”作出了重大贡献。

陨石主要有三类:石陨石、铁陨石、石铁陨石。此外还有罕见的玻璃陨石和冰陨石。

经天文学家测定,陨石年龄基本与地球的年龄一致,大约为46亿年。但是,在这漫长的岁月里,由于地球内部物质运动等原因,地球形成初期的物质或已不存在,或深埋在地核中。地球的原始面貌局限性发生了惊人的变化。

而陨石却不同,它体积小,没有地球的巨大变迁,仍保持着初形成时的真面目。所以,陨石为研究地球的演变过程提供了宝贵依据。

地球和太阳系中其他天体又都是同时从原始星云凝聚、演变而来的,陨石也就自然成了太阳星云的考古标本,它能为研究太阳系的形成和演化提供难得的信息。

科学家们还从陨石中发现了氨基酸和其他有机物,而氨基酸正是组成生命的基本单位——蛋白质的主要成分。因此,陨石又可以给我们探索生命的起源和发展提供线索和启发。

陨石的前身——流星体长期在太阳系空间遨游,宇宙间的核反应、宇宙射线等都在它身上留下了不可磨灭的烙印。这将有助于我们揭示周围空间许许多多的不解之谜,如化学元素的起源,月球上环形山的形成等,还能为人类航天飞行领域提供有价值的材料和重要线索。

总之,陨石是人类能拿来考察的唯一地外物质,研究它由什么物质构成,结构是什么?怎样形成的?又是如何演化的?这对天体史、地球史、生物史以及天体物理学、天体化学学、高能物理学和宇宙空间科学等方面的研究都有极其重要的价值。

“天外来客”陨石不愧是珍贵的天体标本。

探索地球以外的文明

在地球之外,是否存在着类似人类的智慧生物外星人(简称ET),这是科学家们多年来争论不休的一个问题。古代人认为月球上住着“嫦娥”,在阿波罗载人登月之后彻底被否定。长期以来,人们认为金星和地球大小差不多,还有大气,应该是个有生命的星体。可是,金星所发出的射电波表明,它表面温度远远高于水的沸点。人们又设想这是金星高层大气的温度,而金星表面温度可能是生命经受得住的。可是,1962年12月发射的美国金星探测器“水手2号”的扫描表明,金星表面温度高达500℃,所有的水都成了云。过去还认为火星有大气,有足够的水,温度“宜人”,上面存在生命的可能性,曾经使全世界兴奋了差不多一个世纪。但是,这个希望也开始破灭了。

1964年11月28日发射的“水手4号”火星探测器发回的照片表明,火星大气历来稀薄干燥,1969年的一次更细致的“飞近考察”进一步证实,火星大气比以前认为的还要薄,温度也更低。火星以外的行星或卫星、小行星,条件更为严酷。这样,可以断言,在太阳系里大概只有地球上有生命了。

然而,宇宙无限大,恒星何其多,有生命的行星不可能只有地球一个。

1959年,美国康奈尔大学的天文学家德雷克,把位于西弗吉尼亚州格林班均的射电望远镜指向太阳附近的两颗恒星——江波座的E星和鲸鱼座的T星,搜寻目标是21厘米波长的无线电波。这是星际间氢原子辐射的电磁波的波长。

德雷克的这个实验被命名为“奥兹玛”计划,但最终也无效果。前苏联高尔基市的电波物理研究所也曾进行了同样的探索,并且用这种方法调查了太阳附近的几百颗恒星。1971年由NASA(美国宇航局)的爱姆兹研究所提出的“独眼巨人”计划在美国立案。这个计划的主要内容是:把1000个直径有100米的射电望远镜,一个挨一个地按圆形排列,用20~30年时间调查100光年以内的所有恒星。这种巨大射电望远镜的设想,终因耗资惊人而被搁浅。

1974年,德雷克尝试从地球向ET发电报,所使用的发报机是属于阿雷西博天文台的世界上最大的305米射电望远镜。电报用数学语言编写,是用0和1的二进制符号表示的1679个信号。这封电报发给距离地球11光年的武仙座球状星团。发射时波束所含的有效能量,大约为全地球电力总功率的10倍。德雷克说:“有3分钟时间,我们是银河系中最亮的星。”这些实验虽未取得任何成果,但是科学家们并不灰心。

