书城科普读物管窥宇宙环境(科学新知丛书)
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第1章 太阳家族轶事(1)

根本没有水的水星

在人的眼睛可以直接看到的行星中,水星是最小的一颗行星。在古代,我们的先人认为在群星中“穿来插去”的5颗亮星,是负有特殊使命的“星官”,并且按照“五行”的自然观,给这5颗星星起了“金、木、水、火、土”的名字。

水星表面

我们的祖先想象,水星是主宰世界的水神的住地。水神们从水星上,源源不断地把水送到人间,又把人间的水收回到水星。

现代的天文观测,打破了古代的神话和梦想,它告诉我们,水星的质量和体积差不多都正好是地球的5%。它与太阳的距离是日地距离的40%左右。也就是说,太阳光到达地球需要8分多钟,而太阳光到达水星仅需要约3分钟。

水星自转一周的时间,相当于地球的将近59天。距离太阳那么近,自转得如此慢,使得水星的表面白昼时温度高达350℃,人类观测到的水星表面最热温度达到415℃以上。白昼的高温,使得任何液体都会挥发为气体,而气体又会在高温下逃离水星那本来就很弱的引力场。但到了晚上,温度又急剧降低到-170℃。

正是由于这些原因,水星上不仅没有水,连大气也微乎其微。据美国的“海员10”号宇宙探测器3次飞临靠近水星的轨道发回的2000多幅照片资料分析,水星上仅有极其微量的氦存在。水星的比重却比地球大许多,理论计算结果,其密度约为5.45克/厘米3。

这表明,在水星上,铁元素和比较重的硅酸盐类的矿物比地球和月球都多。初步估计,水星的巨大的内核的半径,约为其总半径(平均约2440千米)的四分之三,而且其中含有大量的铁元素。水星的岩石圈的厚度约为600千米。

水星局部

观测资料表明,这颗完全没有大气保护的星球是“多灾多难”的。它的岩石圈直接被宇宙中飞来的散碎天体所撞击。从前面的照片中,可以清楚地看到,水星的表面布满了外来天体的冲击坑。由于没有大气层的流体作用(也就是说,没有任何一丝的风),每次撞击留下的“环形坑”,以及其周围的散碎堆积物,都清晰可辨(“海员10”号拍摄的照片,其中有相当一部分的分辨率小于1千米)。老的冲击坑上叠加着新的冲击坑的景象随处可见。

也就是说,在地球上我们看见的“流星雨”,每次都有数以千万计的天体碎片飞向地球,然后它们在和地球大气层的摩擦中发出光和热,烧毁在大气层中。极少的一部分降落到地表,就是陨石。而对于水星,则所有的这种天体碎片,都直接撞击在其固体表面上,并且留下永久的“痕迹”。在这一点上,水星和月球有很大的相似性。

耐人寻味的是,1999年中期,在分析1998年所拍摄到的月球照片时,美国航天局和纽约康奈尔大学的科学家惊奇地发现,月球的两极地区的深深的撞击坑中,非常有可能存在着数量可观的冰。美国航天局已经决定,在1999年内,向月球发射“探测器”,在月球的两极地区选定的位置“硬着陆”以便一探究竟。

因此,我们有理由问:水星上真的一滴水也没有吗?

这个问题,要等21世纪的天文学家们来回答了。

最让天文学家失望的行星

科学家的知识越是丰富,就越是感到人类的孤独。因此,探索地外生命就成为一代又一代的科学家的热切追求。在这个过程中,最使科学家失望的,莫过于金星了。

金星是北半球的人们所能够看到的最明亮的星星,有时它在清晨最后一个淡入渐次发亮的天幕,有时它又第一个闪现在暮色初降的西方天际。中国古代的人们给它起了两个名字:启明星和长庚星。文学家则根据它的格外明亮和在天空中“忙忙碌碌、来去匆匆”的形象,塑造了太白金星——一位慈眉善目、精力旺盛,在天上人间往来,充当“调停人”的一位神仙。在《西游记》中,太白金星的形象,更是被刻画得出神入化。

