宇宙之謎(一)

第三章(1)

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神秘變幻的太陽係

來自其他星球的報告

距今最久的伽馬射線爆炸

天文學家說,110億年前的宇宙爆炸留下的餘輝也許能為科學家提供一條檢測天體年齡的新途徑。

這場稱作伽馬射線爆發的爆炸是2001年1月發現的,研究人員花了8個月時問才弄清它的來源。它被稱作GRB000131,來自南麵的船底座。

天文學家在一份報告中說,此前,人們知道的距今最久的伽馬射線爆炸發生在近90億年前。

科學家在報告中說,一組行星間的太空探測器進行的觀察表明,這次伽馬射線爆炸可能是由一顆比太陽大30多倍的巨大恒星在行將滅亡時產生的。

他們在羅馬召開的國際伽馬射線會議上提交了這項研究成果。伽馬射線爆炸是指一種神秘的高能光閃爍,大約每天出現一次。

美國伯克利加利福尼亞大學的物理學家、在美國航天局尤利西斯號太空船上開展的伽馬射線爆炸試驗中擔任負責人的凱文·赫爾利說,人們還不清楚是什麽引起了伽馬射線爆炸,但在已知的宇宙中,它是最強大的爆炸。

科學家們發現的這次伽馬射線爆炸距地球約110億光年。

赫爾利在一份報告中說:“這場大爆炸產生的閃光在宇宙中穿行了110億光年才到達地球,這意味著這些爆炸物可能為探測和研究早期宇宙的星係提供迄今為止‘最長的標尺’。”

冥王星是塊冰

日前,美國羅斯地球及太空中心發表了驚人之論,稱“九大行星”之一的冥王星是個巨大的冰塊,並不具備躋身“九大行星”的資格,這就意味著太陽係可能隻有八大行星。我國行星專家、紫金山天文台王思潮說,這主要是因為冥王星非常小,直徑僅2373公裏,還不如月球大,使得冥王星更像一顆“大彗星”。是否能取消冥王星的行星身份,還需要獲得天文界一致同意。

百年內人類有望住火星

在近日於美國加利福尼亞州舉行的有關火星是否具備適合人類居住的物理和生物條件的研討會上,一些科學家表示,如果火星上的大氣能夠充滿超溫室氣體,那麽在未來100年2_rq它將成為適合人類居住的星球。

這些科學家提出,將火星變得適合人類居住韻第一步就是通過名為“大地營造”的過程提高火星地表的溫度。在這一過程中,溫室氣體可以將火星上大量的冰凍固態二氧化碳融化,而氣化的二氧化碳本身又是很好的溫室氣體,將進一步提高火星表麵的溫度。美國航空航天局的克裏斯·麥凱表示,火星表麵的溫度隻需提高幾度就可以滿足地球上最原始的微生物的生存需要。麥凱預計火星表麵將在未來100年之內解凍,整個火星星體解凍的時間可能需要大約700年。

據稱,使火星變得適合人類居住的另一個重要步驟,是種植樹木。這樣在以後的數萬年問,大量的樹木可以為火星大氣提供足夠的氧氣,人類能自由地呼吸。研究人員表示,在火星解凍的過程中可以將地球上的微生物及植物帶上火星,但是目前,地球微生物在火星上還無法得到足夠的氮維持生命。人們一直在探索火星奧秘。

太陽能量之謎

太陽是地球萬物生長的動力源泉,沒有太陽,地球上的萬物就會滅亡。這主要是因為太陽每時每刻都在向外釋放巨大的能量。可是,太陽的能量是從哪裏來的呢?

