书城科普世界未解之谜之宇宙地球之谜
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第13章 太阳系谜团(5)

“卡西尼”号土星探测计划把研究泰坦列入主要内容,是美航空航天局和欧洲空间航空局的合作项目。虽然,土卫六上没发现任何生命痕迹,但土卫六能向外发射电波,使人感到迷惑不解。

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。

遥远的三大行星一百多年以前,认为土星便是太阳系的边界。直到1781年,天王星被破天荒地发现后,太阳系的疆域才又向宇宙深处延伸了。

天王星、海王星和冥王星是太阳系迄今为止所知道的最遥远三颗行星,由于它们距离太阳均超过30亿公里以上,一般人难用肉眼看到它们,所以也是发现得最晚的三颗行星。不过,如果你眼力特别好,还要选一个晴朗无月的夜晚,可以依稀地看到天王星。

天王星距太阳28.8亿公里,距地球27.3亿公里,太阳光线到达天王星也要2小时38分钟。天王星最大半径为2.5万公里,体积为地球的65倍,质量为地球的15倍。

天王星是颗蓝绿色的星球。这是因为大气中由氢和氦构成的云层吸收红光的缘故。

天王星的卫星在太阳系里异乎寻常,在大卫星上有众多的陨石撞击坑——环形山,还有大量剧烈复杂的地壳构造断层。天王星的运行姿态也十分独特,一般的行星,都是侧着身子绕日运动,而天王星则是躺在它的轨道内旋转的,就跟保龄球滚球道上的情况差不多。

美国“旅行者2号”在1986年首次飞临天王星,它收获很丰富:

①天王星也有强大磁场,与土星、木星、地球一样,磁场扭曲歪斜,磁场强度只有地球的1%。

②天王星有许多巨大环形山——天王星表面有许多类似月球环形山的巨大环形山,它的大卫星上也有明显的断层区和山谷,这说明,天王星曾遭流星强烈袭击。

③天王星有“电辉光”现象——土星也有过,天王星也发现有辉光现象,不过“电辉光”的特征与地球极光大不相同。

海王星和冥王星这两颗星不是首先被天文学家看到的,而是先被科学家计算出来,然后“按图索骥”,在茫茫星海中大海捞针一般搜索出来的。1846年,海王星被捕捉到了,又过了大半个世纪冥王星才在1930年露面。所以,这两颗行星又有了“笔尖下发现的行星”之称,显得与众不同。

海王星半径约2.46万公里,是地球体积的57倍,质量地球的17倍。1989年8月“旅行者2号”来到了海王星,带回给我们的信息是前所未有的,海王星也是非常美丽的。它有4个光环和1个尘埃壳,周围有8个卫星环绕,大气中存在云和风暴。

海王星的大气中,有三个显著的亮斑和两个暗斑,一个大黑斑。大圆卵形的暗斑直径大约1.28万公里,类似木星红斑,看上去犹如黑眼睛,因此相对而言地称为“大黑斑”。

海王星最耐人寻味的是它的其中两颗卫星“海卫一”和“海卫二”。“海卫一”直径2720公里,表面温度在零下240℃以下,是太阳系中迄今所知最冷的天体。

海卫一最令人感兴趣的要数它的类似羽状物的暗条纹。所有羽状物皆指向东北。科学家认为是背风处风蚀的结果,或者是海卫一南部因春天到来,极冰消融,地表下的氮沉积物在迅速膨胀。

海卫一已经是科学家注目的天体之一。

海卫二就小得多了,直径400公里。海卫二奇特之处在于轨道和亮度。它的轨道呈扁长椭圆形,偏心率达到0.75,比所有其他卫星轨道都显得更扁,近时只距海王星140万公里,远则可达970万公里。

海卫二的亮度在1987年7月的一次测量中在8昼夜内变化34次,实在显得扑朔迷离。

冥王星是九大行星中离太阳最远的一颗行星,太阳光要经过5个半小时才能到达这里,故这里非常寒冷,温度低到零下240℃。

冥王星的直径约为2250公里,质量是地球的千分之二,故其在太阳系中显得极小。由于其又远又小,故很难发现它。

冥王星的亮度变化很奇怪。自发现后,冥王星一直朝近日点运动,按理讲亮度该越来越亮,但其却变得越来越暗。

冥王星的卫星很独特。其卫星与其直径比为1/2,这样大的比例在太阳系中独一无二。

最令人不解的是,冥卫的公转周期与冥王星的自转周期完全一样,都是6.39天(6天9小时17分钟),而且巧的是冥卫的公转轨道面与冥王星的赤道面正好重合在一起。冥卫的自转周期与它的公转周期一样长。所以,与其说冥卫在自己轨道上绕冥王星运动,不如说两者在“互相绕行”,像两个人手拉手,面对面跳圆圈舞。

