书城童书青少年应该知道的太空探索
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第3章 神秘的太空

1.生物大军太空行

运用太空的“生物大军”空间环境这样的特殊环境,对生物体进行培养,可以很好地避免地面重力作用产生对流而沉淀,会获得比地面更好的效果,从而给生命科学、生物技术实验,提供地面不能或不能完全模拟的环境。

人类对空间生命科学的探索研究,不仅对揭示生命科学中无法在地面环境下获知的一些本质特征起到作用,而且运用空间生物工程方法可以制成高效的生物制品等等。

通过科学实验,科学家们发现在太空失重的条件下,蛋白质晶体可以比在地球上生长的尺度大,结构更完整,可以很方便地进行分析。空间大分子生物技术的发展目标是:在基础研究方面研究晶体的生长过程,充分认识大分子晶体生长的物理化学特性;在应用方面是生产出高质量的蛋白质晶体,通过对蛋白质晶体的X衍射可以帮助科学家获得蛋白质分子的精细结构,从而可以揭示其生物学功能和分子结构的关系,指导新药开发和仿生学技术研究。尤其是在人类基因组计划完成之后,这类研究的意义就将更显突出。

为了揭示生命的奥秘,经过多年研制,科学家们在“神舟二号”飞船上安装了蛋白质结晶装置。它装载有天麻抗真菌蛋白、碱性磷脂酶A2、细胞色素B5等15种蛋白质,对于抗农作物病害、治疗顽症、设计新型药物、在细胞和分子水平上研究生命现象的本质意义深远。

相信这项研究一定会给人类的生存带来新的奇迹。

2.金星上的两万城市遗迹

金星是太阳系八大行星之一,历来被科学家们认为没有生命存在的迹象。但在比利时首都布鲁塞尔举行的一个科学研讨会上,科学家尼古拉·里宾契诃夫博士曾披露说,根据苏联无人宇宙飞船的探测,金星上已发现曾有两万个城市存在的遗迹。究竟是何故?

根据探测结果看到:这些城市散布在金星表面,呈马车轮的形状,中间的轮轴可能就是繁华的大城市。有一个庞大的公路网,将这两万个城市联系在一起,条条大路直通中央。

尼古拉说,他披露的这些资料是1988 年1 月苏联无人宇宙飞船穿过金星表面浓密的大气层用雷达扫描时发现的。不过这些照片还不十分清晰,至今还难辨认这些建筑物的具体形状。

这位博士还强调说:“我们唯一知道和已确定的,就是那些城市皆是倒塌状态,显示出它们已建成有一段极长的日子。目前那里没有任何生物迹象存在,所以最保守的估计,就是那里的生物已死了很久。”

科学家们认为金星的自然环境极其恶劣,它表温高达500℃以上,时刻有超过12级的狂风吹袭,还常年下着硫酸雨,这对地球上的生物来说是无法适应的。那么金星古城的建造者何来又何去了呢?

迄今为止,人们在月球、金星、火星上都找到了文明活动的遗迹或疑踪,甚至在距离太阳最近的水星的表面也有一些断壁残垣被发现。地球、月球、火星、金星上都存在金字塔式的建筑。人们将这些联系起来后认为,地球并不是太阳系文明的起点,而是其终点。倒塌的金星城市中,究竟隐藏着什么秘密呢?让我们等待人类未来的实地探测,但愿这一天能尽早到来。

3.月球的神秘面纱

地球是人类迄今为止发现的唯一有生命存在的星球,它有辽阔的疆域、浩瀚无边的海洋、蜿蜒连绵的河流、巍峨耸立的山峦、宛如平镜的湖泊、复杂多变的气候。在阳光沐浴下,地球万物生长,生气勃勃,气象万千。那么作为地球的卫星—月球,又会是什么样的景象呢?

经过长期的科学探测与人类登月活动,可以证实月球表面是很荒凉、坑洼不平,一片万籁俱寂,是寸草不生之地。月球上不仅没有生命存在也没有生命留下的迹象。而且月球上还没有显著的磁场,通过对月球岩石标本磁场测试,其只占地球磁场的万分之几。

从月球的质量和半径的数据算出,月球的重力只有地球表面重力的1/6,地球上一个体重60千克的人,到月球上只有10千克重。月球上的逃逸速度只有2.38千米/秒,比地球上的逃逸速度(11.2千米/秒)小得多。

