7．行星展覽

在宇宙學(xué)研究里，數(shù)個世紀(jì)以來人類對行星——那些在恒星背景上巡回的漫步者——的研究應(yīng)該是最精彩的故事。在太陽系8個已確定是行星的天體之中，有5個可以用肉眼看見，而且自古就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。這5顆行星——水星、金星、火星、木星和土星——被賦予了同名諸神的人格。例如，水星（天幕上移動最快的行星）以羅馬神話中諸神的使神——一般被描繪成腳后跟或帽子上長著小而無用的雙翅的樣子——命名。而火星是傳統(tǒng)五大行星中唯一略泛紅色的，以羅馬神話中的戰(zhàn)神命名。當(dāng)然，地球也是裸眼可以看見的，向腳下看就行。但是，在1543年哥白尼提出日心宇宙模型之前，地球并沒有被看作行星。

對沒有望遠(yuǎn)鏡的人來說，行星只是剛好經(jīng)過天空的光點。直到17世紀(jì)，隨著望遠(yuǎn)鏡的普及，天文學(xué)家才發(fā)現(xiàn)行星是球體。20世紀(jì)才有太空探測器對這些行星進(jìn)行近距離的詳細(xì)觀測。21世紀(jì)稍晚些時候，人類才有可能登上它們。

1609年的冬天，人類首次用望遠(yuǎn)鏡觀察這些太空中的漫步者。剛聽到1608年荷蘭人發(fā)明望遠(yuǎn)鏡的消息，伽利略就自己設(shè)計制造了一架很不錯的望遠(yuǎn)鏡，并通過它發(fā)現(xiàn)行星是球體，甚至是另一個世界。其中，明亮的金星像月亮一樣有陰晴圓缺：新月狀、凸月狀、滿月狀。另一顆行星，木星，有自己的衛(wèi)星，伽利略發(fā)現(xiàn)了其中最大的4顆：木衛(wèi)三、木衛(wèi)四、木衛(wèi)一和木衛(wèi)二，由于木星對應(yīng)于希臘神話中的宙斯，所以它們都以宙斯生活中的人物命名。

用太陽取代地球作為行星環(huán)繞的中心可以很容易地解釋金星的盈虧以及它在天空中的運動特征。實際上，伽利略的觀測強(qiáng)有力地支持了哥白尼建立的宇宙模型。

木星衛(wèi)星的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步驗證了哥白尼的宇宙模型：雖然伽利略的20倍望遠(yuǎn)鏡看到的木衛(wèi)只是光點，但是從沒有人觀察到天體環(huán)繞地球以外的星體飛行。這是真實、簡單的宇宙觀測，但羅馬天主教廷和“常識”卻不接受這樣的觀點。伽利略利用自己的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了與現(xiàn)有教條——地球居于宇宙的中心，所有天體都圍繞地球旋轉(zhuǎn)——相矛盾的結(jié)論。1610年年初，伽利略在簡短卻具有開創(chuàng)性意義的作品《恒星使者》中報告了他極具說服力的發(fā)現(xiàn)。

一旦哥白尼模型被廣泛接受，天空中的行星排列便可以合理地被稱為太陽系，地球也可以回到六大行星的正確位置上去。沒有人會想到有更多的行星出現(xiàn)，就連1781年發(fā)現(xiàn)第七顆行星的英國天文學(xué)家威廉·赫歇耳爵士也從未想過。

事實上，最早記錄觀察到第七顆行星的是英國天文學(xué)家、首任皇家天文學(xué)家約翰·弗蘭斯蒂德（John Flamsteed）。但是，1690年當(dāng)弗蘭斯蒂德注意到這個天體的時候，他并沒有發(fā)現(xiàn)它在移動。他以為它只是天空中另一顆恒星而已，給它起名叫金牛座34。當(dāng)赫歇耳看到弗蘭斯蒂德星在恒星背景里移動時，由于無意識中假定了行星不會出現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)清單里，于是他宣布發(fā)現(xiàn)了一顆彗星。畢竟彗星是會移動的，也是可發(fā)現(xiàn)的。赫歇耳計劃把這個新發(fā)現(xiàn)的天體命名為“喬治亞行星”，以紀(jì)念他的資助人：英國國王喬治三世（King George Ⅲ of England）。如果天文界尊重了他的意愿，那現(xiàn)在太陽系的成員就將包括水星、金星、地球、火星、木星、土星和喬治星。不過這個天體最終被稱為天王星，以和其他采用古羅馬命名的兄弟們保持一致，令赫歇耳的阿諛奉承之行徹底破產(chǎn)。但是在1850年第八顆行星——海王星被發(fā)現(xiàn)之前，一些法國和美國天文學(xué)家還是叫它“赫歇耳行星”。

