书城科普世界未解之谜之宇宙地球之谜
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第12章 太阳系谜团(4)

很多人就这颗卫星的位置、亮度、轨道、半径、周期进行研究,在1764年,就有发表观测金星卫星的文章。

后来观测技术进步了,却再也没发现金星的卫星,是失踪了吗?怀疑和简单否认是不客观的。

假如有卫星,哪里去了?什么时候、又是什么原因?这又是金星的第二个谜。

6.逆向自转,太阳从西边升起金星自转是卫星中最独特的。自转与公转方向相反,是逆向自转,换句话说,从金星看太阳,太阳是从西方升起,在东方落下。

金星逆向自转,是科学家用雷达探测金星表面,根据反射器传回来的雷达波发现的,还知道金星自转非常缓慢,每243天自转一周,如果我们在金星上观看星星,每过243天,才能在天空看到同一幅恒星图景,如我们以太阳为基准测量金星自转周期,仅仅是116.8个地球日。因为,在这段时间,金星沿公转轨道前进了很大一段距离,在近243天中,可以看到两次日出和日落。所以,一个金星日是116.8个地球日,金星上的一天等于地球上116天多。

红色的火星

1.地球的“孪生兄弟”

人类在地球上生活了二三百万年,地球是我们舒适的家园。

人类一直没有停止过对同伴的寻求。除了地球之外,还有另一个星球存在着生命吗?人们的眼光自然投向了月球投向金星和火星。金星的面纱初步揭开了,火星又是怎样一颗行星呢?

地球的这一位邻居与地球酷似,可以说,是最为相似的两颗行星,且让我们看看地球的“孪生兄弟”的诸多有趣特征吧。

火星也是一个固态的行星。

火星比地球略小。

火星的自转周期与地球相似。

火星上也有大气。只是非常稀薄。

火星也有卫星。

火星自转轴与火星轨道平面的垂直方向相交成24°夹角,地球的这一倾角是23.5°。

因而火星表面也有相应的四季变化,当然,火星每个季节持续的时间比地球上长将近一倍,因为火星每687天绕太阳一圈,差不多是2个地球年。

火星也有两个白色皑皑的极冠。这两块白色区域冬季增大,夏季消融缩小,这与地球何其相似。地球两极也有大量冰块,站在地球以外看去,它也是两顶极冠,分别在夏冬季也有消长。

在整个太阳系,能够获得地球“孪生兄弟”的资格恐怕非火星莫属了,归根到底,它是与地球最为相似的星球,所以,自19世纪以来,人们曾经毫不怀疑火星是有生命的星球。但随着宇宙飞船的拜访,结果却是给人们美好的梦想泼了一瓢冷水。

2.寒冷、荒凉、死寂的世界火星探测器显示带给我们的火星表面是一片荒凉、寒冷又死寂的世界。

火星上天气极寒冷。1997年美国“火星探路者”探测的最新成果报道,“探路者”对大气层曾进行一整天的测定,那里白天气温13.3℃,夜晚气温-76.1℃,昼夜的温度变化达到90℃。1976年的“嗨盗号”还测得夏季平均温度是-60℃,冬季平均温度为-120℃,一年四季都是冰天冻地的。

火星的天空有云却不会下雨。火星在黎明前的天空最有生气,有粉红色和蓝色的云,但太阳一出来,就云开雾散了。云层主要由尘埃组成,蓝色的云含有水冰,大约位于距地面十六公里的高空。但有云的天空却不会下雨。云散后的天空灰蒙蒙一片,看不到蓝天。

大气特有的现象是尘暴。每年火星上大约有一百次地区性尘暴;全球性的尘暴更是铺天盖地,横扫一切。这样的大尘暴从一个地区开始数天之内席卷全球,尘埃高达几公里,遮天蔽日,漫漫的“粉红”、“黄色”尘土笼罩火星达数星期,甚至更长。

红色是火星典型的颜色。这是因为土壤中含铁量甚高(12%),而地球上土壤含铁低(5%),含铝较高。厚达20米的火星风化层土因含氧化铁而是呈红色,并有2米厚的氧化硫,这么厚厚一层“铁锈”般的土壤铺在火星上,火星不红才怪。

火星有最高大的火山——奥林匹斯火山高大雄伟,它比周围的火星表面平均高度高出25公里,地球上最高的珠穆朗玛峰是8.85公里,要三个珠峰相叠有才奥林匹斯火山那么高。火山口也宽广无比,直径有数百千米,地球上最大的火山在日本,火山口宽27公里,奥林匹斯火山之高大是雄居太阳系火山之冠的。