月球微弱的重力使它保持不住大气层,因为在阳光照射下,由于轻的气体分子的热运动速度会大于逃逸速度,因而纷纷飞散到星际空间里去。虽然从月球表面之下不时有小股气体逸出,但月球只能挽留住像氙、氪那样相对分子质量较大的气体,但这些元素非常稀少。月球大气的密度小于地球海平面上大气密度的万分之一。月球表面的环境,与地球表面的自然环境大不相同。月球上没有大气,处于一种高度的真空状态,连声音都无法传播,人在月球上也就听不到任何声响,真正是万籁俱寂。因此在月球上不像在地球上那样由于大气分子散射阳光,使白天和黑夜之间有着晨曦和黄昏的过渡,这使月球上白天和黑夜交替没有过渡,而且明暗分界线十分明显。

月球上也没有水,就是在对月球的岩石分析中,也没有发现水分,当然就更不会有江河湖泊。那里满目荒凉,毫无生气,是一个没有生命活动的世界。月球上没有大气层,月面直接暴露在宇宙空间。因而月表的温度变化非常剧烈。白天最热时,月表温度可达127℃;夜间最冷时,温度则可降到零下183℃。所以,月球上根本不会有任何形态的生命存在,更不会有植物和动物。

对于月球表面的环境,我们可以用一句话来概括:月球是一个无风、无水、无声响、无生命、冷热剧变的荒凉的世界。由于没有空气散射光线,因而星星不会闪烁。

4.南美蛙类繁盛惊人

一项新的研究发现,致使恐龙惨遭灭绝的小行星碰撞,有可能是南美洲的一种蛙空前繁衍出162种加勒比蛙类的原因。这些蛙类都属同一种蛙类,它们的繁衍十分奇特,幼蛙不是长成蝌蚪,而是直接就从蛙卵孵化出来,这类树蛙多达800多种,几乎占到整个蛙类的五分之一,蛙类是脊椎动物中最大的种群。“但是,在生物分类学领域中,多并非是好事。”宾州大学的生物学家布莱尔·海吉斯这样解释说道。这些蛙类在种数上繁衍如此之多,其真正的原因就是它们在分类学上的凌乱,乱得就像是垃圾场上的垃圾,并没有什么突出的特征。换言之,许多蛙被归于同种,是因为它们很相似,由于缺乏相关差异信息,而很难归属于同一属。在生物分类学当中,种比属要低一个层次。

通过基因分析的方法,海吉斯博士和他的伙伴们重新规整这个“垃圾场”,以此让其成为了树蛙家族的树形图谱。从中他们不仅发现了蛙类家族树中的加勒比海分支,更重要的是,还发现其与小行星碰撞地球存在着关系。

实际上,海吉斯博士与同伴的研究解决了一个让科学界感到困惑的课题。研究表明,由南美入侵加勒比地区的单一物种在长达五千万年的时间里,繁衍出了蔓延加勒比各个岛屿的众多不同种类的蛙类后裔。这大概是因为当时最早到达加勒比地区的蛙类发现,这里的海岛已经被由小行星撞击地球而产生的高达一英里的海啸冲刷得什么都不剩了。这一事件为第一只到达这里的青蛙提供了千载难逢的好机会,然而时至今日,蛙类的好运气已经消失得一干二净,海吉斯博士说:“它们所面临的是像海啸一样恐怖的敌人—乱砍滥伐。”

目前,蛙类90%的栖居地已经遭到破坏,有些低洼湿地的红树林已经被砍光,用来制作家具贩卖到欧洲。

事实上,在生物科学家研究加勒比蛙类的同时,大多数蛙类,包括正在研究中的物种,已经走到了灭绝的边缘。对于我们身边的越来越少的包括动物在内的资源,我们人类要做的就是珍惜和保护,否则人类看见的就是自己的眼泪。

5.人在太空能待多久

离开地球,人进入太空,能待多长时间?对于这个问题,科学家都想解开这个问号。到目前为止,人类所进行的航空活动一般都是几天或者是几周,不能在太空待上很长的时间。在太空逗留时间最长的就是来自前苏联的宇航员谢尔盖·克里卡廖夫,一共在太空历时11个月。未来,我们的探索目标会不断深入,举个例子:要到达邻近地球的火星,就目前的飞船速度来说,最少需要1年的时间,还要加上航天员在火星上的活动时间以及他们返回地球的时间,一共至少要飞上3年的时间。这么长时间的太空之行,人会有怎样的变化呢?

