书城科普读物图说令人难解的科学之谜
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第2章 世界的起源——宇宙之谜(2)

太阳近距离地灼烤着水星,以九倍于给地球的光和热倾注于水星上,使水星面向太阳的一面,最高温度可达到400℃左右,岩石中的铅和锡都会被太阳光熔化析出,更别说生命的存在了,这里是太阳系最热的地方之一,黑墨般的天空悬挂着巨大的太阳,比地球上看到的太阳大八倍,四周寂静无声,简直像一匹炼狱。水星表面和月球一样,到处凹凸起伏,大大小小的环形山星罗棋布,悬崖峭壁耸立,长长峡谷幽深,随处可见绵延的山脉、辽阔的平原和盆地。远远看去,和月球没有什么两样。在水星背向太阳的一面,由于没有大气起调节温度的作用,温度多在零下163℃以下。水星的昼夜大约三十天交换一次,即在10周的时间里,连续暴晒,接着一个月时间跃入寒夜.。

遍布陨坑的水星表面

这样的火星简直是一个火与冰的世界!那么水星大气中有水蒸气吗? 没有水蒸气的水星,为什么“发现了冰山”?水星上的大气非常稀薄,大气压力不到地球大气压力的一百万亿分之一,水星大气主要成分是氮、氢、氧、碳等。水星质量小,本身吸引力不能保留住大气。大气会不断向空中飞去。稀薄的大气可能是靠太阳不断地抛射太阳风来补充。从成分上,两者也有相似性,太阳风的大部分成分就是氢、氮的原子核和电子。从水星光谱分析来看,水星有点大气,但大气中没有水。这人们一致公认的事实了。这样的水星世界,不可能有生命在水星上存在。

然而人们依然在想即使没有液体水,奥妙无穷的宇宙的常会不会有意想不到的事发生呢?1991年8月,水星飞至离太阳最近点,美国天文学家在新墨西哥州用27个雷达天线的巨大天文望远镜对水星进行观测,得出结论——水星表面的阴影处,存在着以冰山形式出现的水。冰山直径15~60千米,多达20处,最大的可达到130千米,这些地方温度在-170℃,太阳从未照射过,是火山口内和山谷之中的阴暗处。由于水星表面的真空状态,冰山每10亿年才溶化8米左右。

水星冰山

虽然水星有水的说法还有待去考证,但有水就有生命。这大概就是美国科学家们的新发现之所以引起学术界浓厚兴趣的最重要原因吧。我们期待着有更多新的突破,以便我们能更好地认识水星。

知识卡片:

水星冰山

水星冰山是怎样形成的呢?天文学家这样解释:水星形成时,内核先凝固并发生剧烈的抖动,水星表面形成褶皱,同时火山爆发频繁,陨星和彗星又多次相冲击,水星表面坑坑洼洼。至于水星上的水是原来就有的,还是后来由陨星和彗星带来的,看法还是不统一。

5.神秘的黑洞和白洞

黑洞是人们对宇宙空间一个区域的形象称呼,是一种引力极强的天体,引申义为无法摆脱的境遇。说它“黑”,是指它就像像一个饥饿的无底洞,不但物体掉进去便会消失得无影无踪,就连光也无法逃脱。所以我们无法直接观测到黑洞,但可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。

黑洞

宇宙中一切物质之间都是相互联系着的,“黑洞”现象的产生也不是偶然的,而是在自然规律内物质循环演变过程中一个的重要环节。各类物质结构由于运动方向和运动速度的差异,会产生无数大小不一及强弱不同的磁场旋涡,这种磁场旋涡其实就是神秘的“黑洞”。一般“黑洞”周围物质运行的轨迹都是圆形旋涡状的。由于“黑洞”物质分布密度的不同,周围还会伸出一些旋臂,造成同方向辐射强弱程度不同的射线脉冲现象(即脉冲星)。

两颗旋转的脉冲星

在“黑洞”引力吸积过程中,磁场旋涡范围随着物质的数量和密度的不断增加而相应增大,其能量和引力也跟着加强,这样又会吸引更多的物质,就像滚雪球一样越滚越大。当“黑洞”周围的物质达到一定的体积和密度时,对光的反射、折射作用逐步增强,进而发展成可以通过光学望远镜直接观察到的有形天体——“星云”,正是从恒星级“黑洞”中孕育出新生的天体“星云”。 由于其构成物质相对仍很稀薄,这种初期的有形天体多呈模糊的环状。