1985年9月29日,波士顿市郊外哈佛大学橡树岭观测所的探索ET的专用天线完成了。这个天线具有在短时间内捕捉840万个波长的射电波的能力。这个天线的设计者哈佛大学物理学教授波尔·霍罗威茨还研制出像旅行箱那么大的非常精巧的接收装置。移动这个装置,使之与世界各地的射电望远镜相连接,倾听来自所有天体的信号。不仅NASA开始了新的探测计划,以日本野山宇宙射电观测所为代表的世界各主要天文台也拟定了探索ET的计划。科学家们确信:只要地球外有文明存在,总有一天,不是我们发现他们,就是他们发现我们。

有关人类移居其他星球的问题

对于我们地球上的人类来说,除了地球以外,在茫茫的宇宙里,是否还存在更美好的生活环境?人类能否迁居到其他星球上去呢?这是一个很吸引人的问题。

我们知道,人类生存繁衍的环境,只能是在恒星周围适当距离处的行星上。现代科学已证明:太阳系中的其他行星上,不具备地球上动植物生存的条件,因此,现在还看不到人类迁居这些星球的现实前景。

除太阳系外,离我们最近的恒星是比邻星,它到地球的距离为422光年。距离如此遥远,连它周围有没有行星都不知道,当然谈不上向它周围移民的问题。

根据现代天文学知识,有人估计,在我们银河系的1000多亿颗恒星里,可能有上百万颗恒星周围有智慧生命存在。假设这种推想符合实际,则平均每两颗这样的恒星之间将有几百光年的距离,要想迁居到那么远的距离去,有许多尚待解决的问题。

首先是目标问题:距离如此遥远,如何知道哪里确有适于人类生活的自然环境?即使已确定某个星球有智慧生命存在,并且同他们取得了通讯联系,但由于是在不同的环境里演化而成的高等动物,适于他们生存繁衍的自然环境很可能不适于我们人类生存。

其次是交通问题:假定知道几百光年处有一颗行星适合人类迁居,要迁到这么远的距离去,人类目前掌握的科学技术还远远不能解决交通问题。如果用每秒167千米的第三宇宙速度飞行,则需数百万以至数千万年才能达到。这样的旅行,对于人类寿命仍是不可能的事。

第三是安全问题:即使将来能使飞船的速度接近光速,但这样高速飞行,安全仍是一个大问题,根据安装在“先驱者”上的流星检测器的记录,在太阳系里飞行,每个月约经受10次穿透性的撞击,如果接近光速飞行,经受的撞击将会多得多。太阳系外的情况如何,还不得而知。各种大小的天体以近乎光速的速度与飞船撞击,对飞船上的人来说,将是致命的危险,而且无法躲避。

第四是生活问题:离开了太阳系,飞船将在漫漫长夜里飞行,飞行时间最少是几年。飞船上的人即使从地球上带了足够的空气、水和食物,能维持路上的生活。但迁居到外星球上,就要靠那里的物质来维持生活。由于条件演化过程与地球不同,其生活结构很可能与地球上的不同,那里的食物我们人类不一定能吃。从地球上带去的农作物种子,能否成长结果,都是问题。

第五是物理化学环境问题:我们人类是在地球上演化出来的,一切生理机能都与地球上的物理化学环境相适应。物理化学环境变化了就会引起生理变化,甚至会导致死亡。例如,温度变化几度,能够适应;但变化几百度,就不能适应了。要求最高的可能是大气,因为人3~5分钟不呼吸就要死亡。

人体整个表面都要与大气接触,大气中有害气体达到百万分之一,就会对人类产生危害,对农作物危害也很大。因此,即使有智慧生命存在的行星在银河系里有100万颗,能否有一颗其大气成分与地球大气的差别达到环境保护的安全标准,恐怕还很成问题。

通观以上分析可见,已知天体的自然环境并不适宜人类的生存,如不首先改变那里的环境,人类是无法迁居的。