美國人德埃及根據格林威治天文台自1836年以來的測量數據推算後認為,在近100年間,太陽直徑縮短了1000公裏。這引起了全世界科學家的興趣。經過大量觀察和研究,科學家們認為太陽100年收縮0.1%有一定可靠性。於是有人提出,太陽之所以能夠釋放出巨大的能量,是因為它的巨大熾熱團塊在引力作用下不斷收縮。但令人大吃一驚的是,照此計算,太陽隻夠2500萬年用。這顯然與地球的曆史相矛盾。

如果說太陽收縮是太陽釋放能量的主要原因,那麽,照這樣太陽隻須14萬年就會收縮一半。可這又是不符使事實的,也是不可能的。因此,太陽能量之謎,並不能用太陽的收縮來解釋。太陽的能量究竟是怎麽回事,還有待科學家們進一步探索。

太陽的光和熱從何而來

太陽對於人類是如此之重要,所以自古以來,人們就一直在考慮,太陽發出的能量從何而來?會不會有熄滅的一天?人們最熟悉的是火爐,就以為太陽是天上的一隻巨大的火爐,但計算表明,即使陽全部由最好的優質煤組成,又有足夠的氧氣讓其充分燃燒,以它所發的光和熱,至多也隻夠燒7500年。後來科學家們又想到了真但都無法自圓其說。是愛因斯坦揭示的“質能關係”使人們找到了真正的答案。在太陽的深層中心區域,每1秒鍾內,有6億噸氫聚變成59574萬噸氦,另外的426萬噸氫從此消失,但同時轉化為380億億億焦耳的巨大能量。

太陽和恒星有什麽不同

從表麵上看來,太陽和恒星沒有絲毫相同之處,甚至二者“不共戴天”:太陽一出來,星星便銷聲匿跡。太陽是那麽明亮,豈是小星星可以比擬的?但這又是一種表麵現象,科學告訴我們,恒星都是遙遠的太陽,太陽是恒星中的“普通一兵”,二者並無本質的區別。在恒星世界中,太**本是毫不起眼的一般恒星,肉眼所見到的星星中,大多數都比太陽更大、更明亮,表麵溫度也更高。拿亮度隻能排在第47位的2等星北極星(小熊a,中國稱“勾陳一”)來說,雖然其質量隻是太陽的2倍多,但它的半徑著實了得:為5400萬千米,比太陽大了77倍!太陽在它麵前實在是“小”得可憐了。

太陽有位“妻子”嗎

瓦特認為,每隔2600萬年,這顆伴星就會來到離太陽最靠近的地方,它那巨大的引力雖然不能影響太陽,但卻給太陽係的行星、彗星以巨大影響。尤其是,太陽伴星的引力擾亂了彗星的大本營——奧爾特雲,迫使彗星飛出軌道,四散逃逸,引起密集的彗星雨。據計算,那時總共有10億顆彗星掠過太陽係,有20~30顆星體會與地球猝然相撞。這一期間,地球進入災難深重的歲月,~大批生物在劫難逃。

汶種伴星擾動理論得到了一些事實的支持。首先,美國芝加哥大學的學者在編纂化石時發現,地球上的生物發生過多次大滅絕,每次滅絕使地球生物的70%以上永遠消失。大滅絕後,幸存者又度過一段興旺發達的時期,然後將會有一次新的滅絕。如此周而複始,每次滅絕的間隔時間為2600萬年。

地球永遠處於周期性循環的災難之中,你知道為什麽嗎?因為,太陽有一個“妻子”,這個“妻子”嚴重影響了太陽係裏的行星。

銀河係裏的恒星大都是成雙成對的,例如那明亮的天狼星,就有一顆黑暗無光的伴星圍繞著它不停地旋轉。每當這顆黑暗的伴星運行遮住天狼星時,天狼星就周期性地失去耀眼的光輝。從這一現象出發,一位聾啞天文學家預言了天狼星伴星的存在,100年後,其他天文學家才終於發現了它。

然而,我們的“萬物之神”——太陽,卻顯得如此孤單,雖然有好幾個兒女圍繞膝旁,但是,“老伴”卻在哪兒呢?

別著急。其實,天文學家們早已做出預言:我們的太陽也有“老伴”!