环状星云

其实,追溯起来,黑洞的概念早就被提出来了。在1898年法国著名数学家拉普拉斯、就对此进行过描述。他说,假如一个天体的密度或质量达到一定的限度,我们就会看不到它了,因为光无法逃离它的表面。不过,黑洞在爱因斯坦的广义相对论公布之后才引起了科学家们的普遍关注。人们根据爱因斯坦的理论,探索了关于黑洞存在的条件及形成原因等问题。但真正打开人们探测黑洞大门的是1965年测到的一束来自白天鹅星座的X射线,这一奇特的天体,被当时的天文学家称为为“天鹅座X-1”。

天鹅座X-1双星系统

至于黑洞是怎样形成的,人们还是有很多不同的解释。而且虽然到现在人们还没真正捕捉到黑洞,但人们对黑洞的存在却是确信无疑的。1999年6月,通过测量太阳系运行的轨道,一些天文学家获得了更多的证据证明银河系中心存在一个“超大”黑洞。在美国天文学会年会上公布的研究成果表明,位于银河系中心一个被称为人马座A星的星体的质量至少是太阳质量的1000倍。据此,一些天文学家把银河系中心当作是一个大质量的黑洞。人们相信,总有一天,黑洞的神秘面纱会被揭开的。

当人们热衷于讨论“黑洞”的时候,又有人提出了“白洞”说。白洞是广义相对论所预言的一种与黑洞相反的特殊“假想”天体。和黑洞类似,白洞也有一个封闭的边界。不同的是,白洞内部的物质(包括辐射)可以经过边界发射到外面去,而边界外的物质却不能落到白洞里面来。在天文学上,白洞说主要用来解释一些高能现象。有人认为,类星体的核心就可能就是一个白洞。当白洞内中心点附近所聚集的超密态物质向外喷射时,它就会同它周围的物质发生猛烈碰撞,而释放出巨大的能量。因此,有些X射线、宇宙射线、射电爆发、射电双源等现象,可能与白洞的这种效应有关。但这只是一种理论模型,尚未被证实。

白洞

白洞不断向空间喷射物质,那么谁为它提供能源呢?有人认为,白洞源源不断的能源取自黑洞。进入黑洞的物质并未被它完全消化,而是以“热辐射”的方式稳定地向外发射粒子,科学家们称之为“自发蒸发”。英国物理学家霍金经研究发现,黑洞具有一定的温度,其数值与黑洞的质量成反比。自发蒸发使黑洞质量减少,温度升高,又反过来促使自发蒸发加剧。这样正反促进,黑洞的蒸发也愈演愈烈,最后便以“反坍缩”形式猛烈爆发,形成不断向外喷射物质的白洞。黑洞把宇宙中物质吞食了,白洞又把物质归还给宇宙,这是一个多么和谐的宇宙啊!

前苏联学者诺维柯夫把白洞的形成同宇宙大爆炸理论联系起来,提出了“延迟核”理论。他认为,宇宙在大爆炸的最初时刻,由于爆发的不均匀,有些超高密度物质并没有立刻膨胀,而是过了一段时间才发生爆炸,成为新的局部膨胀的核心,这就是白洞。不过,关于白洞的产生,目前仍像黑洞一样,在理论界依然有很多不同的观点。时至今日,也依然没有证据来证实它的存在。

知识卡片:

“天鹅座X-1”

“天鹅座X-1”是一个明亮的蓝色星体,它还有一颗看不见的伴星,质量要比太阳大10~20倍。几年后,天文学家根据“天鹅座X-1”发射出来的强射线,找到了编号为HDE{22}6868的星体,它就是X射线的射线源。这个星体巨大无比,围绕另一颗星高速运行,质量为太阳的30倍。后来研究发现,X射线是从绕它运行的伴星上发射出来的,而不是从HDE{22}6868上发射出来的。这颗伴星人们看不到它所在的位置,其质量是太阳的5—8倍。

6.飞碟是从哪里来的

飞碟是指不明空中飞行物。过去,有科学家曾猜测它“是用一种‘超金属’制造的,因而能经得起高温和剧烈的震动。”现乌干达森林中发现的1万年前的飞碟外壳上,绘有一些图画:一队瘦高身材的外星人,像出门旅行一样,整装登上宇宙飞船:一些外星人在有金字塔型房子的村落里移动,一些外星人在游玩。有的专家认为,这些图画,显示了外星人把地球殖民地化的情景。