书城科普读物破译奥秘大世界丛书:破译神奇天文之谜
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第20章 太阳系之谜(17)

当被观测的恒星由于行星的通过而暗下来时,专家们设计的计算机即可估算出这颗行星的温度、亮度和质量等种种数据,有了这些数据,天文学家们就可以知道这颗行星是否位于恒星的可居住带内,行星上是否有大气层、有水等生命赖以生存的条件,进而判断行星上是否有生命。

除了“开普勒”探测计划,还有另一个探测类地行星计划——“凯克干涉系统”。2000年开始,在夏威夷胃纳基的二台凯克望远镜将通过一条85米长的基线,连接成一个干涉系统,这个系统使凯克望远镜的分辨率大为提高,从而使它有能力探测到80光年以外的、像天王星那么大(地球的4倍)的行星。

还有一个更为完美的探测类地行星计划,叫“类地行星寻找者(TPF)”,这是由美国喷气推进实验室提出来的。它由4台望远镜组成,有望在2010年升空,其分辨率比“哈勃”太空望远镜高上100倍,这使得它能拍摄到150光年以外的单个类地行星!最为重要的是其内部高分辨率光谱仪,它能分析出类地行星大气的化学组成,甚至可以“嗅”出臭氧和甲烷。臭氧和甲烷属于活性化学物质,若能探测到它们的踪迹,将意味着那里有生命的存在。

此外,还有欧洲空间局正在筹建的一个“达尔文”探测计划。日本、澳大利亚等各国也在积极筹备探测类地行星计划。

今日的科学家们,似乎对找到类地行星颇具信心了。1999年夏天,在芝加哥召开的美国天文学家协会的年会上,美国国家航空航天局的局长说,在21世纪,美国航空航天局的科学家们将着重于讨论外星世界的大陆构造和海洋、气候模式、天气、风暴和季节特征。他还说,即使地球是一个在行星形成中的幸运儿,但类似于地球的幸运儿存在的机会仍然很大,因为仅仅在我们的银河系中,就已有近2000亿颗恒星!

在未来的几年内,探测类地行星的各个计划都将会有成果源源而至,届时,困扰了人类近百年的外星人是否存在问题、挽救地球环境问题、如何控制地球气候问题、生命的起源问题等等,都将迎刃而解。

寻找太阳系中的生命之星

到今天为止,人类仍未发现其它星球上有生命迹象,谁能预知今后呢?太阳系经常会发生令人类惊讶的事,说不定哪一天,宇宙中其它星系的高智能生命就会来到人类面前……

人类一直在渴望与外星高智能生命的相遇,可惜这些另类生命只愿意将地球(或人类)当作他们嬉戏游乐的对象或实验品。他们时隐时现,时而制造一些让人类讶然的事情,时而又蛊弄一些恐怖事件,却从不肯让人类直接与之面对及通话。不得已,人类只能去寻找那些即将诞生(或已诞生)原始生命的星球,或许还可以从中破译生命的本源。

毫无疑问,那些有着与地球相似的大气层、相似的引力、以及各种相似条件的星球,才也许会有与地球相似的植物群,才也许会诞生与地球上各种动物相似的动物群。人类限于自身的能力,只能稍稍涉及太阳系。然而,就仅仅是太阳系中九大行星及行星的卫星们,就足够人类头疼的了。人类只能通过天文望远镜、太空探测器、观测卫星等去探索、去发现那些存在着液态水、能(热)量、存在一定含氧的大气层,以及有机化合物等等条件的星球,这就是生命的“希望之星”!

发现生命之水

地球上的水源,哺育了地球的生命。然而水的存在应不仅限于地球。

1994年绕月球飞行的宇宙飞船“克莱门特”号曾向月球南极一深洞发射无线电探测波,并将其反馈信号传回地球。反馈信号指出,洞内有冰块物质存在,然而,洞内冰并非呈湖中冰的大块状,而是一块块夹杂尘土的小冰块。

从哈勃望远镜拍摄的照片看,冥王星与地球相仿,有两个亮的极盖,因此,科学家们认为,它们是由冻结的氮形成的冰顶。数年前,科学家们发现了太阳系被一个彗星环(彗星主要由水和岩石组成)所包围,该环叫柯伊伯带,位于海王星轨道之外。而科学家们猜测冥王星原先为柯伊伯带的一部分,因此,冥王星上存在水是不可置疑的。

1996年12月,“伽利略”号木星探测器掠过木星卫星二号(木星有四个卫星)时拍摄了照片,美国国家航空航天局公布,他们从照片上发现了浮冰的痕迹。1997年2月,“伽利略”号再次摄到的影响像更是清晰,它显示出木卫二号的表面的确被冰层覆盖着,冰层下是普通的海水。

星球(包括地球)上的水源究竟从何而来?这仍是个不解之谜。然而在其它星球上发现水的存在,似乎有助于解开这个谜。科学家们推测,星球上的水来自于彗星雨,因为彗星90%的成份是水。如果这样,不仅仅地球、月球、冥王星、木卫二号上存在水,其它星球上也有存在水的可能性。有了水的存在,就具备了诞生生命的必要条件之一。