美国航天局从事生命科学研究的约翰·别林汉就曾这样说到:我们现在还无法知道,人在外太空失重的环境下,有无可能长时间的生活。其主要体现在以下三个方面:

第一,失重会引起很多生理影响,也就是所谓的“外空适应综合征”。它可以使人恶心、呕吐、平衡失控,肺部呼吸功能强烈变化,心跳加速,食欲减退,免疫系统出现紊乱……其中最让太空医学家们所担心的还是骨质的流失。航天员的骨质大约每月要丢失1%,3年以后就会丢失13%以上。这样说来,人在回到地面时是否还能支撑自己的身体?这是第一个大问号。

第二,另一个宇宙无形杀手就是太空辐射,尤其是对于长期待在外空的人来说,这种影响有时甚至是致命的。显然,在太空中停留的时间越长,受到各种各样的辐射也会越来越多。这是又一个大问题。

第三,如果长时间在太空活动,怎么解决医疗问题呢?人总会有些小疾病什么的,这是很正常的,对于在太空中生活的人来说更是如此。太空医学家们发现,在空间里所检测到的细菌和真菌达到地球上的10倍之多,而且它们有着很顽强的生命力。在太空中生存并非易事,优胜劣汰同样在太空也能体现。通过辐射、失重的影响,只有强者才能生存下来。这些细菌和真菌会产生变异,会给宇航员健康带来难以想象的危害,从而危害整个航天事业。

由此看来,人在太空中究竟能待多久,科学家现在也无法给出一个准确的答案。

人造卫星发射时为什么指向东方?

几乎所有国家在发射人造卫星时,为什么总是把发射方向指向东方?这是因为,地球是由西向东旋转的,将人造卫星由西向东发射时,可以利用地球的惯性,大大节省燃料和推力。地球运动的速度,随着纬度的变化也不尽相同。一般来说,赤道上的运动速度最大,随着纬度的增加而小。所以发射地点的纬度越高,火箭所需的推力也越大。

6.地球上可能有外星生命存在

对于外星生命的探索,人类的脚步未曾止步过。在地球上,或许还存在着某种特殊的有机体,构成了我们所不知道的生命系统。

美国亚利桑那州立大学宇宙生命理论家保罗·戴维斯教授就认为,要找到外星生命就应该从“地球任务”着手。戴维斯说,“早在20世纪60年代,很少有人相信除了地球之外的星球还会存在生命,然而时至今日,宇宙存在生命的说法则是十分流行的而且是普遍的。

但是,就目前而言,我们至今还不清楚的是,在类地环境中,生命是否能够自动出现。对于地球上究竟有没有我们所不了解的神秘生命,而科学家们也未曾进行过比较系统的探索与研究。至今,科学家仍未在地球上发现与已知生物不同的生命体,然而这并不代表地球上没有外星生命:虽然现代科学技术已经很先进,但还有很多生物我们无法观察到。大多数人认为在火星、木卫二或宇宙其他空间有神秘生命存在着,但从未有人想到:地球可能存在的某种神秘生命,那么它们到底是什么样子呢?

戴维斯称,这种神秘的生命形态存在的方式也许是多样性的。我们知道,地球上已有生命主要是由五种主要元素:碳、氢、氧、氮和磷构成的。但是,有机体也有可能是由砷元素组成,而并非是磷元素。而且,许多生命分子呈现出的是左螺旋形状,当然也有呈现出右螺旋形状的,DNA的双螺旋线总是呈现出右螺旋形状。但说不定真的存在某种呈现左螺旋形状DNA的微生物,只是现在还没有被我们所识别罢了。戴维斯认为,因为迄今为止,科学家们所掌握的微生物研究技术都是建立在常见的生物学方法之上的,所以他们仍然无法识别这种神秘的生命。如果有一天能够识别出,这将有助于在火星上或者太阳系的其他地方发现类似的生命。

当然也会有意外存在着,有些微生物甚至还会携带着某种不是基于DNA的基因信号。这些微生物存在的环境或者很恶劣,比如在极深的地层之下,或是在极其滚烫的温泉之中,甚至是生活于其他有机体中等,种种可能都会有。

在微生物世界里,一些微型有机体也许拥有着另一种生物化学方式,并产生第二或并发的基因结果。我们可以设想出一系列实验环境,生命在其中反复出现和灭亡。这样的话,极有可能出现某一种或多种生命形式。当然,一个关键的问题是它们是否能够继续生存下去并生成一些与已知的生命形式完全不同的生命,对于此,人类要做的研究与探索还任重而道远。