隨著時間的前進(jìn)，望遠(yuǎn)鏡越來越大、越來越靈敏，但是天文學(xué)家能辨別的行星上的細(xì)節(jié)并沒有太多的進(jìn)步。這是因為每架望遠(yuǎn)鏡，無論大小，都要通過地球湍動的大氣層來觀察行星，再好的圖像都會有點模糊。但這并沒有妨礙堅韌的觀察者繼續(xù)發(fā)現(xiàn)木星大紅斑、土星環(huán)、火星極地冰冠以及數(shù)十顆行星衛(wèi)星。不過，我們關(guān)于行星的知識依舊貧乏，而無知潛藏之處也是最新的發(fā)現(xiàn)和想象顯現(xiàn)之處。

以帕西瓦爾·羅威爾（Percival Lowell）為例。他是美國一位極富想象力的富有商人，也是天文學(xué)家，19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，他積極投身于天文研究。羅威爾的名字和火星“運河”、金星上的“輻條”、搜尋X行星以及坐落于美國亞利桑那州弗拉格斯塔夫（Flagstaff）的羅威爾天文臺永遠(yuǎn)地聯(lián)系在一起。19世紀(jì)末意大利天文學(xué)家喬瓦尼·夏帕雷利（Giovanni Schiaparelli）提出火星表面的線條狀痕跡是canali（意大利語，海峽、溝渠的意思），和世界上許多研究者一樣，羅威爾也開始研究這個問題。

問題是，canali的意思是“水道”，但羅威爾卻錯誤地譯成“運河”，這是因為他認(rèn)為這些痕跡的尺度和地球上那些大型公共建設(shè)工程相近。羅威爾的想象天馬行空，他致力于觀測并描繪紅色星球上的水道網(wǎng)絡(luò)，那些水道肯定（大概他堅信）是由技術(shù)發(fā)達(dá)的火星人建造的。羅威爾認(rèn)為火星人的城市耗盡了當(dāng)?shù)氐乃矗虼诵枰诰蜻\河從極地冰冠引水灌溉赤道附近的人口稠密地區(qū)。這個故事很吸引人，也催生出許多生動的文學(xué)作品。

羅威爾對金星也很入迷。金星上永遠(yuǎn)飄著反射強(qiáng)烈的云團(tuán)，令它成為夜空中最亮的天體之一。金星的軌道離太陽較近，所以日落后（或是黎明前），總能看見金星在日暉中閃耀。由于微亮的天空可能泛著各色光芒，所以911報警電話總是沒完沒了地接到報告，說看見地平線上盤旋著明亮耀眼的不明飛行物。

羅威爾主張金星運行著龐大的網(wǎng)絡(luò)，大部分是從一個中心發(fā)散出來的放射狀輻條（更多的canali）。他看到的輻條仍是一個謎。事實上，沒有人能確認(rèn)他看到的東西是在火星還是金星上。不過這并沒有給其他天文學(xué)家?guī)砝_，因為每個人都知道羅威爾的山頂天文臺是世界上的頂級天文臺。所以如果你沒有看到羅威爾看到的火星人活動，那肯定是因為你的望遠(yuǎn)鏡沒有羅威爾的好，山?jīng)]有羅威爾的高。

當(dāng)然，即便后來望遠(yuǎn)鏡性能更好了，也沒有人能復(fù)制羅威爾的發(fā)現(xiàn)。今天，這段故事留給人們的記憶是：要相信的強(qiáng)烈欲望破壞了獲取精確、可靠數(shù)據(jù)的必要。而且奇怪的是，直到21世紀(jì)才有人能解釋羅威爾天文臺當(dāng)年發(fā)生的情況。

