第2章 探索宇宙的星際之旅(2)
- 神秘的現(xiàn)象
- 李問渠
- 5300字
- 2013-08-28 21:49:51
多年來(lái)人們一直堅(jiān)信火星上存在高等生命,比如“火星上的運(yùn)河”、“火星人大戰(zhàn)”、“火星上的獅身人面像”這些猜測(cè)都是人類對(duì)火星美好的期望。但是隨著研究和觀測(cè)的深入,人們逐漸失望了。幾十年來(lái)發(fā)射的30多個(gè)探測(cè)器,并沒有在火星上找到智慧生命,甚至連最低級(jí)的微生物也沒找到。那么真實(shí)的火星到底什么樣子?它距離適合生存有多遠(yuǎn)?迄今為止,人類觀測(cè)到的真實(shí)的火星是一個(gè)荒涼的世界,它表面幾乎不存在液態(tài)水;火星表面溫度很低,有時(shí)可達(dá)零下100攝氏度;火星大氣中含有99%的二氧化碳,幾乎沒有氧氣。
這顆與地球如此相似的星球?yàn)槭裁礇]有孕育出生命?還是它曾經(jīng)有過(guò)生命而滅絕了?抑或是目前人類對(duì)其探測(cè)得不夠徹底?神秘的火星以及其他星球等待人類深入的探測(cè)和發(fā)現(xiàn)。
地球是如何誕生的
地質(zhì)學(xué)家通過(guò)分析巖層來(lái)推斷地球的年齡,因?yàn)榈貙雍帽仁怯涗浀厍驓v史的一本書,通過(guò)對(duì)古老巖層的測(cè)定,人們得知地球已經(jīng)存在46億年了。從人類開始在這個(gè)星球上生存,就一直在猜測(cè)地球是怎么誕生的。
古代人們相信上帝創(chuàng)造了地球。他們認(rèn)為地球和整個(gè)宇宙都是依神或上帝的意思創(chuàng)造出來(lái)的。我國(guó)古代則認(rèn)為是盤古開天辟地,創(chuàng)造了這個(gè)世界。
隨著科學(xué)的發(fā)展,人類對(duì)地球有了正確的認(rèn)識(shí)。其實(shí)要了解地球的起源,就必須了解太陽(yáng)的起源,因?yàn)榈厍蚝吞?yáng)的起源是分不開的。早在1796年,法國(guó)天文學(xué)家拉普拉斯就提出了星云說(shuō)。他認(rèn)為太陽(yáng)系是由一個(gè)龐大的旋轉(zhuǎn)著的原始星云形成的。太陽(yáng)是太陽(yáng)系中最早存在的星體,原始的太陽(yáng)比現(xiàn)在大得多,它由一團(tuán)熾熱而稀薄的物質(zhì)組成,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期冷卻和自身引力作用,原始太陽(yáng)變得致密,體積也逐漸縮小,旋轉(zhuǎn)速度加快。而當(dāng)它的旋轉(zhuǎn)速度超過(guò)中心引力時(shí),周圍物質(zhì)即星云和其他物質(zhì)開始離開太陽(yáng),形成無(wú)數(shù)個(gè)同心圓狀輪環(huán),就是行星的軌道。由于離散的物質(zhì)間相互碰撞和吸引漸漸形成不同的團(tuán)塊,大團(tuán)塊再吸引小團(tuán)塊就形成了行星。相同的道理,行星周圍的物質(zhì)按同樣的過(guò)程形成了衛(wèi)星。這就是拉普拉斯星云說(shuō)。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為整個(gè)太陽(yáng)系包括太陽(yáng)本身在內(nèi),是由同一個(gè)星云通過(guò)萬(wàn)有引力作用而逐漸形成的,這個(gè)觀點(diǎn)在今天看來(lái)仍然是正確的。
另一種說(shuō)法是氣體潮生說(shuō)。它是1930年英國(guó)物理學(xué)家金斯提出的。根據(jù)他的觀點(diǎn),原始太陽(yáng)是個(gè)熾熱的球狀體,由稀薄的氣體物質(zhì)組成。一顆質(zhì)量比原始太陽(yáng)大很多的星體,從遠(yuǎn)處飛過(guò)來(lái),飛快掠過(guò)它身邊,在其引力作用下原始太陽(yáng)出現(xiàn)了突出部分。以后的歲月里原始太陽(yáng)慢慢恢復(fù)自身平衡。那個(gè)突出的氣流,冷卻凝固后分成若干部分,又各自聚集物質(zhì)形成行星。地球便是其中之一。
關(guān)于地球的起源還有許多假說(shuō),如碰撞說(shuō)、潮汐說(shuō)、宇宙大爆炸說(shuō)等等。但星云說(shuō)一直居統(tǒng)治地位。許多天文學(xué)家認(rèn)為地球和太陽(yáng)系的起源是原始星云演化的結(jié)果。原始太陽(yáng)和行星都是由此演化而來(lái)的,進(jìn)而形成整個(gè)太陽(yáng)系。
地球中心是空的嗎