7.火星上发现猫眼石

判断远古火星是否存在液态水,除了火星上的河流地貌特征外,水合物或含水矿物质也是判断的重要证据。此前,科学家们在火星上仅仅发现了两类水合矿物:页硅酸盐和水合硫酸盐。其中黏土状的层状硅酸盐形成于大约35亿年前,由火成岩与水长期接触形成。在接下来的几亿年直至大约30亿年前,水合硫酸盐形成。

近年来,科学家们又发现了新的证据。火星侦察轨道器上的紧凑型勘测成像光谱仪(CRISM)发现了一种新的水合矿物质—水合二氧化硅,俗称“蛋白石”、“猫眼石”。猫眼石属于一种名为水合二氧化硅的矿物,水合二氧化硅的形成需要液态水。最有趣的是,存在猫眼石的地区似乎只是在大约20亿年前形成的。航天器此前在一些历史超过35亿年的地区探测到黏土等其他含水矿物。与太阳系中的其他行星一样,火星的历史大约为45亿年。

科学家称,水合矿物堪称是绝佳的证据,可以证明火星什么时间什么地点曾经有水存在过。

水合二氧化硅是火星上已发现的三种水合矿物质中最晚形成的一种。火山活动或陨星撞击事件在火星表面留下了水合二氧化硅形成所需要的原料,这种原料遇水后就会形成所谓的蛋白石。这种新发现的水合二氧化硅将水合矿物的存在后延了10亿年。

8.火星20亿年前可能有水存在

人们多年前就得知火星上有水存在。在太空中明显可见的火星冰盖主要是由冻结的水构成的。目前不得而知的是,这些冰多久会融化一次。

最令人感兴趣的一个可能就是在最初的10亿年里,火星曾经非常温暖,存在液态水构成的湖泊和海洋,而且有可能存在生命。火星地貌是水流动过的铁证:巨大的峡谷和水道,以及干涸的河口三角洲。

一些科学家认为,罕见的大洪水造就了火星地貌。洪水可能是小行星或彗星撞击后引发的,也可能是地下水被残余的火山热量加热后冲出地表造成的。

CRISM项目首席研究员斯科特·穆尔切认为:“这是一个激动人心的发现,因为它延伸了液态水在火星上存在的时间范围。蛋白石的发现告诉我们,一直到20亿年前火星上可能还存在液态水。”科学家认为,水合二氧化硅不仅是液态水存在的佐证,而且在火星地表的塑造、火星支持生命的环境中扮演了重要的角色。

研究发现,某些蛋白石状的堆积物与铁硫酸盐有关。美国宇航局喷气推进实验室科学家拉尔夫·米利肯说:“如果真的存在酸性液态水的话,应该可以从这些堆积物中看到某些矿物质。这些堆积物不仅可以表明火星上过去存在液态水,而且还可以证明液态水存在的时间足够长,足够改变某些岩石的成分。”

水合二氧化硅的发现地点位于“水手号”大峡谷。科学家们可以从拍下的照片中发现许多露出地面的蛋白石类矿物,一般都沿着大峡谷边缘的薄层延伸很长距离。此外,米利肯还通过高分辨率成像科学实验摄影仪发现火星上广泛存在乳白色硅酸盐,而且一般都存在于相对年轻的地形之上。米利肯对此解释说:“重要的是,液态水存在的时间越长,火星上支持生命的时间周期也就越长。乳白色硅酸盐出现的位置将是最值得探索的地方,特别是那些相对年轻的地形。通过探索可以评估这些地方是否适宜人类居住。”

空间探测器的命运如何?

各种空间探测器在为人类作出贡献后,专家根据它们的探测使命、所携带的设备和遥控技术水平等来安排其“归途”。最后,它们有着不同的命运。

“浪迹天涯”:1972年升空的美国“先驱者10号”探测器穿越小行星带,到达木星附近并获取其图像,于2003年已飞出太阳系,中断了与地球的联系,开始“漂泊”的生活。

“粉身碎骨”:20世纪60年代初期发射的几个美国“漫游者”系列探测器,它们都以撞击月球的方式结束了一生。1990年,日本发射月球探测器“飞天”。1993年,“飞天”撞击月球后结束了它的历史使命。

“无限驻守”:2004年1月,登上火星的美国“勇气”和“机遇”号火星车,实地考察了火星。其工作能力消耗殆尽后,两辆火星车将永远驻守在火星上度过余生。

“荣归故里”:1970年发射的前苏联“月球16号”探测器,在航天史上首次实现在月球上着陆,采集月岩样品并返回地球。