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第1章 探索宇宙的星際之旅(1)

宇宙起源于大爆炸,太陽并不是銀河系的中心,太陽系還存在一顆X行星,地球是由星云形成的,金星和火星上都發現城市遺址……關于浩瀚的宇宙你知道多少?人類并不是宇宙中唯一的智能生命體,UFO頻繁造訪地球,外星人留下了來過的證據,月球是外星人的中轉站……這些你相信嗎?讓我們開啟探索宇宙的星際之旅吧!

宇宙是如何誕生的

關于宇宙的起源,自古以來有很多觀點。在一些古老的神話傳說里,神是宇宙萬物的創造者,基督教認為上帝創造了世界。而中國古代神話認為盤古開天辟地創造了世界。但這些只是神話和傳說,不足為信。古往今來的科學家對此進行了不懈的研究,提出了許多科學假說。

一種假說認為宇宙是永恒的,既無始又無終。雖然一些恒星會死亡,星體也會發生變化乃至爆炸,但新的天體會不斷產生,隨之產生新的星系,因而宇宙的總質量似乎是始終不變的。這種假說認定宇宙是相對穩定的,在大尺度范圍內,各種星體之間處于一種力和物質的平衡狀態。

另一種假說是著名的大爆炸理論。這種觀點目前最為流行,大爆炸理論是美國天文學家在20世紀提出的新理論。基本觀點是,宇宙曾有一段從密到稀、從熱到冷、不斷膨脹的過程。大約在200億年前,我們現在所看到的天體的物質都集中在一起,形成一個密度極大、溫度高達100億攝氏度的原始火球。當時的天空充滿了輻射,恒星和星系也并不存在。后來某種未知的原因,使原始火球發生了爆炸,火球中的物質噴發到四面八方,并逐漸冷卻下來,密度也開始降低。大約1萬年以后,氫原子和氦原子產生,這期間散落在空間的物質開始局部聯合,這些物質凝聚成了星云、星系和恒星。大部分氣體在星云的發展中變成了星體。

雖然大爆炸理論為人們廣泛認可,但近年來,它也面臨挑戰和沖擊。一個國際天文學家小組利用哈勃太空望遠鏡進行觀測后發現,宇宙正在迅速膨脹,其速度比大爆炸理論所認為的還要快。以這個速度推算,宇宙可能只有80億年的歷史。而銀河系的一些恒星卻比這個年齡大得多,銀河系的歷史就有可能長達160億年。難道恒星比宇宙還要老?這簡直無法想象。一種可能是對恒星年齡估算不正確,另一種可能是宇宙大爆炸理論錯了,還有一種可能是有某種未知的力量在加速宇宙的膨脹。

此外,對于宇宙起源的第一種假說也開始有人質疑。他們提出宇宙有限觀,認為宇宙會經歷膨脹再收縮,最后消散。這大約要經過800億年,現在過去160億年了,宇宙中的一切將在以后的600多億年里逐漸向中心聚攏,當時空都到了盡頭,宇宙就不存在了。

宇宙到底是什么東西?宇宙從何而來?它究竟是無限的還是終將消亡?浩瀚的天際和神秘的宇宙等待人類的進一步研究和發現。

銀河系有哪些秘密

如果說太陽系是一戶人家,地球與其他七顆行星是太陽的子女,那么銀河系就是這戶人家所居住的城市。這個城市到底是什么樣子呢?這個城市的中心是什么呢?

先來回顧一下人類對天體認識的演變過程,古希臘人認為地球是宇宙的中心;16世紀,哥白尼經過觀察和推算,認為太陽是宇宙的中心;18世紀,赫歇爾認為太陽是銀河系的中心;20世紀,美國天文學家沙普利發現太陽只是在銀河系的一條旋臂上,離銀河系中心還有幾萬光年。于是“銀心”成了天文學家特別關注的問題。但是,銀心處充滿了塵埃,觀測很困難,要想了解銀河系中心的真相并不容易。