冥王星的自转周期、冥卫的自转周期、冥卫的公转周期完全相同,这样的“三重”同步现象,在太阳系,只此一家。

太阳系中的行星,几乎都有卫星,有的还不止一个,可只有冥王星卫星的特点比较突出,引起了人们的注意。

这颗卫星是1978年美国海军天文台的天文学家吉姆斯·克里斯蒂发现的。这颗卫星被发现以来,人们马上就注意到了它的与众不同的个性,与太阳系其他卫星相比,冥王星的卫星的直径要大得多,其直径是冥王星的二分之一。土星的第6颗卫星,是太阳系中最大的卫星,可它的直径也只有土星的二十分之一。冥卫的质量是冥王星的十分之一,这也是很大的,月亮的质量还不到地球的八十分之一,其他的就更不足道了。冥卫同冥王星的距离也相当近,只有19万千米,月球同地球的距离为38万千米。最令人不解的是,冥卫的公转周期与冥王星的自转周期完全一样,都是6.39天。而冥卫的自转和公转时也是一样的,是6.39天,由此看来,冥卫实际上就是一颗固定在冥王星上空一定点上的同步卫星。

美国加利福尼亚圣克鲁斯市利克天文台天文学家D·林根据里特顿关于冥王星原是海王星的卫星的假说的推断,冥卫应产生于冥王星脱离海王星之后。如果冥王星还是海王星卫星时,冥卫就围绕它转,那么,海王星的引力作用就会使相距很近的冥王星和卫星相撞,其卫星早该不存在了。他认为,冥卫之所以还存在,是因为冥王星和它的卫星原来是一体的,因其自转速度过高,才分裂成两个。既然如此,原来的冥王星是怎样获得这样高的自转速度而足以把自己分裂成两个?这到目前为止还没有答案。最近,又有人怀疑冥卫可能是外星系智慧生物创造的,这也算是一种假说吧。

那里有生命吗智慧生物与生命是两个不等同的概念。即使我们能十分有把握地断定,在太阳系诸天体中,除地球外,没有任何一个天体拥有智慧生物,但仍不能肯定,在其他天体中也不存在任何生命活动,特别是那些低等的微生物。

在被怀疑拥有原始生命的太阳系诸天体中,火星是被议论得最多的一个。

在20世纪70年代,“水手号”和“海盗号”飞行器对水星的探测,终于否定了“火星人”的神话。然而,从海盗号探测站所做的三项实验来看,却不能绝对地肯定,那里不存在任何生命形态。

第一项实验是检查有无以光合作用为基础的物质交换,结果是否定的。第二项实验是仿效地球上的物质交换,视察澄清土壤样品中有无微生物。实验时在土壤样品中加入含碳14的培养液,若土壤中有生物,会吸收与消化养分,会排出有放射性的碳14,这可在计数管中进行检测,结果记录到了。而在预先经过消毒处理的土壤中则没有记录到。第三项实验是测量生物与周围环境所发生的气体交换。在加入培养液的土壤样品中,质谱仪记录到有氧的发生,但两小时后却突然停止,不过微量二氧化碳的析出却持续了11天之久。有人指出,如果土壤中存在过氧化物,那么氧的析出就可能不是生物造成的。因此根据这三项实验的结果,人们既不敢肯定,也不能否定火星上生命存在的可能性。

即使退一步说,这三项实验证明了火星上没有生命。但它毕竟只能反映实验地点的情况,而不能以点代面地说明整个火星的情况。要知道,四十多年前,人们对环境恶劣的地球南极地区进行考察时,也曾认为那里是不适宜生命存在的,在早期的考察活动中也确实没有发现“定居型”的生物。然而在1977年,人们却在那里的石缝中找到了地衣和水藻。一些火星研究者指出,在火星赤道附近有两个地方,土壤中水的含量要比别处丰富得多。每天每平方厘米的地面至少能释放出100毫克的水(一到夜晚,水汽则凝结为霜,因此这两个地方从地球看去要比火星其他地方明亮得多)。