火星有最壮观的峡谷。水手谷由一系列峡谷所组成,长4000公里,宽200公里,从边缘往峡谷底深达6公里,这是人类知道的最深长的峡谷。美国著名的科罗拉多大峡谷总长150公里,最深处是2公里,简直不能与水手谷相提并论。如果把火星大峡谷搬到中国的话,它可以从拉萨延伸到上海,是长江三峡的24倍长。

火星峡谷成为火星上的暗标志,是地球上能够看到,又果真存在的惟一标志。

巨大的木星

1.木星有多大木星是颗巨大的行星。在太阳系所有行星中,木星是最大的一个。它的直径是14.3万公里,是地球直径的11倍多,体积是地球的1300多倍。这意味着,倘若木星是个中空的圆球,它里面能放下1300个地球。木星是太阳系行星中的头号巨人。

木星自转非常迅速。它虽是庞大行星,却行动灵活。木星比太阳系内任何别的行星自转都要快,木星上的“一天”只有9小时55分,微弱的太阳光,平均每天只有5小时左右照射时间,测得木星表面温度在-150℃左右,是极寒冷的世界。

2.没有固体的表面这与我们了解过的水、金、地、火、月球都不同。大气之下,很可能是液态氢的“海洋”。在再往下离木星中心核大约一半的地方,那里的压强已十分巨大,可达300万个大气压,温度惊人的高,达11000℃,在这样的物理条件下,以致液态分子氢实际上已转化成液态的金属原子氢,这种液态的金属氢在地球的实验室中从未发现过,然而科学家坚信,在极端条件下会有这种液态金属氢存在。

3.身披色彩缤纷的彩带通过望远镜,我们就能看到木星那扁平的有趣形状。不过,恐怕最吸引你的,是木星顶部云层的那些云雾状的醒目条纹了。

这些条带都是木星云层,而且是木星顶部云层。木星被浓密大气包围得严严实实,这层大气有多厚,现在不得而知,估计大约一千多公里,它使我们想要窥视一下木星大气的下层也不能,更不用说看见木星表面了。

4.有个几万公里长的巨大红斑木星除了色彩缤纷的条和带之外,我们还不难看到木星大气有一块醒目的标记,从地球上看去,就成一个红点,仿佛木星上长着一只“眼睛”,大红斑形状有点像鸡蛋,颜色鲜艳夺目,红而略带棕色,有时又鲜红鲜红的。人们把它取名为大红斑。

大红斑十分巨大,南北宽度经常保持达1.4万公里,东西方向上的长度在不同时期有所变化,最长时达4万公里。也就是说,从红斑东端到西端,可以并排下三个地球。一般情况下,长度在2000—3000公里,大红斑在木星上的相对大小,就好像澳大利亚在地球上那样。

大红斑之“红”也有特色。它的颜色常常是红而略带褐色,变化也是经常有的。20世纪20年代到30年代,大红斑呈鲜红色,从未这么好看过。1951年前后,也曾出现淡淡的玫瑰红颜色。大部分时间,颜色比较暗淡。关于大红斑的颜色,有不同见解。有人提出那是因为它含有红磷之类的物质;有人认为,可能是有些物质到达木星的云端以后受太阳紫外线照射,而发生了光化学反应,使这些化学物质转变成了一种带红棕色的物质。总之,这仍然为未解之谜。

5.最新发现——木卫二上可能有水美国亚利桑那大学的行星科学家宣布,他们对伽利略探测器发回的照片的分析结果进一步确定,木卫二冰冻的表面下存在一个液态水构成的全球性海洋。

伽利略探测器是美国宇航局1989年发射的,自1995年接近木星以来一直围绕着木星及其四颗最大的卫星飞行,拍摄了大量的近距离照片。科学家根据这些照片认为木卫二上有水,但对其表面上呈扇形排列、密如蛛网又长达数百公里裂纹的成因感到迷惑不解。现在亚利桑那大学的科学家们指出,这种裂纹是木卫二上存在海洋的证据。

由于对木卫二是否存在着水越来越感兴趣,美国宇航局计划于2001年发射一个探测器并将于2008年进入木卫二的轨道,利用能够穿透冰盖的遥感仪器对木卫二进行考察,以便最终解决木卫二是否真的有水这个问题。

美丽的土星土星是一个液态行星,结构和木星相似,表面温度180℃左右。土星半径约为6万公里,是地球半径的9倍;土星体积是地球的745倍,质量是地球的95倍;土星最近时,距地球也有13亿公里。

1.神奇的“项圈”