美國路易斯安那州大學的科學家丹尼爾·瓦特就認為,太陽也有一顆伴星,它的質量大約是太陽的7%,這顆伴星是一顆漆黑無光的白矮星,它沒有光,沒有熱,寂寂地繞日旋轉,由於它繞日一圈的周期約為2600萬年,因此至今未被人們發現。

其次,美國伯克利大學的阿爾法教授調查了分布全球的隕石坑的年代,發現它們也具有明顯的周期性。每次隕石**期的問隔,接近為2600萬年,特別是,生物大滅絕的高峰也正是隕石坑的高峰,二者同步發生,不謀而合。

礦物學家們也找到了天體與地球碰撞的礦物學證據。美國地質調查局的科學家在發生大滅絕的地層中發現了一種晶體,它是以互相半行的方式結晶的石英顆粒,這種石英晶體隻有在撞擊或核爆炸條件下才可能發生。核爆炸是近代的事,排除了這種可能,所以,顯然地球曾發生過天體撞擊,另外,地質學家們在發生大滅絕的地層中找到了豐富的銥。據認為,這是天體撞擊爆炸造成的塵埃降落而成的,撞擊次數越多,天體上的銥含量越豐富。

究竟存在不存在這顆伴星,歸根到底不能靠推測,而得靠發現。目前,美國的天文學家們正努力尋找這顆推測中的星星。如果人類真的發現了這顆伴星,那麽,太陽係的“版圖”就要作一次重大修改。如果這顆伴星真的存在的話,那麽地球上的生物,包括人類在內,都將麵臨一次考驗,不過,那時的人類可能早就飛出了太陽係,在銀河係的一個更加美好的星球上生活了。

太陽活動會致人生病嗎

太陽活動時,日麵上的黑子增多,爆發活動變強,所以一些科學家認為,那些來自太陽的高能射線和帶電粒子,會對人體健康產生一定的危害。例如,在20世紀90年代,英國有個醫療機構曾撰文說,根據他們對於過去280年的統計資料進行分析研究,得到了一個結論:流行性感冒往往在黑子最多的極大年中更加盛行;原蘇聯也有一位學者認為,太陽活動變強時,紫外線會大大增多,加上所引起的磁場變化:就有可能影響到人類的心血管功能,因此他警告說,有此類疾病的患者應特別小心太陽的活動狀況;我國也有人相信,極大年內中風病人容易猝死……當然這些都還是一家之言,還要有待於進一步科學驗證。

太陽上的黑子是什麽

古人以為天體是完美無缺的,所以17世紀有個教士發現太陽上有黑點時人感到惶惶不安,而主教肯定地說,這是眼睛上的缺陷造成的假象。但我國古代至少在公元前28年就記錄了黑子的存在。現在知道,黑子是太陽表麵上一種帶有較強磁場(比日麵的普遍磁場強1000多倍)的氣旋團,別以為黑子隻是個“小不點”,其實,地球上能見到的黑子,最小也至少有1000千米長,而個別大黑子的直徑可達200000千米以上,可以放得進好幾個地球呢!現知的最大的黑子出現於1947年4月8日,其縱長30萬千米,最寬處則有14萬千米,它的表麵積達170億平方千米,是地球表麵積的34倍!研究表明,黑子的壽命並不太長,小黑子一般隻能維持幾天時間,個別的甚至隻有幾個小時,而大黑子則可達一二個月。 一

年輕時的太陽更耀眼

科學家早已確定,太陽在形成初期比現在要亮得多。不過,最近一次計算機模擬實驗表明,“年輕的”太陽實際上要比天文學家以前所估計的更熱、更亮。如果這一結論能夠站得住腳的話,那麽科學家確定年輕恒星年代的方法可能需要改變。

德國普朗克宇宙物理學研究院的專家用計算機模擬了恒星形成時從破碎的星際問分子開始到恒星的形成的全部過程。新的模擬實驗表明,當時的太陽其發光度是現在4倍,其表麵的溫度要比現在高得多。

天文學家通過發光度以及表麵溫度來推斷恒星的年齡以及質量,如果恒星在初期階段就比以當前模式所預測出的結果還要亮,那麽它們的實際壽命很可能是被低估了。

太陽“羽毛”之謎

一瞬間,明亮的天空被一道黑幕合上,太陽被月影完全遮掩。接著,“黑太陽”的周圍出現一團白色的光圈,這層光圈內競排列著一道道呈發散狀、好像羽毛一樣的東西。這是1997年3月9日,中國北方漠河的一些觀眾在觀看日全食時所看到的一幕奇景。太陽怎麽會長“羽毛”呢?

