书城科普世界未解之谜之宇宙地球之谜
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第17章 立足之本——地球(2)

9.失落的世界天文学家在1999年7月1日出版的著名科学杂志《自然》中撰文称,在遥远的宇宙边缘,存在着一些不为人知的与地球环境相似的行星,它们被称为“失落的世界”。

科学家们相信,这些行星在太阳系形成初期被摒出太阳系,从而成为宇宙中的游魂野鬼。它们的气候适和而且湿度足够,足以支持生命的存在。

美国加州技术学院行星科学家史蒂文森表示,尽管这些地球的“孪生兄弟”没有像太阳那样的恒星为它们提供热力,但它们的表面很可能有厚厚的氢气层,氢气层中蕴藏着由行星天然放射作用所发出的热量,并使这些微热得以长期保存。

史蒂文森说,这些“被逐者”从太阳系形成过程中所获取的热力,即使经过几百亿年也不会冷却。

史蒂文森强调,科学家们的这一新发现并不是简单的推想,而有一套完整的理论体系。早在数十年前,天文学家们就认为星际空间存在“被逐”的天体,这些天体是太阳系产生时的“副产品。”

在太阳系形成时期,与地球质量大致相同的天体被认为往两种方向发展,一是撞出像木星那样的大行星,二是被更大的行星的万有引力弹射入太空。

史蒂文森关注的是那些被大行星的万有引力拉入太空的天体,这些天体是在数百万年前被摒出太阳系的,也就是在太阳系于大约45亿年前合并之后。

因为在太阳系形成过程中的那一阶段,太空中很可能充满了氢。因此,被释放的行星就可能被氢包围,从而使它们能保留大致与地表相同的温度,甚至使它们也有海洋存在。如果没有阳光,像地球这样的行星内部的放射活动就会使温度只上升到绝对零度之上一点,但是厚厚的氢气层却能防止内热逃逸,从而使被“放逐”的行星保持温暖舒适。

液态的水被认为是与地球生命类似的生物存在所应有的条件,但不是绝对条件。史蒂文森说,那些“被逐”天体上面也可能有火山及闪电,从而使其表面温度可以支持生命,并维持生命长久存在。此外,在这些行星的大气层中,除氢以外还很可能含有甲烷和阿摩尼亚。这一切与40亿年前地球开始有生命的环境相似。

不过,史蒂文森指出,由于这些星球获得的能量只等于地球的1/5000,因此就算有生物存在,它们也会较为低等。

史蒂文森这样描绘这些星球上的景象:“那里并不完全是冰冷黑暗的世界,频繁的火山爆发所喷出的红色岩浆使整个大地呈暗红色,而天空中则布满红云,你在这里可能看不到美丽的星空。”

“失落的世界”理论问世后,引起了极大的争议,因为史蒂文森的论点目前基本上不能得到证实。那些遥远的孤星如果存在的话,也只能发出极少的放射热能或无线电波,以目前的技术而言,地球上的科学家根本无法观察到它们。

地球的形成关心我们这个地球,并热爱它的人,难免会提出这样的问题:

我们生活的这个地球是如何形成的?具有了一定科学知识的当代人,当然不会满足上帝“创世说”这样的答案。实际上,早在18世纪,法国生物学家布封就以他的彗星碰撞说打破了神学的禁锢。

然而,人们也许还不知道,随着科学的进步,关于地球成因的学说已多达十多种,它们主要是:

(1)彗星碰撞说。认为很久很久以前,一颗彗星进入太阳内,从太阳上面打下了包括地球在内的几个不同行星。(1749年)陨星说。认为陨星积聚形成太阳和行星(1755年,康德在《宇宙发展史概论》中提出的)。

(3)宇宙星云说。1796年,法国拉普拉斯在《宇宙体系论》中提出。认为星云(尘埃)积聚,产生太阳,太阳排出气体物质而形成行星。

(4)双星说。认为除太阳之外,曾经有过第二颗恒星,行星都是由这颗恒星产生的。

(5)行星平面说。认为所有的行星都在一个平面上绕太阳转,因而太阳系才能由原始的星云盘而产生。

(6)卫星说。认为海王星、地球和土星的卫星大小大体相等,也可能存在过数百个同月球一样大的天体,它们构成了太阳系,而我们已知的卫星则是被遗留下来的“未被利用的”材料。