不同视角的金星

近现代的科学家之所以对金星投入极大的关注,则是由于它在八大行星中,是与地球最相似的一颗行星。金星与地球的最近距离仅为3100多万千米(这在天文上是很近的距离了,另一颗距离地球较近的行星是火星,它距离地球最近时约7500多万千米)。金星的质量是地球质量的82%,火星则仅为地球质量的11%。金星围绕太阳公转一周,大约需243天,火星公转的周期则将近两年。

正是由于这一系列的原因,天文学家对在金星上寻找地外文明寄予了厚望。

通过观测,最使天文学家大失所望的就是,在人们看来奔忙不息的金星,竟然是一个奇懒无比的“家伙”。它自转一周,竟然要花去243天!也就是说,金星上的白天或者夜晚的长度,差不多相当于地球上的4个月。在如此漫漫的白昼中,太阳辐射把金星的固体表面加热到了约500℃。这样的高温,显然是我们已经知道的任何高等生命所无法承受的。科学家还了解到,金星的引力场,使它的周围有相当多的大气。可是,同样使他们感到失望的是,金星的大气成分中二氧化碳占绝大部分,其他少量的是氮、氢和水蒸气。从地球生命的尺度看,生命也非常难于在金星上存在。

有些科学家觉得,既然金星上有氮气、氢气和水蒸气,那就还存在一线希望。须知,这些正是生命诞生所必需的物质基础。他们一方面对在地球上观测所得到的结果提出了质疑;另一方面,又设想可能在太阳系生命的较早时期,金星上诞生了生命,后来太阳辐射的强度不断增加,这些生物“躲到”固体表面之下,既回避了白昼的酷热,也可以免受夜间的严寒之害。

诱人的设想,打动了上层决策者的心。20世纪70年代、80年代,美国和当时的苏联,多次向金星发射了无人驾驶的宇宙空间探测器,在接近金星的轨道上,发回了大量的数据和图片资料。

随着人们对这些浩繁资料的分析的进程,在金星上寻找地外生命的最后一线希望破灭了。

作为一种补偿,宇宙探测器发回地球的资料,使科学家得以了解金星大地表面的详细情况。资料告诉人们,在浓厚的金星大气覆盖下,那里分布着许许多多的高山和峡谷。它们的高耸与陡峭,都使地球上的地貌形态相形见绌。已经查明金星的最高峰,相对高度竟然达到了11278米!地球上的最高峰——珠穆朗玛峰,海拔为8844.43米,而它与相邻的雅鲁藏布江谷地的相对高度只有5000多米了。

金星的大峡谷,则是人类已知的最为壮观的峡谷。

高耸的峰峦和交错的无数谷地,记录着金星大地沧桑变迁的历史,只是今天的人类还无法认读这部史书。

笔误推动了火星探索

一个失误,掀动了人类思维中一个极其敏感的小杠杆,掀起了“惊天动地”的探索火星的热潮。

1877年,意大利的天文学家乔凡尼·斯加巴雷里宣布,用天文望远镜观察到了火星表面有许多沟纹。当这则新闻稿由意大利文译成英文时,“沟”字本应翻译为fossa或者chimb,粗心的翻译却译成了canal——运河。于是,火星上发现了“运河”的消息,在英语国家不胫而走。

19世纪后半叶,整个人类社会都在为发现细胞、发现地层、生物进化理论的确立等重大的科学进展激动不已。在这种大的背景下,这个“笔误”打开了一扇“闸门”,科学家的想象力,犹如大潮从中奔涌而出,不可遏止。

美国科学家劳维尔等人,迫不及待地对火星上“存在‘运河’”作出了解释。他们说,火星上肯定存在过有着高度智慧的生命——火星人。这些“运河”,就是火星人创造了高度发达的大规模农业的证据。劳维尔解释说,火星人开凿运河,为的是引水灌溉火星上沙漠区域的土地。