美國明尼蘇達(dá)州圣保羅的一名叫作謝爾曼·舒爾茲（Sherman Schultz）的驗光師給《天空和望遠(yuǎn)鏡》雜志寫了一封信，回應(yīng)2002年7月刊上的一篇文章。舒爾茲指出羅威爾喜歡用來觀測金星表面的光學(xué)裝置很像用來檢查病人眼睛內(nèi)部的工具。在征詢了其他一些意見以后，作者認(rèn)為羅威爾在金星上看到的東西其實是他眼睛里的血管投射在自己視網(wǎng)膜上形成的網(wǎng)狀影子。如果把羅威爾的輻條圖案和眼睛的圖案放在一起對比，運河和血管正好吻合。如果再考慮到羅威爾不幸患有高血壓——使得眼球里的血管更明顯——以及他想相信的迫切愿望，他堅信金星和火星上充滿技術(shù)發(fā)達(dá)的智慧生命就不足為奇了。

唉，羅威爾搜尋X行星（被認(rèn)為位于海王星之外）的努力也沒有什么好結(jié)果。天文學(xué)家邁爾斯·斯坦迪什（E. Myles Standish, Jr.）20世紀(jì)90年代中期已經(jīng)明確地證明，X行星不存在。不過，羅威爾死后第13年，即1930年2月羅威爾天文臺發(fā)現(xiàn)的冥王星倒是被短暫地當(dāng)作有可能接近真相的對象。但是，羅威爾天文臺宣布這個大發(fā)現(xiàn)后沒幾周，一些天文學(xué)家就開始爭論冥王星該不該算作第九大行星。在羅斯地球與太空中心發(fā)表了我們對此的決定，即認(rèn)為冥王星是彗星而不是行星之后，我自己也無意中卷入這場辯論之中，我可以向你保證，這場爭辯還沒結(jié)束。我們這些反對者認(rèn)為，冥王星可以是似星體、似行星體、星子、大星子、冰質(zhì)星子、小行星、矮行星、巨型彗星、柯伊伯帶天體、外海王星天體、甲烷雪球、米老鼠的大笨狗，它可以是一切，就不是第九顆行星。因為冥王星太小太輕，溫度太低，軌道太偏，行為太詭異了。順便說一下，我們對最近備受矚目的幾個行星候選對象，包括在冥王星之外發(fā)現(xiàn)的三四個與冥王星大小和性質(zhì)都相似的天體在內(nèi)，都持同樣的觀點。

技術(shù)隨著時間的流逝不斷進(jìn)步。到了20世紀(jì)50年代，射電觀測和更優(yōu)秀的攝影技術(shù)展現(xiàn)出行星更多的迷人風(fēng)采。20世紀(jì)60年代，人類和機(jī)器人已經(jīng)離開地球給行星拍照。每當(dāng)獲得新的發(fā)現(xiàn)或照片，無知的大幕就稍許升高了一點。

以美和愛的女神命名的金星，原來有厚厚一層幾乎不透明的大氣。大氣里大部分是二氧化碳，海平面大氣壓幾乎是地球上的100倍。更糟的是，金星表面的氣溫將近480攝氏度。只要放在空氣里，幾秒鐘就可以烤熟一塊意大利臘腸比薩。（沒錯，我算過了）如此極端的環(huán)境給太空探索帶來了極大的挑戰(zhàn)，因為任何你能想到可以送到金星上去的東西都會迅速垮掉，然后融化或蒸發(fā)。所以，如果你打算在這死亡之地收集數(shù)據(jù)的話，必須能防熱，或者手腳足夠快。

金星上很熱一點也不意外，原因是大氣中二氧化碳引發(fā)溫室效應(yīng)，令紅外能量無法向外散發(fā)。所以盡管金星上的云層反射了大部分的太陽可見光，但是地表的巖石和土壤還是吸收了少量穿過云層的光線。吸收了可見光的陸地向外發(fā)射紅外線，不斷在空氣中積累，最終成了一個永不停歇的超級比薩爐。