日冕與極羽

要解答這個問題,我們首先得從日冕說起。當日全食發生時,黑太陽外圍的銀白色光芒——太陽的大氣層就暴露出來了。因為它像帽子似的扣在太陽上,因此稱為日冕。日冕的形狀很不規則,有時候呈圓形,有時候呈扁圓形,結構精細。自19世紀末以來,人們發現日冕的形狀隨太陽黑子的活動周期(約11.2年)在兩個極端的類型之間變化。極衰期的日冕往往在太陽赤道四周有很多向外流動的”冕流”伸向遠處,表現為一些纖細的羽毛狀的東西,這就是“極羽”,也就是日全食時人們看到的光圈內那一道道呈發散狀的“羽毛”。

太陽耀斑

除了極羽外,太陽還有神奇的耀斑。太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動,一般發生在色球層中,所以也叫“色球爆發”。其主要觀測特征是,日麵上(常在黑子群上空)突然出現迅速發展的閃耀亮斑,其壽命僅在幾分鍾到幾十分鍾之間,亮度上升迅速,下降較慢。一般將增亮麵積超過3億平方千米的稱作耀斑,小於3億平方千米的稱作亞耀斑。耀斑爆發時能釋放出巨大的能量,特別是在太陽活動峰年,耀斑出現頻繁且強度增大。

太陽中微子之謎

B射線是鈾和鐳自動衰變過程中產生的一種射線,是一種帶負電高速飛行的電子流。一開始人們認為,在原子核的β射線衰變過程中,原子核發射出一個電子,然後變成另一種原子核。但經精密測算,發現前後兩種原子核的能量不相等,說明有一部分能量丟失了。

丟到哪去了呢?奧地利物理學家泡利於1931年提出的假說認為,在β射線衰變過程中,原子核不止發射一個電子,可能還發射一種我們不知道的粒子。他推測這粒子“性格”比較孤僻,幾乎跟誰都不來往,本身不帶電,中性,質量微小,穿透力強。後來,意大利物理學家費米根據泡利的推測,將其命名為“中微子”。

20多年過去了,科學家們經過辛勤的工作,終於在1956年把泡利的假說變為現實。人是富於聯想的,說到中微子,人們馬上想到了太陽這個巨大的原子核反應堆,認為它一定會產生數量相當大的中微子,它們會穿過太陽到地球之間的空間,浩浩****地向地球進軍。這樣大數量的中微子,尋找起來大概不會費勁吧。可事與願違。

為了尋找來自太陽的中微子,科學家們真可謂絞盡了腦汁。直到1968年,美國布魯克海文國家實驗室的科學家戴維斯等人,才找到了這位“貴客”。他們把實驗室設在美國南達科他州一個深1500米的舊金礦裏,裏麵放一個重60多萬千克,裝有390立方米的四氯化二磷溶液的大鋼箱,用來捕捉中微子。中微子撞擊四氯化二碳中原子量為37的氯原子後,發生核反應後變成一個同樣原子量的氬原子,同時放出一個電子。氬是一種不斷衰變的不穩定的放射性元素。隻要能計算出核反應後產生了多少個氬原子,就可計算出中微子的數量。

中微子雖然捉到了,可情況並不像人們想象的那麽樂觀。本來按照戴維斯等人的這種實驗方法計算,每天可捉到11個中微子,可事實上5天才捉到1個。這個結果使科學界大為震驚,成為轟動一時的中微子失蹤之謎。

麵對理論與現實的偏差,人們提出了種種假說,試圖破解中微子失蹤之謎,但都無功而返。

太陽“發抖”的奧秘

地震對於人類來說是一種巨大的自然災難,我們在新聞中經常可以看到因地震造成重大損失和傷亡的報道。地震是由地球內部運動引起的,那麽太陽內部更加劇烈的活動是否會造成“日震”,也就是說太陽是否會不定期地出現“抖動”現象呢?答案是肯定的。