爆发的火山

1979年当木卫一号的首批照片用电波传回地球时,美国航空航天局大吃一惊。从木卫一号表层升起的毫无疑问是10个正在爆发的火山的表征。“伽利略”号工程任务策略专家约翰逊说:“突然间情况明朗化了:太阳系的其它卫星在地理上是活跃的。”

一般来说,像木卫一号这样大小的卫星应该很早就已冷却,不可能再有火山爆发。但是,木卫一号每绕木星运转一周,它便要掠过它体积很大、沿着轨道运转缓慢的三姊妹木卫二号、木卫三号、木卫四号,该三卫星的地心吸收力便会对其产生作用。在地球上,仅一颗卫星的地心引力,便足可使海洋掀起大浪和海潮。在木卫一号上,三姊妹卫星的万有引力足以使其本身形状扭曲。这种作用能够搅起内部的热量,而这热量又反过来引发整个卫星大范围的火山爆发。

虽然这些火山爆发很激烈,但在地理学上司空见惯,难得的是在必要的情况下产生热量。据前所述,木卫二号上存在海水,那么,木卫二号上海潮涨落后释放的热量也许可能有助于产生某些不可思议的东西。

可惜的是,木卫二号上的冰山不像地球上的那么嶙峋,它从冰层上升起仅有90~180米高。一般来说,冰山只有10%突出海面,这就意味着木卫二号上的冰山从底部至顶部仅有1.5千米,这太薄了。另外,令专家们不可理解的还有木卫二号上的冰块与地球上的冰块不是以同一方式断裂的。

木卫二号是目前科学家们认为最有希望的“生命培养皿”,美国航空航天局在加州设立的喷气推进实验室正在积极研制探测器,准备对木卫二号进行探测,以帮助科学家“全面了解导致地球上生命形成的过程”。

大气层、氧和有机化台物

人类目前已发现了61颗卫星,其中有43颗直径小于480千米,而其它大多数的直径都大于1900千米。大体积的卫星较能支承大气层,而大气层是孵化生命条件之一。例如,土卫六号的体积比较大,最关键的是,它有一个比地球稠密度大60%的大气层,形成了似乎充满生命起源前物质光合作用的烟雾、问题是土卫六太冷了,温度约-180℃,没有任何迹象显示它存在推动化学反应的热量,尽管它可能充满着有机物。

然后就是氧含量。“伽利略”号木卫探测器发回数据表明,木卫二号表面可能存在厚厚的液态氧。它也许是由于太阳的紫外线辐射使木卫三上的冰分解成氢和氧,质量小的氢飘浮到上层,而质量较大的氧则以“氧泡”的形式留于冰层中。如果分解持续40亿年,那么木卫三号冰层中的氧含量就与地球今天的大气氧含量大致相当了!木卫三号是太阳系卫星中最大的一颗,其表面温度约-121℃。

刚才我们提到,土卫六号上含有有机物,可是却因太冷无法以有用的生物方式相结合,那么,在木卫二号上也许就有可能了。“伽利略”号拍摄到了木卫二号冰层上有棕色斑点,可以想象这是氢氧化合物和其它与生命有关连的化学物质。美国航空航天局喷气推进实验室行星科学家特里尔说:“如果这真的是氢氧化合物,那么,这些有机化学物质便可与水溶合在一起。这是生命的基本条件。”

木卫二号有潮热,因此它的冰层下的水必定是液态,这真是生物学上的好消息。科学家并不知道木卫二号的水有多暖,但是,即使是冰点以上一度的海水也能适合生物生存了。至今天为止,人类仍未发现其它星球上有生命的迹象,但谁能预知今后呢?太阳系经常会发生人类惊讶的事。说不定哪一天,宇宙中其它星系的高智能生命会来到人类面前,告诉我们生命的本源及人类的未来,那时,再惊讶还不迟。

站在太空眺望宇宙

本世纪60年代出现的天文卫星改变了人类长期以来坐地观天的方式,实现了对宇宙天休整个电磁波段的观测,并因而产生了空间天文学。空间天文学不受地球稠密大气层的影响,主要利用伽马射线、X射线、紫外线和红外线4种波段来观测宇宙,是当代科技的重要前沿。

美国宇航局为此制定了一个大天文台系列天文观测卫星计划,计划以这4种波段为特征来研制和发射4颗卫星。目前已发射了两颗,即哈勃太空望远镜和康普顿伽马射线观测台,“钱德拉”是第三颗。

哥伦比亚号发射“钱德拉”已是竭尽全力了

1999年7月23日,搭载着“钱德拉”的航天飞机哥伦比亚号顺利升空了,接着,8月7日,“钱德拉”的火箭在进行最后一次点火推进后,终于将这架历史上最强力的X射线望远镜送入预定轨道。