另外，萬一我們在金星上發(fā)現(xiàn)生命體，我們可以叫他們金星人，就像來自火星的人叫作火星人一樣。但是，根據(jù)拉丁文的所有格關(guān)系，“金星的”應(yīng)該寫成“Venereal”（意思是“性交的，性病的”）。不幸的是，醫(yī)生已經(jīng)先天文學(xué)家一步用了這個詞。我想這可不能怪他們。性病的歷史可比天文學(xué)早，相比之下天文學(xué)只能算第二古老的專業(yè)。

隨著時光的流逝，我們對地球之外的太陽系越來越熟悉。第一個飛越火星的飛船是1965年的“水手4號”，它發(fā)回了有史以來第一批紅色星球的近距離照片。不算羅威爾的愚蠢之舉，1965年之前，人類除了知道火星略顯紅色，有極地冰冠，有明暗不一的區(qū)域以外，沒有人知道火星表面是什么樣子。沒有人知道火星上有山，或是有比美國大峽谷寬得多、深得多、長得多的峽谷系統(tǒng)。沒有人知道上面有比地球上最大的火山（夏威夷莫納克亞山）大得多的火山——即便從太平洋海底起計算它的高度。

有關(guān)液態(tài)水曾經(jīng)在火星表面流過的證據(jù)也不少：火星上有長寬和亞馬孫河相差無幾的蜿蜒（干涸的）河床、織成網(wǎng)狀的（干涸的）支流、（干涸的）三角洲和（干涸的）洪泛平原。火星探測登陸車在布滿石礫和塵土的表面緩緩移動，確認(rèn)火星表面的礦物只在有水的情況下才可能生成。沒錯，水的痕跡四處皆是，但卻喝不到一滴。

火星和金星上發(fā)生過某些災(zāi)難，地球上也會重演嗎？如今人類對環(huán)境進(jìn)行了太多改造，并沒有過多地考慮長期后果。在對火星和金星（太空中我們最近的鄰居）的研究迫使我們審視自己之前，有誰想到關(guān)心地球的這些問題呢？

想要更清楚地觀察更遠(yuǎn)的行星，就需要依靠太空探測器。最先飛出太陽系的飛船是1972年發(fā)射升空的“先驅(qū)者10號”和1973年發(fā)射的姊妹船“先驅(qū)者11號”。它們都在兩年后飛越木星，開始它們的偉大旅行。不久它們和地球的距離將要超過160億千米，是到冥王星距離的2倍還多。

然而，當(dāng)“先驅(qū)者10號”和“先驅(qū)者11號”發(fā)射的時候，它們攜帶的能源不足以飛出木星太遠(yuǎn)。如何讓飛船飛得比其所攜能量能支持的距離更遠(yuǎn)？你瞄準(zhǔn)目標(biāo)，發(fā)射火箭，然后讓它在太陽系里各類天體的引力牽引下利用慣性飛行。由于天體物理學(xué)家能精確計算軌道，所以探測器可以利用多次彈弓式的機(jī)動從訪問的行星上獲取軌道能量。軌道動力學(xué)家玩這種重力輔助的把戲已經(jīng)相當(dāng)嫻熟，連桌球高手都嫉妒不已。

先驅(qū)者10號和11號發(fā)回的木星和土星照片比在地球上能夠獲得的好得多。不過，直到1977年發(fā)射載有整套科學(xué)實驗儀器和成像設(shè)備的姊妹飛船旅行者1號和2號，外行星才成為人們的偶像。“旅行者1號”和“旅行者2號”讓全世界整整一代人都認(rèn)識了太陽系。這些旅行帶來的一個意外收獲就是發(fā)現(xiàn)外行星的衛(wèi)星們個個不同，像外行星本身一樣吸引人。于是，這些行星的衛(wèi)星從單調(diào)的光點變成值得我們關(guān)注的世界。