首先探索到的方法是,接收塵埃無法阻擋的紅外線和射電波,對其進行分析研究。天文學家通過紅外線和射電波送來的大量信息來觀測銀河系的內部結構。最早從事此項研究的美國工程師詹斯基認為,銀心好像不是一個簡單的恒星密集核心,很有可能是質量極大的矮星群。1971年,英國天文學家認為,銀河系的中心可能存在黑洞,質量約為太陽質量的100萬倍。20世紀80年代,美國天文學家探測到圍繞銀心高速運轉的氣體流,而這種氣體流離銀心越遠,速度越慢,他們認為這是黑洞影響的結果。但這一說法遭到了蘇聯天文學家的質疑,他們認為此說證據不足,進而提出自己的看法,銀心可能是恒星的誕生地,因為其中有大量的分子云,總質量為太陽的10萬倍。天文學家對銀心是否有黑洞的問題爭論不休。

不過,到目前為止,人們已經發現銀河系有四條對稱的旋臂,其中人馬座旋臂、獵戶座旋臂、英仙座旋臂三條靠近銀心。太陽系就位于獵戶座旋臂上。20世紀70年代,發現了第四條旋臂。1976年,法國天文學家繪制出了這四條旋臂在銀河系中的位置。

目前人們對銀河系整體結構已有了初步了解,但對銀心的問題還存在爭議,同時各方證據也不夠充分,有待于進一步探測和發現,只能說我們揭開了銀河系的面紗,但還沒有看清楚它的真面目。

金星上的城市遺址

人們可能都聽說過火星上曾經有人居住,不管信不信,根據考證火星上也確實有適合生命存在的條件。但你聽說過金星上可能也有人住嗎?

在布魯塞爾的一個科學研討會上,蘇聯科學家尼古拉·里賓契訶夫卻披露了一個震驚世界的消息,他說金星上曾有2萬個城市的遺跡。蘇聯的宇宙飛船已經發現金星表面散布的城市遺跡。這些遺址形狀類似馬車輪,中間的輪軸可能就是繁華的大城市,還有一個龐大的公路網,將這2萬個城市連接在一起。他的依據是蘇聯宇宙飛船飛過金星表面所掃描到的圖像。但他提供的這些照片不是十分清晰,很難辨認這些建筑物的具體形狀。20世紀80年代,美國發射的探測器發回的照片也顯示了金星上的廢墟。經分析有2萬多個。這些廢墟建筑呈三角錐形金字塔狀。事實上每個城市都相當于一個巨型金字塔,沒有門窗。人們猜測也許地下有出入口。這2萬多座巨型金字塔擺成了很大的馬車輪形。

難道金星上真有人居住過?要知道金星的自然環境很嚴酷,它的表面溫度高達近500攝氏度,大氣中二氧化碳含量達到90%,經常降腐蝕性極大的酸雨,時不時刮起猛烈的特大熱風暴。金星周圍還被濃密的云層包圍,因此它不具有生命存在的條件。

剛開始聽到這個消息時人們不相信,以為是探測器出了問題,或者是大氣層干擾造成的海市蜃樓幻象。但經過反復驗證、深入研究,斷定其就是廢墟。這些城市廢墟有可能是高智能生物留下的。從規劃合理的城市布局可以看出這是個偉大的文化遺跡,但是金星表面環境很差,人類還不具備派宇航員去實地考察的條件。根據掌握的資料科學家甚至猜測,也許金星和火星一樣,都經歷過文明毀滅的悲慘命運。迄今為止,月球、火星、金星都已經找到了文明遺址。原來太陽系不只是地球有生命存在。

但金星上的城市廢墟到底是怎么回事呢?它隱藏著多少秘密呢?希望實地探測那一天能夠早點兒到來,讓人類揭開這個謎團。

天狼星為什么會變色

天狼星是大犬星座中最亮的星,也是夜空中一顆比較明亮的星,其亮度在天空中排行第六。天狼星和地球相距8.7光年,因此人們很早就開始觀察它了,但令人不解的是它的顏色問題。古巴比倫、古希臘和古羅馬的書籍里記載它是“紅色的”,但今天人們發現的天狼星卻是一顆白色的星。天狼星為何會變色呢?有人認為,這不過是視覺錯誤造成的結果。天體學家解釋說,這是因為天狼星接近地平線的緣故。接近地平線的星球,總呈現紅色,猶如朝陽和落日的顏色。