在以上众多的学说当中,康德的陨星假说与拉普拉斯的宇宙星云说,虽然在具体说法上有所不同,但二者都认为太阳系起源于弥漫物质(星云)。因此,后来把这个假说统称为康德——拉普拉斯假说,而被相当多的科学家所认可。

但随着科学的发展,人们发现“星云假说”也暴露了不少不能自圆其说的新问题。如逆行卫星和角动量分布异常问题。根据天文学家观察到的事实:在太阳系的系统内,太阳本身质量占太阳系总质量的99.87%,角动量只占0.73%;而其他九大行星及所有的卫星、彗星、流星群等总共只占太阳系总质量的0.13%,但它们的角动量却占99.27%。这个奇特现象,天文学上称为太阳系角动量分布异常问题。星云说对产生这种分布异常的原因“束手无策”。

另外,现代宇航科学发现越来越多的太空星体互相碰撞的现象,1979年8月30日美国的一颗卫星P78-1拍摄到了一个罕见的现象:一颗彗星以每秒560千米的高速,一头栽入了太阳的烈焰中。照片清晰地记录了彗星冲向太阳被吞噬的情景,12小时以后,彗星就无影无踪了。

1887年,也发生了一次“太空车祸”,人们观测到一颗彗星在行经近日点时,彗头被太阳吞噬;1945年,也有一颗彗星在近日点“失踪”。

前苏联天文学家沙弗洛诺夫还认为,地球所以侧着身子围绕太阳转,是地球形成1亿年后被一颗直径1000千米、重达10亿吨的小行星撞斜的。

既然宇宙间存在天体相撞的事实,那么,布封的“彗星碰撞”说的可能性依然存在,于是新的灾变说应运而生。

今天,地球起源的学说层出不穷,但地球是怎样形成的,仍是个谜。

天地大冲撞近日,英国科学家向政府提交了一份报告,建议政府必须积极努力采取预防措施,防止来自外太空的陨石撞向地球。

为研究被称之为“近地球物体”(Neo’s)与地球相撞的可能性而成立的一个特别工作小组称,来自太空陨石的威胁并不是科学幻想,而是一项必须严肃对待的事情。这项报告是由为几家太空机构和政府研究协会工作的哈里·阿特金森和英国前大使克里斯宾·蒂凯尔以及伦敦学院戴维·威廉姆斯教授联合发表的。

这项报告发表的内容与将要掠过地球的2000RD53小行星的情况有关,这颗行星距离地球的距离是月亮与地球距离的12倍。

尽管这颗“太空巨石”不会撞向地球,但这颗直径在300到400米的行星会在“极近”的距离掠过地球。这应该是特别工作小组结论中最重要的部分。

天文学家最近预测说,大约会有一千颗直径在一公里,或者更大的行星沿着它们的运行轨道掠过地球。

大约六千五百万年前,一个直径10公里的行星撞在地球上,导致了恐龙的灭绝。但是,到目前为止,还没有人因为陨石的撞击而死亡。然而,科学家称,来自太空陨石的威胁可以说是我们必须认真考虑的问题了。

科学家们估计,大约每1万年就有一颗直径100米、相当于百万吨级炸弹的太空物体撞向地球。每10万年就有一颗直径1公里大小的太空物体撞向地球。

这次的报告向政府提出了14项建议,其中包括:1.敦促国际社会就此问题作出努力。2.提高对外来陨石的预测能力。预估风险及事情发生后的后果。

尽管陨石的坠落会给地球带来毁灭性的灾难,但科学家们对它本身的研究的热情依然不减。美国航天局的一位科学家宣布,30年前坠落在澳大利亚的一颗陨石中含有石化的微生物。

当地媒体报道说,科学家使用新的技术在陨石中发现了这种石化的外星生命,这颗陨石的年龄为46亿岁,是1969年坠落在默奇森的维多利亚镇的。

马歇尔航天中心空间生物学小组的负责人理查德·胡佛教授对墨尔本的《先驱太阳报》说,他认为这种微生物是能够在极端环境中存活的细菌。

他说,生物有可能先是在太阳系中别的什么地方进化,然后才随着陨石来到地球上的。

他说,另外一种可能是,一颗陨石在撞击地球之后把尘埃抛到了太空中,此时穿过这些尘埃的小行星或者彗星有可能会沾染上一些尘埃。

采用电子显微镜拍摄的这块陨石的照片表明,这种“外星生命”在结构上与生活在温泉或者南极洲冰盖下的微生物相似。

他说:“在默奇森陨石中有大量的微生物化石。如果我们是在地球的岩石中发现这些东西的,那么整个科学界都会认为这无疑就是微生物的化石。我个人认为这是生命起源于陨石的强有力的证据,我们找到了细胞壁的证据,这些微生物与蓝细菌和紫硫磺细菌相似。”

胡佛说,现代技术使科学家能够区分陨石样本中近期的生物污染和真正的微生物化石。

美国航天局目前正在研究其他6块陨石,胡佛认为这些陨石中都含有微生物。

公转与自转众所周知,地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转,同时又绕地轴自转。因为这种不停的公转和自转,地球上才有了季节变化和昼夜交替。然而,是什么力量驱使地球这样永不停息地运动呢?