在我寫這篇文章的時候，美國國家航空航天局的卡西尼號探測器正環(huán)繞土星飛行，對土星、土星環(huán)和土星的眾多衛(wèi)星展開深入研究。當(dāng)四次借引力加速以后，卡西尼號來到土星附近，它釋放出名為惠更斯號的子探測器。惠更斯號探測器由歐洲航天局設(shè)計，并以最早發(fā)現(xiàn)土星環(huán)的荷蘭天文學(xué)家惠更斯的名字命名。惠更斯號進(jìn)入土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六（已知太陽系中唯一擁有濃密大氣的衛(wèi)星）的大氣層。土衛(wèi)六表面富含有機(jī)分子，化學(xué)成分可能是最接近早期史前地球的。美國國家航空航天局正在計劃其他的復(fù)雜任務(wù)，將對木星開展相同的探測，以便對木星及其70多顆衛(wèi)星開展持續(xù)研究。

1584年，意大利修道士和哲學(xué)家喬達(dá)諾·布魯諾（Giordano Bruno）在《論無限宇宙和世界》一書中提出存在“無數(shù)個太陽”和“無數(shù)個環(huán)繞那些太陽的地球”。而且，他還主張，根據(jù)造物主萬能的前提可以推出，每個地球上都生活著居民。由于這些言論及其他褻瀆神靈的行為，天主教廷把布魯諾燒死在火刑柱上。

不過，布魯諾既不是第一個也不是最后一個提出此類想法的人。先行者既有公元前15世紀(jì)的希臘哲學(xué)家德謨克利特（Democritus），也有公元15世紀(jì)的紅衣主教尼古拉（Nicholas of Cusa, Cardinal）。而知名的后來者則包括18世紀(jì)的哲學(xué)家康德和19世紀(jì)的小說家奧諾德·巴爾扎克（Honoré de Balzac）。布魯諾只不過生不逢時，生在一個因為這樣的思想就會被處死的年代。

在20世紀(jì)，天文學(xué)家明白別的行星也能和地球一樣存在生命，只要這些行星的軌道在其主恒星的“宜居帶”——一片既不太近以致水全部蒸發(fā)，也不太遠(yuǎn)以致水全結(jié)成冰的區(qū)域——之內(nèi)。毫無疑問，我們所知的生命都需要液態(tài)水，但是大家也還假定生命同樣需要星光作為能量的終極來源。

接著人們發(fā)現(xiàn)，在外太陽系的其他天體之中，木星的衛(wèi)星木衛(wèi)一和木衛(wèi)二還有太陽以外的能源提供熱量。木衛(wèi)一是太陽系里火山活動最頻繁的天體，火山向大氣層噴射帶有硫黃的氣體，熔巖四處流淌。而對木衛(wèi)二，幾乎可以肯定在它的冰殼下面存在數(shù)十億年古老的由液態(tài)水構(gòu)成的深邃海洋。木星的潮汐力給兩個衛(wèi)星星體施以重壓，向它們內(nèi)部注入能量，使冰川融化，造就了不依賴太陽能量就可維持生命生存的環(huán)境。

即使是在地球上，這也是可能的，數(shù)種統(tǒng)稱為嗜極生物的新生物體能在人類無法生存的環(huán)境里生息繁衍。宜居帶的概念其實混合了一種最初的偏見：室溫對生命才是有利的。但是某些生物就是喜歡數(shù)百攝氏度的熱水浴，室溫對它們來說才是徹頭徹尾的災(zāi)難。對它們而言，人類才是嗜極生物。地球上許多原先被認(rèn)為無法生存的地方是它們的家：死谷的谷底，大洋海底的煙囪、核廢料場等。

了解到生命能夠出現(xiàn)在比先前的想象更多的地方，宇宙生物學(xué)家已經(jīng)擴(kuò)展了早先較嚴(yán)格的宜居帶概念。現(xiàn)在我們知道，那樣的區(qū)域必須考慮新發(fā)現(xiàn)微生物的耐力，以及能夠維持它生存的能源之范圍。另外，就像布魯諾和其他人猜想的那樣，得到確認(rèn)的系外行星的數(shù)量持續(xù)飛速增長，現(xiàn)在已經(jīng)超過150顆，都是近10年左右才發(fā)現(xiàn)的。

我們又重新認(rèn)定生命無處不在，就像我們的祖先想象的那樣。但是現(xiàn)在我們不會因此而犧牲，并且新知識已經(jīng)告訴我們生命相當(dāng)堅韌，宜居帶應(yīng)該和宇宙一樣寬廣。