很明顯這種說法不能令人信服,斯地勞瑟和伯格曼這兩位德國天文學家提出了異議。他們以6世紀的史料為依據,即法國歷史學家格雷拉瓦·杜爾主教寫給修道院的訓示手稿中有關天狼星的記載。這份資料里談到天狼星是“紅色的”。要知道在羅馬的上空天狼星僅在地平線停留幾分鐘。因此德國天文學家認為,古代不同時期和國家的人觀測到的這些現象,不是視覺錯誤,很可能是天狼星本身發生了重大變化。

那么天狼星到底發生了什么變化呢?

1834年,德國天文學家貝塞爾發現,天狼星在天空中移動的軌跡是波紋狀的,而不是像其他恒星那樣沿著直線行進。根據這種現象,貝塞爾推測,天狼星實際上是個雙星,但還無法觀測到天狼星的伴星在哪里。1862年,美國光學家克拉克發現了這顆伴星,終于證實了貝塞爾的推測。他觀測到主星即天狼星A是一顆普通的白色星球,亮度十分微弱;伴星即天狼星B是一顆白矮星。由此可以看出,天狼星的顏色是由天狼星B起主導作用。

天狼星的伴星是一顆白矮星,它的表面溫度很高,大約為23 000攝氏度,因而看起來呈白色;因為體積小,所以光度也很小。在天文學上,把這種光度很小的恒星稱為“矮星”,白色的矮星就稱為“白矮星”。從現有的星球演變理論得知,白矮星是天體中一種變化較快的巨星。它的前期階段是紅巨星,那時核心溫度高達1億攝氏度,十分明亮。而隨著內部的燃燒變化,內部燃料逐漸耗盡,它就暗淡下來。這個過程大約需要幾萬年。就是說白矮星是由紅巨星演變而來的。

所以,天狼星的伴星在紅巨星階段,人們看到它是又紅又亮的星,而隨著伴星逐漸變成白矮星,天狼星也就跟著改變顏色。假如事情真是這樣,那還有一個讓人驚訝的現象就是,天狼星的伴星演變速度太快了,僅僅2 000年時間,它就完成了從紅巨星變白矮星的過程。這在恒星演化史上絕無僅有。如果天狼星改變顏色真的是這個原因,那么伴星演變速度為什么這么快?如果不是這個原因,那么天狼星又為什么會改變顏色?也許,人類還需要進一步的觀察和探討。

土星的美麗光環

太陽系的八大行星中,最漂亮的要數土星了。因為土星的外圍有一圈美麗明亮的光環。土星這道光環很寬,但卻很薄,并且沒有一處和土星相接,沿著赤道圍繞在土星四周。土星的光環讓人們很好奇,也帶來無限遐想。但是,這道光環到底是什么?怎樣形成的呢?

最早追溯到17世紀的伽利略,他用望遠鏡觀測土星時發現土星旁邊有東西,好像土星長了耳朵似的,當時他以為那是土星的衛星。半個世紀后,惠更斯用精密的望遠鏡看清了土星旁邊的東西“有環圍繞,既薄且平,不和土星接觸,而與黃道相交”。后來天文學家卡西尼認為,這個環狀物可能是像鐵圈一樣的同心環。1785年,拉普拉斯指出,環的各個部分與土星中心的距離是不同的,所以受土星引力場的吸引程度也不同;這種差異遲早會將環拉開,形成一系列薄環。

進入20世紀,研究往前進了一大步。1980年“旅行者”1號探測器近距離觀測了土星環。發現土星環比人們以往認為的要復雜很多。環狀物近看就像一個采石場,堆積著大大小小的石塊,中間還夾雜著冰塊。雖然遠看它是一個同心環,但靠近仔細觀察,發現它不是一個完整的環,中間有殘缺的,有呈鋸齒狀的,有呈輻射狀的,還有的扭在一起。