地球是一個(gè)空心的球體,里面住著一群高度文明的生物,這種說(shuō)法你聽說(shuō)過(guò)嗎?你相信嗎?如今“地球空洞說(shuō)”已經(jīng)為世人知曉,并有相當(dāng)一部分人堅(jiān)信這一觀點(diǎn),很多科學(xué)家從不同學(xué)科角度入手,對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)和研究。一般認(rèn)為地球兩極有通向地球內(nèi)部世界的入口。但這種說(shuō)法還是缺乏證據(jù),只是層出不窮的神奇故事在流傳著。
傳說(shuō)在古代普魯士曾有一座修道院。1138年,修道院發(fā)生了一連串怪異的事件,三四個(gè)月的時(shí)間里,連續(xù)發(fā)現(xiàn)藏在修道院地下室的葡萄酒被人偷喝,院長(zhǎng)對(duì)此大惑不解。因?yàn)榈叵率业拇箝T晚間都會(huì)有人巡視,而且地下室四面密封,根本無(wú)法進(jìn)入。一天早上,院長(zhǎng)到地下室巡視,發(fā)現(xiàn)葡萄酒瓶被打開,而這時(shí)他發(fā)現(xiàn)酒窖對(duì)面的黑暗角落有東西在動(dòng)。院長(zhǎng)立刻叫人捉小偷,小偷被捉住了。但令人驚訝的是,那個(gè)小偷竟是一個(gè)樣貌丑陋、皮膚黝黑的小矮人!然而更意外的是,當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)這個(gè)小矮人是從地洞里來(lái)的。人們搬開地洞入口的石蓋,發(fā)現(xiàn)里面有很深且不知通向何處的深洞。所有人都嚇得瞠目結(jié)舌,沒有一個(gè)人敢下去看個(gè)究竟。小偷被關(guān)押起來(lái)了,但主教知道后命令趕走小偷,認(rèn)為他是個(gè)不祥的惡魔。最后小偷順著地道返回到他的地底世界了。
難道真的有地下世界嗎?以前人們一直認(rèn)為地下就是地獄,總是與邪惡和陰暗聯(lián)系在一起。后來(lái)隨著科學(xué)的發(fā)展,現(xiàn)代的地球物理學(xué)家認(rèn)為地球的結(jié)構(gòu)是:地殼、地幔、內(nèi)部地核、巖漿。而這個(gè)正統(tǒng)的權(quán)威的觀點(diǎn)也受到了挑戰(zhàn),有人認(rèn)為地球不是實(shí)心的,進(jìn)而提出“地球空洞說(shuō)”。
比如美國(guó)古代地球研究學(xué)家恩·多利魯博士就是其中之一。他認(rèn)為地球的結(jié)構(gòu)是巖石、熔巖、洞穴和地底道、地下水道、巨大洞穴、重金屬。而且地球的中心不是巖漿,而是直徑160千米的大空洞。這一說(shuō)法雖然缺乏證據(jù),但很多人開始相信地球到處都有地下道的存在。比如巨石疊造而成的印加首都,那里曾有過(guò)很多狡猾的怪盜,每次警方追捕怪盜到城角的地方,怪盜就會(huì)消失不見。后來(lái)終于抓獲一名怪盜,據(jù)他交代原來(lái)城鎮(zhèn)地下有很多地道,他們就是從那些地道逃走的。后經(jīng)有關(guān)方面調(diào)查,得知城鎮(zhèn)有一條通往玻利維亞的通道,而著名的狄瓦那可神殿地下走廊甚至可延伸至北方的厄瓜多爾和墨西哥。
而衛(wèi)星拍回來(lái)的照片使“地球空洞說(shuō)”有了新進(jìn)展。人造衛(wèi)星“艾沙”7號(hào)拍回來(lái)的照片顯示,北極圈附近有一個(gè)黑色的部分,有可能就是地底空洞的入口。1968年1月,美國(guó)氣象衛(wèi)星又拍攝到北極有一個(gè)開口洞穴的照片。后來(lái)陸續(xù)有各種線索,為地球空洞說(shuō)提供證據(jù),但都沒有發(fā)現(xiàn)真正科學(xué)意義上的有價(jià)值信息。所以爭(zhēng)議一直都在,人們的興趣和好奇心也一直在這個(gè)問題上徘徊。
神奇的地球自轉(zhuǎn)力
地球是人類的家園,雖然它也是太陽(yáng)系中一顆普通的行星,但它對(duì)于人類來(lái)說(shuō)卻是獨(dú)一無(wú)二的。眾所周知,地球在一個(gè)橢圓形的軌道上圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),同時(shí)也繞地軸自轉(zhuǎn)。因?yàn)橹芏鴱?fù)始的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn),地球上才有了季節(jié)變化和晝夜交替。
