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6章 太阳系之谜(3)

大约每隔15年,土星光环便会“消失”一次。例如,1950~1951年、1965~1966年,土星光环就曾两次从人们的视线中消失过。

对于这个现象,惠更斯早就做出了正确的解释。这是因为土星在转动过程中,它的光环常以不同的角度朝向人们,当它的侧边恰好对着地球的时候,从地球看去,便看不见那层薄薄的光环了。

为什么太阳系中其他行星上没有生命

在太阳系中,除地球外,在别的天体上有没有生命呢?长期以来,人们对这个问题一直相当关注。

大家知道,生命的起源、生存、发展都要具有适当的环境和一定的条件。要想知道太阳系的其他各大行星有没有生命存在,让我们首先看一下那里的环境是否具备生命存在的条件。

水星是离太阳最近的一颗行星,表面大气极其稀疏,大气的主要成分是氦。虽然名为水星,但表面却没有一滴水。水星表面日夜温差极大,太阳直射时达427℃,这样高的温度足以使铅熔化;但在夜晚,温度又降到了零下173℃。这样的环境显然不可能存在生命。

火星距离地球比较近。人们一直认为火星上最有可能存在生命,但遗憾的是,经过多次探测,人们还没有发现火星上有生命存在的迹象。

金星是人们很感兴趣的行星,至今已有20多艘飞船飞临考察,发现金星表面的大气十分浓密,主要成分是二氧化碳,表面温度大约可达480℃,犹如一个高温高压的蒸笼。金星上也没有存在生命的痕迹。

至于木星、土星、天王星、海王星这4颗行星,是太阳系中的巨人。它们的表面没有岩石结构,而是由液态的氢、氦等组成的,它们都有浓厚的大气层和固态的核,温度范围在零下220~140℃之间。它们的表面也不可能诞生生命。

目前已知的太阳系最外围的行星是冥王星,人们对它的了解非常少。冥王星的表面平均温度约零下220℃,在这颗行星上也不可能存在生命。

那么,行星的卫星上会不会存在生命呢?

土卫六是人们特别感兴趣的土星的一颗卫星,因为它不仅是仅次于木立三的大卫星,直径达到5150千米,更引人瞩目的是,它还是太阳系中惟一有浓厚大气的卫星,甚至大气比地球的大气还要浓。根据土卫六近距离拍摄的照片显示,它呈橘黄色,像熟透了的柿子。它大气的主要成分是氮,还有碳氢化合物、氧化物、氮化物等,但含量甚微,还可能有氢氰酸分子等有机分子。但是否存在生命还需进一步探索。

此外,太阳系中的一些小天体,因为体积较小,不适合生命的存在。如此看来,在太阳系中,只有地球上有适合生命存在的3个基本条件:适合呼吸的大气,液态的水,适合的温度。所以充满了勃勃生机。

火星上是否曾有过河流

1863年,意大利的天文学家赛蒙描绘了一幅彩色的火星图,暗区好像灰中带绿,亮区呈黄色稍带粉红。暗区有窄有宽,最窄处是细细的曲线或直线。或许联想到地球上的大海、海峡,又窄又暗的部分被赛蒙称为“水道”。意大利语中“水道”为“Canali”。

1877年,利用一架优异的望远镜,另一位意大利天文学家斯基帕雷仔细观测,看到了又细又长的40条水道,纵横交错,它们被称为“卡纳利一水道”。

人们在报道中,将“Canali”译成了英语,误为Canals,就是“运河”的意思。

既然是运河,就像地球上的巴拿马运河、苏伊士运河一样,是人造的,火星运河当然只能是智慧生物开凿的,这可是非同小可,人们对此极感兴趣。认为火星趋于干旱,火星人修筑了庞大运河系统,用极冠雪水来灌溉。