那么,究竟是什么力量將這么多物質集結在一起呢?“旅行者”1號發現,F環的內外兩側各有一顆守護衛星,A環外側軌道也有一顆衛星。據此科學家推測,正是這幾顆處在關鍵位置的小天體阻止了土星光環中的物質向外擴散。但這只是猜測,沒有充分證據。

為進一步解開這個難題,2005年,美國國家航空航天局、歐洲航天局和意大利航天局合作發射了“卡西尼”號星際探測器,對土星進行近距離觀測。根據“卡西尼”號收集的資料顯示,土星光環中不僅存在先前發現的幾顆小衛星,還存在一系列小衛星。甚至只在一個土星光環中就可能存在千萬顆小型衛星。據此科學家分析,土星環可能是由一些古老天體的殘骸構成的。

迄今為止,關于土星光環還沒有定論,但探索和研究也沒有停止過,相信有一天,人們會了解土星美麗光環的真面目。

火星適合生命生存嗎

火星是太陽系八大行星之一,它與地球有許多相似之處,因此這顆紅色行星讓無數天文學家充滿了研究興趣,目前已經有很多國家向火星發射了探測器,期望在它上面找到更多適合生存的條件,那么火星真的能成為人類的第二個家園嗎?

火星伴隨地球運轉了億萬年,除地球之外,火星是太陽系中氣候最宜人的一顆行星。火星宜人的氣候有生長細菌等原始生命形式的可能。而且火星上面的溝渠和其他地理特征,說明數十億年以前的火星表面上曾經有液態水流動。而且火星與地球之間還有很多相同之處:它也是一顆固態的巖石質行星,半徑大約是地球的一半;火星上也有覆蓋在兩極地區的白色極冠,其大小隨火星季節而變化。用高倍望遠鏡還可以觀測到至少幾百千米的明亮或黑暗區域,其中明亮而呈橘黃色的區域稱為“大陸”,幾乎占火星總面積的六分之五,黑暗區域稱為“海洋”。火星表面上的地理特征和地球也很相似,主要為環形山和火山,此外火星赤道地區的巨大的峽谷很引人注目,峽谷壁十分陡峭,有明顯的邊界,并顯示出陷落和山崩的跡象。更神奇的是火星上四季分明,一天也約為24小時。所以火星被人們稱為地球的“孿生兄弟”,一直以來被認為是太陽系中除地球以外最適合生存的地方。

人類很久以前就認識了火星并開始進行探測活動。1962年11月,蘇聯發射了“火星”號系列探測器,1964—1977年美國發射了“水手”號和“海盜”號兩個系列共八個探測器。1976年7月和9月“海盜”1號、2號先后在火星表面成功軟著陸,實現了人類對火星的親密接觸。陸續發射的這些探測器進行了多方面的探測活動,特別是進行了生物探測實驗,結果表明,火星上大概不存在生命。人類的探測活動揭示了火星的真面目,那是一個如月球般荒涼、遍布隕石坑的世界。盡管如此,火星地表與地球的相似仍然使人們愿意相信火星曾經擁有過生命,主要的理由就是火星上有存在水的跡象。水是生命之源,即使火星不曾有過生命,只要那里有水,人類就覺得備感親切。因為在浩瀚的宇宙中,太陽系里與地球為伴的最可能的星球就是火星。2003年,美國向火星發射了兩臺探測車,歐洲航天局發射了一臺登陸器,日本發射了一臺探測器。這些探測器與之前發射的形成多個探測器共探火星的壯舉。這些探測器的主要任務是,研究火星地質歷史、調查水在火星上的作用、判斷火星過去的環境是否適合生命生存。

品牌:北京明天文化(先知先行)
上架時間:2013-09-01 19:03:09
出版社:哈爾濱出版社
本書數字版權由北京明天文化(先知先行)提供,并由其授權上海閱文信息技術有限公司制作發行

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