一直以來(lái),人們習(xí)慣將“地球自轉(zhuǎn)”等同于“地球自己轉(zhuǎn)”。認(rèn)為這是地球自身的行為,并未更多地意識(shí)到這兩個(gè)概念的不同,因此也沒仔細(xì)質(zhì)疑過(guò)地球自轉(zhuǎn)的動(dòng)力來(lái)源。地球無(wú)故不會(huì)轉(zhuǎn),它內(nèi)部沒有動(dòng)力!如今,很多科學(xué)家開始致力于地球自轉(zhuǎn)動(dòng)力的研究。人們所說(shuō)的地球自轉(zhuǎn),只是在描述地球自身繞日運(yùn)行的姿態(tài),它相對(duì)于太陽(yáng)的位置而言,每24小時(shí)旋轉(zhuǎn)一周,相對(duì)于恒星的位置而言,每23小時(shí)56分旋轉(zhuǎn)一周,這是現(xiàn)行時(shí)間標(biāo)量的依據(jù),是太陽(yáng)日和恒星日日長(zhǎng)的由來(lái),也是地球出現(xiàn)朝、晝、暮、夜的原因。然而,地球?yàn)槭裁磿?huì)自轉(zhuǎn)呢?自轉(zhuǎn)的動(dòng)力從哪里獲得?科學(xué)暫時(shí)能給出的解釋是,地球之所以自轉(zhuǎn),是因?yàn)樗谝悦啃r(shí)10萬(wàn)多千米的速度繞日公轉(zhuǎn),在公轉(zhuǎn)途中遇到太陽(yáng)風(fēng)的側(cè)面推力,使高空產(chǎn)生等離子西風(fēng)環(huán)流,高空西風(fēng)又推動(dòng)地面西風(fēng)和向東涌的洋流,進(jìn)而推動(dòng)地球自西向東旋轉(zhuǎn)。而要弄清地球自轉(zhuǎn)現(xiàn)象背后的全部原因則還需要未來(lái)的深入研究。
牛頓的第一推動(dòng)力雖然可以解釋部分現(xiàn)象,但這個(gè)理論本身也是推斷,所以還是無(wú)法通過(guò)它來(lái)得出確切結(jié)論。牛頓發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了三大運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律,并用一生時(shí)間不懈地研究和探索第三推動(dòng)力。后來(lái)科學(xué)家認(rèn)為宇宙中必須有第三推動(dòng)力,以人類發(fā)射的衛(wèi)星為例,蘇聯(lián)與美國(guó)曾向太空發(fā)射過(guò)探測(cè)太陽(yáng)輻射的人造衛(wèi)星,他們?cè)O(shè)計(jì)了鏡頭對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng),并讓衛(wèi)星圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。但結(jié)果是,衛(wèi)星在太空搖擺不定,鏡頭東搖西晃,根本無(wú)法給太陽(yáng)拍照。衛(wèi)星為何在沒有預(yù)設(shè)任何慣力的情況下旋轉(zhuǎn)呢?一次次失敗使科學(xué)家們對(duì)傳統(tǒng)的太空觀念產(chǎn)生了懷疑,即太空除引力、磁力之外,必還有第三種力。如果不是這樣,太空中的物體,包括地球,無(wú)故自己不會(huì)轉(zhuǎn)。但要找到這個(gè)原因還需要研究。
其實(shí)地球自轉(zhuǎn)是很多復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的組合,地球要圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),同時(shí)它還隨太陽(yáng)系一道圍繞銀河系運(yùn)動(dòng),并隨著銀河系在宇宙中飛馳。因此可以說(shuō)地球是在整個(gè)宇宙中運(yùn)動(dòng)不息。地球自轉(zhuǎn)究竟有哪些動(dòng)力因素,只能逐漸來(lái)發(fā)現(xiàn)了。
探尋太陽(yáng)系的X行星
在茫茫的宇宙中,地球很渺小,太陽(yáng)系也很渺小,甚至銀河系都是渺小的。但慶幸的是地球還有7個(gè)兄弟行星相伴,而且人類目前已經(jīng)基本了解這7個(gè)太陽(yáng)系家族成員。按距離太陽(yáng)的遠(yuǎn)近,依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。人類自誕生以來(lái),就對(duì)宇宙充滿了好奇,并開始了不懈的探索。