天文学界十分热闹,有人坚持发现了更多水道,如美国的洛韦尔,专门在1894年建立天文台,观测火星长达15年,拍下数以千计的照片。并写了《火星和它的运河》、《火星,生物的居住地》两本书。

然而,很多天文学家却一直坚持说从未见过运河。还有一些物理学家、化学家、生物学家也强烈抨击盛及一时的“运河”说,认为火星不具备居住性。科学家们各执己见,长期争论不休。

直到1965年,“水手4号”从距火星表面不到1万千米的地方掠过,发回了22张近距离的火星照片,照片上的火星干燥、荒凉,丝毫没有运河的迹象。这时争论才趋于平息。

1969年,“水手6号”和“水手7号”再次飞临火星,传回200多张清楚的照片,还是没有运河的痕迹。1971年,“水手9号”又证实了这一点。1976年夏季,“海盗1号”和“海盗2号”两只宇宙飞船在火星着陆成功,看到一片荒凉的景象,火星表面温度极低,测到大气中大部分是二氧化碳,曾有剧烈的火山活动,对沙土经过分析,连微生物都没发现。直到这时,在确凿的事实面前,火星运河之争终于结束。

但“水手9号”却意外发现,火星上有不少酷似干涸的河床类的地貌特征,蜿蜒曲折,有的延伸几千千米,有汇合也有分支,但没有水。同时还发现了许多水流侵蚀后的迹象。

什么能够造就这样的特征呢?

科学家认为,只能是流动的液体。而且,存在于火星的流动液体,惟一可能的就是水。还有干涸河道,大多位于火星的赤道,那里温度最高,也最有可能存在过水流。

但现在的火星大气压太低,只要有一点水,就会立即沸腾殆尽,或在低温下冻结起来,就像地球上两极地区水冰组成的极冠。既然如此,水到哪里去了?

或许火星上某些地区的土壤中埋藏了大量的冻结水,就像地球极地的冻土地带。这里就是水的贮存库。可能因为火山活动,使这些永久冻土层或冰融化,致使表层的尘土和岩石向下面水洼地塌陷。于是,地下已是液体的水就会汹涌而出,形成全火星的洪水泛滥。

在火星上,“火星探路者”也发现有沙子、卵石,近似于地球河道情况,由此推测,火星上曾有静止水。

要想断定哪种情况更正确,更符合实际,需要更多的努力继续探测和研究。不过,河床、极冠,很可能象征火星上曾一度流水充盈,相当温暖。在这段时期内,有可能形成生命。

20世纪70年代,美国海盗号登陆火星,似乎发现了更多的干涸河床,大气中还有水蒸气,这又支持了生命的设想。

火星上为何会有狮身人面像和金字塔

1976年,美国“海盗”1号飞船发回火星圣多利亚多山的沙漠地区上空的照片,从中可清楚地看到,在一座高山上,耸立着一尊巨大的人面石像,五官俱全,从头顶到下巴足有16千米长,它似仰望苍穹,凝神静思。与埃及的狮身人面像——斯芬克斯非常相似。在人面像对面约9千米处,还对称排列着4座类似金字塔的建筑物。

火星“斯芬克斯”成了爆炸性的消息。人面像究竟是如何出现在火星上的?对此,科学家非常谨慎。认为这不过是自然侵蚀造成的,由一些自然物质凑巧形成,或是自然物体在光线影响下和阴影的运动造成的。

然而,仍有很多人相信“火星人面”并非自然天成,他们对照片用精密仪器进行分析,发现人面石像有十分对称的眼睛,还有瞳孔。对此,霍格伦小组认真分析认为,“对称原理”最有说服证据,正因为符合绝对对称后,一个物体才证明其出自人手,而非自然的结果。地质学家和五角大楼制图员埃罗尔托伦也说:“那种对称现象自然界根本不存在。”