在望远镜里,我们可以看到三圈薄而扁平的光环围绕着土星,仿佛明亮的项圈。光环环环相套,成千上万,看上去更像一张硕大无比的密纹唱片上那一圈圈的螺旋纹路,比起太阳系九大行星中也具光环的天王星和木星,土星的光环要明丽壮观得很。土星结构复杂,千姿百态,所有光环都由大小不等碎块颗粒组成,大小相差悬殊的可达几十米,小的不过几厘米或者更微小。

它们外包一层冰壳,由于太阳光的照射,而形成动人的明亮光环。

土星光环除了明亮还又宽又薄。

土星环延伸到土星以外辽阔的空间,土星最外环距土星中心有10—15个土星半径,土星光环宽达20万公里,可以在光环面上并列排下十多个地球,如果拿一个地球在上面滚来滚去,其情形如同皮球在人行道上滚动一样。

土星光环又很薄。我们在地球上透过土星环,还可见到光环后面闪烁的星星,土星环最厚估计不超过150公里。所以,当光环的侧面转向我们时,远在地球上的人们望过去,150公里厚的土星环就像薄纸一张——光环“消失”了。每隔15年,光环就要消失一次。

奇异的土星光环位于土星赤道平面内,与地球公转情况一样,土星赤道面与它绕太阳运转轨道平面之间有个夹角,这个27°的倾角,造成了土星光环模样的变化。我们会一段时间“仰视”土星环,一段时间又“俯视”土星环,这种时候的土星光环像顶漂亮的宽边草帽。另外一些时候,它又像一个平平的圆盘,或者突然隐身不见,这是因为我们在“平视”光环,即使是最好的望远镜也难觅其“芳踪”。在1950—1951年。1995—1996年,都是土星环的失踪年。这也难怪伽利略纳闷了,却也证实了惠更斯设想的正确。

土星光环不仅给我们美的享受,也留下了很多谜团。目前还不知道组成光环的这些物质,是来自土星诞生时的遗物呢?还是来自土星卫星与小天体相撞后的碎片?土星环为什么有那么奇异的结构呢?这些都是有待科学家们研究探讨的难题。

2.太阳系第一大卫星家族土星的卫星共有23个,是太阳系当之无愧的卫星大家族。

在20世纪70年代,能在地面上发现的卫星都已找到了,那时候,土星有10颗卫星,还排在木星的后面(木星当时发现12颗卫星)。短短20多年,卫星的数目翻了1倍多,这是为什么呢?

70年代以来,太阳系探索已经进入新纪元——派遣宇宙飞船进行近距离考察,甚至登陆行星。我们对各大行星的认识翻开新的一页,各个行星,也展露真颜,各自卫星的数目一再改写。迄今为止,木星以23颗卫星之势一跃而起,荣登太阳系第一大卫星家族的宝座。

有趣的是,23颗形形色色的卫星,并不是每颗星都有资格拥有专用轨道的。土卫四和土卫十二共用一条轨道,土卫十和土卫十一都也同处一个轨道,而土卫三、土卫十六、土卫十七则三星共行在一条轨道上。土星卫星和光环也很有“缘”,土卫十三和土卫十四就分居光环的里侧和外侧,把光环夹在中间,它们像牧羊人保护羊群一样,由此得到一个动听名字“牧羊人卫星”。

3.与原始地球环境相似的土卫六土卫中最大的一颗是土卫六。过去一直认为它是太阳系最大的卫星。通过“旅行者1号”发回的数据,发现土卫六的直径是5150公里,比木卫三(直径5276公里)小,从此才改变了过去的看法。土卫六退居第二位,但仍然比冥王星(直径3600公里)大,也比水星(直径4880公里)大。自从1665年,荷兰天文学家惠更斯发现土卫六以来,它一直是人们关注的天体之一,西方人叫它“泰坦”。泰坦表面有一层厚厚的大气,比地球大气厚十倍,是太阳系所有卫星中惟一有浓厚大气的卫星。大气中99%是氮气,在太阳系天体中含氮最多,其余1%是甲烷、乙烷和丙烷等碳氢化合物。

泰坦表面的条件与45亿年前的原始地球极为相似。浓密的大气在高能粒子和紫外线的作用下,会发生一系列化学反应而生成其他复杂的有机分子。大气中的这些有机分子聚集多了以后会逐渐落到泰坦表面。这一过程将与早期地球生命形成的情形相似。因此,科学家们希望那里有生命存在。不过,泰坦表面温度太低,似乎不利于生命存活,大气高层温度在零下100℃,中层比上层还要冷,下降到零下210℃,到低层大气则上升到零下18℃,表面温度还没有准确地测出来。如果能考察泰坦上甲烷和氮的化学变化过程,特别是能不能合成大分子有机物,无疑会对了解地球早期生命的诞生过程具有重要意义。谁来完成这个重要任务呢?