地球运动的过去、现在、将来又是怎样的呢?

人们最容易产生的错觉,是认为地球的运动是一种标准的匀速运动,否则,一日的长短就会改变。伟大的牛顿就是这样认为的。他将整个宇宙天体的运动,看成是上好发条的机械,准确无误,完善无缺。

其实,地球的运动是在变化着,而且极不稳定。根据“古生物钟”的研究发现,地球的自转速度在逐年变慢。如在4.4亿年的晚奥陶纪,地球公转一周要412天;到4.2亿年前的中志留纪,每年只有400天;3.7亿前年的中泥盆纪,一年为398天。6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天。天体物理学的计算,也就证明了地球自转正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用的结果。

石英钟的发明,使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动,发现在一年内地球自转存在着时快时慢的周期性变化:春季自转变慢,秋季加快。

科学家经过长期观测认为,引起这种周期性变化,与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外,地球内部物质的运动,如重元素下沉,向地心集中,轻元素上浮、岩浆喷发等,都会影响地球的自转速度。

除了地球的自转外,地球的公转也不是匀速运动。这是因为地球公转的轨道是一椭圆,最远点与最近点相差约五百万千米。

当地球远日点向近日点运动时,离太阳越近,受太阳引力的作用越强,速度越快。由近日点到远日点时则相反,运行速度减慢。

还有,地球自转轴与公转轨道并不垂直;地轴也并不稳定,而是像一个陀螺在地球轨道面上作圆锥形的旋转。地轴的两端并非始终如一地指向天空中的某一个方向,如北极点,而是围绕着这个点不规则地画着圆圈。地轴指向的这种不规则,是地球的运动所造成的。

科学家还发现,地球运动时,地轴向天空划的圆圈并不规整。

就是说地轴在天空上的点迹根本就不是在圆周上的移动,而是在圆周内外作周期性的摆动,摆幅为9″。

由此可以看出,地球的公转和自转是许多复杂运动的组合,而不是简单的线速或角速运动。地球就像一个年老体弱的病人,一边时快时慢、摇摇摆摆地绕日运动着,一边又颤颤巍巍地自己旋转着。

地球还随太阳系一道围绕银河系运动,并随着银河系在宇宙中飞驰。地球在宇宙中运动不息,这种奔波可能自它形成时起便开始了。

就现在地球在太阳系中的运动而言,其加速或减速都离不开太阳、月亮及太阳系其他行星的引力。人们一定会问,地球最初是如何运动起来的呢?未来将如何运动下去,其自转速度会一直变慢吗?

也许,人们还会问,地球运动需要消耗能量吗?若是这样,所消耗的能量又是从何而来?它若不需消耗能量,那它是“永动机”吗?最初又是什么使它开始运动的呢?存在着所谓第一推动力吗?

第一推动力至今还只是一种推断。牛顿在总结发现的三大运动定律和万有引力定律之后,曾尽其后半生精力来研究、探索第一推动力。

他的研究结论是:上帝设计并塑造了这完美的宇宙运动机制,且给予了第一次动力,使它们运动起来。而现代科学的回答是否定的。那么,地球,乃至整个宇宙的运动之谜的谜底究竟是什么呢?

根据法国科学院发表的研究报告,最近地球自转的速度在加快,一天的长度在缩短。自1974年以来,每天缩短0.001秒。

这个事实,是由巴黎国际时间局的科学家马尔丹·梵塞尔和贝尔那·基诺为了开发人造卫星的计划,接受美国航空航天局和巴桑底那火箭推进研究所的委托,在对地球自转的调查中搞清楚的。

这样激烈的变化是前所未有的,眼下原因不明。有科学家推测:“也许在3.2万米的高空,循环的气流在变化的缘故。”最近太阳的活动开始了活性化现象,大气层也起了变化。