人们对这些照片继续研究,又发现,火星上的石像还有许多座,而不止一座,并且眼、鼻、嘴,甚至连头发都看得很清楚。金字塔也有许多座。在火星的南极地区,美国科学家发现有些结构体,几何构图十分方整,称“印加人城市”。在火星北半球的基道尼亚,在类似金字塔的东侧,有奇特的黑色图形构成体。还有道路,基本完整,有的在修建时特意绕过坑坑洼洼,以及奇怪的圆形广场,直径1千米。照片上这些图像都集中在面积25平方千米的范围内。

在火星漫天尘暴的条件下,一般道路在5000~10000年内就会消失。估计建成时间不会太长。研究者将火星与地球上的金字塔做比较,认为两者相似,而且火星金字塔的短边和长边之比恰好符合著名的黄金定律,肯定与地球上的金字塔一样,在建立过程中运用了相同的数字运算。不过,地球最高的第四朝法老胡夫的金字塔高146.5米,相当于40层高的摩天大楼,但它在火星金字塔面前却相形见绌,火星上的金字塔底边长1500米,高1000米。

专家估计,人像、金字塔已有50万年历史。火星在50万年前,气候正处在适合生物生存的时期,他们推断,这可能是火星人留下的艺术珍品。甚至很可能是外星人在火星上活动留下的杰作。

20年后,美国的“火星观察者”太空飞船又飞越了“火星人面”区域,并拍到了更清晰的照片。与上次相比,这次图片把“火星人面”放大了10倍,且在逆光中拍摄。

加州科技学院的阿顿·安尔比,负责“观察者”号太空飞船的任务,他说:“它是自然岩石形状,只是一片独立的山地,只不过是峰峦沟谷在光线的影响下形成了‘人面’。”还说,坐在飞机上的任何人都会遇到这种现象,从华盛顿到洛杉矾的飞机上就能看到很多那样的景色。他断定是自然形成,而非人工建筑。

地理学家也认为,“人面”的山上和阴影部分只不过是光线变化形成的,也很可能是几百万年气候变化的偶然结果。

但仍有很多人坚持“火星人面”不是自然天成。“行星科技研究学会”的成员、科学家马克·卡罗特指出,人脸的比例十分真实。他说:“这不是一张夸张搞笑的脸,也不是张笑脸,它的口中有牙齿,眼眶中有瞳孔。”经过计算机放大处理,头巾上的条纹及眉毛也都清晰可辨,看上去更像人工建造的。卡罗特承认这只是偶然证据,不是有力证据,但可积少成多,提供更有力的证据。

数学家是怎么用笔发现海王星的

直到200多年前,人们还以为太阳系内总共只有6颗大行星,土星是离太阳最远的一颗行星。一直等到1781年3月,威廉·赫歇尔利用自制的望远镜,才发现了一个太阳系家族的新成员,它就是天王星。

天王星被发现后,人人都想一睹为快,一股观测天王星的热潮便掀起了。不久之后,天文学家就发现,这位地球的“新兄弟”性格非常别扭,其他的大行星全都准确地遵循着由牛顿万有引力定律推算出来的轨道绕太阳转动,只有天王星有点不安分,经常会发生“越轨”的现象。

于是,天文学家就设想,在天王星的外面,一定还存在一颗没有被发现的行星,正是因为这颗尚未露面的行星的引力,天王星的轨道才被“扰乱”了。

既然这颗未知的行星比天王星还要遥远,它的光亮就一定极其微弱,在茫茫的星空中要找到它,无异于大海捞针,涉及了太多的未知因素,难度极大。

但是,“初生牛犊不怕虎”,19世纪40年代,法国的勒维耶和英国的亚当斯,这两个年轻人就几乎同时攻克了这道难题。他们没有使用最先进的天文望远镜,只是用笔和纸就找到了这颗遥远的行星。