正是這種探索精神讓人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)逐漸清晰,也對(duì)以前的一些觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。比如一些科學(xué)家認(rèn)為,海王星不是太陽(yáng)系最遠(yuǎn)、最后的一顆大行星,太陽(yáng)系還存在第9顆行星。也有人稱這第9顆行星為“X行星”。越來(lái)越多的人開始相信這種說(shuō)法并深入研究。為什么人們這么熱衷于是否存在X行星的研究呢?因?yàn)楫?dāng)初天王星、海王星的發(fā)現(xiàn),就是大膽猜測(cè)和不懈探索的結(jié)果,人們希望這次同樣可以。
讓我們回顧一下天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)天王星的過(guò)程。1781年3月13日夜晚,德國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾發(fā)現(xiàn)一個(gè)恒星旁邊有個(gè)模糊斑點(diǎn),經(jīng)觀察這個(gè)斑點(diǎn)在不斷移動(dòng)。這說(shuō)明它不是恒星,赫歇爾認(rèn)為它是一顆彗星,并寫了一份報(bào)告遞交英國(guó)皇家學(xué)會(huì)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了歐洲,許多天文學(xué)家都來(lái)計(jì)算它的軌道,但在計(jì)算和觀測(cè)軌道過(guò)程中人們發(fā)現(xiàn)它不符合彗星的特點(diǎn),而是一顆行星。又經(jīng)過(guò)大量觀測(cè)和研究,最終人們承認(rèn)它是太陽(yáng)系的另一顆行星,命名為天王星。發(fā)現(xiàn)的過(guò)程無(wú)疑是令人興奮的。后來(lái)人們開始預(yù)算天王星的體積、天王星與太陽(yáng)的距離,發(fā)現(xiàn)天王星是一顆龐大的行星。在推算天王星運(yùn)行軌道時(shí)發(fā)現(xiàn)理論軌道與實(shí)際軌道有偏離,于是又有天文學(xué)家大膽斷言,天王星之外還有別的干擾行星。終于1846年9月,法國(guó)天文學(xué)家勒威耶發(fā)現(xiàn)了海王星。
這說(shuō)明了人類的理論猜想是可以變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的。
科學(xué)是無(wú)止境的,隨著人們對(duì)天王星和海王星的深入觀測(cè),發(fā)現(xiàn)它們的實(shí)際軌道與理論值出現(xiàn)偏差,根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到,還有未知天體干擾這兩顆行星。然而海王星已經(jīng)距離地球很遠(yuǎn)了,要在浩瀚星空找到一顆陌生的且更遙遠(yuǎn)的行星非常困難。功夫不負(fù)有心人,1930年美國(guó)天文學(xué)家湯博找到了這顆星,命名為冥王星,它距離海王星16億千米。通過(guò)對(duì)冥王星精密的推算,新的問題又出現(xiàn)了,影響天王星和海王星的運(yùn)轉(zhuǎn)偏離的數(shù)據(jù),遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于冥王星的質(zhì)量。就是說(shuō)冥王星不可能對(duì)它們產(chǎn)生科學(xué)家原本預(yù)想的影響。那么是不是還有第9顆大行星呢?
于是X行星預(yù)言應(yīng)運(yùn)而生。自20世紀(jì)70年代以來(lái),人類先后發(fā)射了很多探測(cè)衛(wèi)星,它們圍繞太陽(yáng)系諸行星,甚至飛出太陽(yáng)系去尋找X行星。雖然至今仍未找到任何存在跡象,但天文學(xué)家沒有停止探索的腳步。當(dāng)然,也有科學(xué)家認(rèn)為,是別的因素影響了天王星和海王星運(yùn)轉(zhuǎn),并不存在X行星。還有科學(xué)家相繼提出了很多可能的影響因素。但人們還是不懈地在廣闊的宇宙中尋找X行星,也許為了大膽的預(yù)言實(shí)現(xiàn)的那天,也許為了多一顆行星來(lái)陪伴地球,也許為了勇于探索的科學(xué)精神。
太陽(yáng)的末日什么時(shí)候到來(lái)
太陽(yáng)是我們這個(gè)星球賴以生存的能量源泉,沒有太陽(yáng),人類和其他動(dòng)物、植物都不能生長(zhǎng),生機(jī)勃勃的地球?qū)⑹且黄兰拧L?yáng)帶給人類家園無(wú)限的生機(jī)和活力,那么有一天,太陽(yáng)會(huì)衰老死亡嗎?