他们认为这两个地方的环境比地球上一些已发现有微生物的极端恶劣环境,更适于生命的存在。

美国国家航空航天局和斯坦福大学最近发表了一篇报告,认为40亿—45亿年前,南极大陆上曾存在微生物。而从南极大陆的火星陨石中发现的显示火星生命体存在的物质看,地球外存在有生命体的迹象。

美国国家航空航天局局长克鲁把火星上可能存在生命体这个宇宙研究史上的最新发现称之为“令人震惊的发现”。

新发现是从1984年被发现的12个陨石中的一个叫做“ANL8400”的南极陨石分析中产生的。它大约是一千五百万年前火星与木星间小彗星群碰撞的结果,大致在一千三百万年前落在南极大陆,年龄大致是40亿—45亿年。

美国国家航空航天局和斯坦福大学的研究表明,对陨石进行薄片分析后,能见到一种叫“多循环芳香碳水化合物(PAH)”的有机物。这种有机物,可以证明火星的生成过程或微生物存在的可能性,从陨石切片,可以得出火星上曾有生物体存在的痕迹。

从PAH中还可发现,有的细菌酷似地球细菌,其分子结构为与磁铁和巴代利亚硫化铁相似的单细胞物质,这也为火星上有微生物存在的推论提供了证据。当然,美国航空航天局仅用“有力的证据”、“有待进一步调查证实”等字眼,尽量避免使用火星上存在微生物的肯定性语言。

克鲁局长解释说:“陨石中发现的火星上存在与地球细菌相似的单细胞生物痕迹,并不是说火星上过去就一定存在高等生物。”

有关的详细研究成果刊在《探索者》上。关于火星上生命体存在与否的话题,今后必将有进一步的争论。

总之,对火星是否拥有低等的生命形态这一问题,目前我们还无法作出肯定与否的回答。

土卫六是土星的第六颗卫星。它的直径约五千八百公里,是太阳系中最大的一颗卫星。它也是太阳系里已知的惟一具有真正大气层的卫星。根据1944年奎伯对其光谱的分析,认为它的大气主要由甲烷和氢组成,其大气压约在0.1—1个大气压之间。也就是说,其大气密度虽不及我们地球,但比火星大气却要密得多。土卫六的表面温度,因距太阳较远,大约维持在零下150℃左右。

根据科学家对生命起源的实验研究,人们知道,用紫外线照射甲烷和氢,就能形成许多有机化合物,如乙烷、乙烯、乙炔等。事实上,1979年9月,“先驱者”11号宇宙探测器在距离土卫六356000公里处拍摄到的照片显示,这颗卫星呈现桃红色。这表明它的大气中确实含有甲烷、乙烷、乙炔等,还可能有氮的一些成分。乙烷、乙炔的存在使人们相信,土卫六上有可能找到更复杂的有机物。

因此人们认为,在土卫六表面可能存在一层由较复杂的有机物组成的海洋和湖泊,其情形也许酷似地球生命发生前夕的所谓“有机物海”。如果这一推测是可靠的,那么土卫六上就很可能有一些原始的生命形态。

1980年底,“旅行者”号飞船飞临土星上空时,人们曾期望它能给我们带来更多的有关土卫六的信息。遗憾的是,它只发现土卫六的大气并不像早先所认为的以甲烷为主,而是以氮为主,氮约占98%,甲烷占不到1%。此外,还有乙烷、乙炔和氢。值得高兴的是,在红外探测资料中,发现其云层顶端含有与生命有关的分子,可能是属于生命前的氢氰酸分子。但是,由于它的大气几乎完全呈雾状,妨碍了飞船对土卫六表面的观测。因此土卫六上是否真有生命,也还有待进一步证实。

第三颗引起人们注意的可能拥有生命的天体是木星的卫星木卫二。

木卫二,直径为三千公里左右,在木星的卫星中属第四大卫星。根据近红外波长的光谱分析,这个卫星的表面存在大量由水构成的冰。而根据其平均密度为3.03克/厘米3来估算,它可能有一个厚约一百公里的由冰和液态水组成的壳层。