1845年10月,英国剑桥大学的学生亚当斯年仅26岁,经过整整两年艰苦的运算,首先算出了那颗未知行星的空间轨迹,并立刻把结果送到英国格林尼治皇家天文台台长艾里手中。可惜的是,亚当斯时运不济,这项里程碑式的工作并没有得到权威的充分重视,没有及时加以观测验证,论文被束之高阁。

相比之下,法国人勒维耶要幸运得多。1846年8月底,36岁的勒维耶也完成了计算。他将计算结果分别寄给欧洲大陆的几个天文台,请他们帮助进行观测验证。同年9月下旬,德国柏林天文台的一位天文学家加勒在收到信的当晚,就在勒维耶所指的天空位置上找到了这颗新行星。以后,人们就用希腊神话中大海之神的名字为这颗行星命名,中文名字就叫“海王星”。

亚当斯和勒维耶从笔尖下发现了海王星,他们两人的名字被永远载人到天文学的史册之中。

海王星的发现,生动地证实了牛顿万有引力定律和开普勒定律的正确性,体现了科学理论预言本知事物的无比威力。一位科学家曾说过:“除了一支笔、一瓶墨水和一些纸张外,再不需任何仪器就预言了一个未知的遥远星球,这样的事情无论什么时候都是极其引人入胜的。”

1930年,天文学家汤博发现了冥王星。对这个发现,长期以来一直存在较大的争议。除了它实际的轨道和预测的有差距外,争议的焦点,关键在于它的大小和质量。

冥王星发现不久后,1936年,天文学家库珀和黑特顿就提出,冥王星不能算是太阳系的大行星,而只不过是海王星一颗逃逸掉的卫星而已。

根据他们的说法,原先冥王星和海卫一都是绕海王星顺向转动的卫星。在一次偶然的机会中,这两颗卫星离得比较近,受相互引力的影响,海卫一变为逆行卫星,而冥王星则获得了额外的速度,离开海王星成为太阳的第九颗行星。

根据当时的推算,冥王星质量比海卫一要大,这种看法,在一段时间内被许多人所接受。

最初,人们估算冥王星的直径是6000千米。后来,根据冥王星掩星时的观测,又测出上限是6800千米。1979年,利用新技术斑点干涉仪,测出它的直径在3000~3600千米之间,比月球还小。1990年,用空间望远镜测量冥王星和冥卫系统,得出它的直径是2284千米,其卫星是1192千米。

随着科技的进步,冥王星的质量,也测出了越来越精确的数据。在未发现冥王星以前,根据天王星、海王星的轨道观测,预告有一颗摄动天体,它的质量是地球质量的6.6倍。冥王星被发现后,1930—1940年,人们测出冥王星与地球的质量一样。

1978年,冥王星的卫星被发现,对冥王星质量的测定,精度大为提高,此时测得冥王星的质量只有地球的0.0015~0.0024倍。这么小的质量,怎能使海卫一的运动方向从顺行改为逆行呢?所以库用和黑特顿的看法是不正确的。

当然,关于冥王星的出身,还有别的说法。有人认为,冥王星是海王星的一颗卫星,海卫一则是一颗在太阳系内部形成、类似于小行星的岩石型的天体,当它与另一颗小行星碰撞时,形成偏心率很大的轨道,跑到了海王星系统中,将冥王星从海王星系统中驱逐出去,自己却变成逆行卫星。

目前,尽管还没有确定冥王星过去是不是海王星的卫星,但现在绕太阳公转的事实说明它肯定是一颗行星,因为它的大小和质量比其他大行星都小得多,有的天文学家将它归人人小行星一类。

但是,最大的小行星谷神星的直径不足1000千米,比冥王星小得多,所以大多数天文学家仍认为冥王星应属于太阳系的大行星。

恒星为什么是五颜六色的

当你在宁静的夜晚观察那些闪烁的星星时,你有没有注意到天上的星星到底有几种颜色?如果你是一个细心的人,肯定会看出恒星的颜色不一样,有白色、红色、黄色和蓝色等等,就像是五颜六色的明珠。