我們知道太陽(yáng)在發(fā)光發(fā)熱的同時(shí)消耗大量能量。平均每秒有6億噸氫聚變?yōu)楹ぃ缓筇?yáng)向外輻射出一部分能量。地球植物的光合作用、大氣循環(huán)、云雨形成等都是太陽(yáng)的功勞。太陽(yáng)的氫聚變已經(jīng)持續(xù)46億年了,這個(gè)過(guò)程氫不斷減少,氦不斷產(chǎn)生。那么持續(xù)下去太陽(yáng)的未來(lái)會(huì)怎樣呢?科學(xué)告訴我們,恒星演變過(guò)程就是中心核內(nèi)的氫開始燃燒直到全部生成氦。恒星存在的時(shí)間長(zhǎng)短是根據(jù)各自質(zhì)量而定的。星體膨脹速度與產(chǎn)生的熱量成正比。就是說(shuō)星體產(chǎn)生的熱量越多,膨脹的速度越快,存在的時(shí)間也越短。科學(xué)家預(yù)言,太陽(yáng)最多可存在100億年的時(shí)間。
恒星最后會(huì)變成紅巨星,到了這個(gè)階段恒星將膨脹到原來(lái)體積的10億倍,因此稱為巨星,而紅是因?yàn)楹阈桥蛎洠獗碓絹?lái)越遠(yuǎn)離中心,溫度也隨之降低,發(fā)出的光也偏紅。如果照這樣推測(cè),太陽(yáng)最后膨脹10億倍,足可以吞掉地球等其他太陽(yáng)系行星。紅巨星階段過(guò)后會(huì)演變成白矮星。恒星外部迅速膨脹,氦受到反作用力向內(nèi)收縮,溫度會(huì)升高,內(nèi)核溫度最終將達(dá)到1億多攝氏度,由此引發(fā)氦聚變,氫經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年的燃燒將消耗殆盡。此時(shí)的恒星結(jié)構(gòu)復(fù)雜,震動(dòng)劇烈,整個(gè)恒星呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)白矮星便于紅巨星內(nèi)部誕生了。白矮星體積小,密度高,質(zhì)量大,亮度低。因?yàn)闆]有熱核反應(yīng)來(lái)為單星提供熱量,所以白矮星一邊發(fā)光,一邊降低溫度。等到了100億年左右,白矮星將最終完全冷卻,變成巨大的黑矮星晶體,孤單飄浮于黑暗的太空中。
科學(xué)家認(rèn)為太陽(yáng)在50億年后將變成紅巨星,屆時(shí)地球一切生命都會(huì)滅亡,這個(gè)階段會(huì)停留10億年,那時(shí)的光亮將是今天的幾十倍,整個(gè)天空將都是太陽(yáng)。此后太陽(yáng)繼續(xù)膨脹,而且速度加快,然后它將吞沒太陽(yáng)系所有星體。那時(shí)太陽(yáng)會(huì)劇烈抖動(dòng),大量物質(zhì)會(huì)脫落跌進(jìn)太空,剩下的部分縮為白矮星。
不過(guò)“世界末日”還很遙遠(yuǎn),我們了解了整個(gè)演變過(guò)程,也許能夠?qū)ιl(fā)更多的思考。
距離太陽(yáng)最近的行星
在太陽(yáng)系的八大行星中,水星離太陽(yáng)最近,它和太陽(yáng)的平均距離為5791萬(wàn)千米,約為日地距離的0.387,到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)比水星離太陽(yáng)更近的行星。那么太陽(yáng)這個(gè)最近的孩子是什么樣子的呢?
在地球上很難看到水星,這是因?yàn)樗吞?yáng)之間的視角距離不大,這使得水星經(jīng)常因距離太陽(yáng)太近,淹沒在耀眼的太陽(yáng)光之中而不得見。即使在最適于觀察的條件下,也只有在日落后的夕陽(yáng)余暉里和日出前地平線上才能看到,這時(shí)它仿佛在太陽(yáng)的兩邊擺動(dòng)。