震波來源

20世紀60年代,美國天文學家諾克等科研人員通過觀察太陽表麵的氣體運動,最終揭開了太陽“發抖”的秘密。他們發現,在太陽表麵約有2/3的範圍都有縱橫約1000~50000千米、深淺達30千米的氣流運動。太陽就像一顆體積巨大的心髒在不停地一脹一縮地脈動。天文學家認為,太陽的抖動是由於內部放射的聲波所形成的壓力和自身引力共同作用的結果。但由於太陽離地球過於遙遠,且能量巨大,天文學家對其內部運動還不能確切認識,隻是大致估計。然而,值得關注的是,太陽兩極略扁,赤道略有凸起的發現使得科學家得出了太陽核心正在快速旋轉並且運動速度比外層快近十倍的結論。現在,國際上許多天文台也聯合起來組成觀測網,從不同的角度對“發抖”的太陽進行長期連續的觀測和研究。

太空急流:太陽風

日冕在向外膨脹的過程中會產生許多帶電的微粒流,這就是太陽風。這些微粒主要是氫原子核(即質子)以及少量的氦原子核。太陽風風速強勁,平均每秒350千米,最高可達每秒1000千米,它比地球上記錄的最快風速還要快500多倍。科學家發現整個太陽係都在太陽風的範圍之內,太陽風成了太陽係與宇宙空間之間的一道屏障。宇宙的輻射粒子在這道屏障的作用下威力大大減少,從而使地球不受傷害。太陽風到達地球後在地球磁場的影響下被迫轉向,減速後大都飛向了南北極。

太陽伴星之謎

有伴星就必然有主星。天文學上習慣把較亮的那顆星叫主星,把較暗的那顆叫伴星,把這樣成雙成對的星叫雙星。與雙星相對應的是單星,此外還有聚星。在銀河係裏,雙星、聚星占多數,像單星這樣的“孤獨者”是不多的,而我們的太陽就是一顆單星。

可是人們總覺得我們的太陽不應該是落落寡合的,它還應該有個夥伴。1984年,美國加利福尼亞大學教授R·馬勒和他的同事們共同提出了太陽伴星的假說。美國路易斯安納州西南大學的D·維特密利和A·傑克遜等人與馬勒不謀而合,提出了同一假說。他們認為,太陽應與一個未被發現的恒星組成雙星係統,那顆伴星很可能是一顆暗弱的白矮星,質量是太陽的十分之一,每隔大約2600萬年與大陽接近一次。天文學家正在從與太陽距離較近的5000多顆恒星中尋找這顆伴星。如果找到的話,就給它起名叫“涅墨西斯”,即希臘神話中的複仇女神。但這顆星總是不給人們希望。最近,科學家們通過對阿侖德隕石雨的研究,又對找到太陽的伴星產生了新的希望。1969年2月8日,在墨西哥阿侖德一帶,下了一場規模不小的隕石雨,隕落範圍大約有260平方千米。人們共收集到2000多於克隕石,其中最大的一塊重約110千克。科學家對隕石的化學成分進行了分析,發現裏麵含有鋇、釹等9種稀有元素。按照目前關於太陽係起源的理論,這幾種元素是很難形成的。隕石裏為什麽會含有這幾種元素?這又使人們想到了太陽的伴星。

根據對阿侖德隕石雨的化學分析,天文學家們作出這樣的推測,大約在50多億年以前,太陽係還是一團氣體和塵埃,離它很近的一顆恒星不知什麽原因發生了大爆炸,把許多物質拋向了太空,其中就有鋇、釹等極為稀少的元素。其中一部分被拋入了太陽星雲,在強烈的衝擊波伴隨下,太陽星雲猛烈收縮,其核心部分形成了太陽,周邊部分形成了行星。這顆恒星爆炸以後,可能變成了中子星或黑洞。而我們所見到的阿侖德隕石,可能就是50億年前爆炸的那顆恒星拋人太空的物質。一些科學家還對這顆伴星進行了具體推測,它的質量與太陽相當,它和太陽的距離約1500億千米。既然從理論上推斷太陽有這顆伴星,可天文學家為什麽一直沒找到呢?

存在於太陽係的星球

智慧生物與生命是兩個不等同的概念。即便我們能十分有把握地斷定,在太陽係諸天體中,除地球外,沒有任何一個天體擁有智慧生物,但仍不能肯定,在其他天體中也不存在任何生命活動,特別是那些低等的微生物。

在被懷疑擁有原始生命的太陽係諸天體中,火星是被議論得最多的一個。

在20世紀70年代,“水手號”和“海盜號”飛行器對水星的探測,終於否定了“火星人”的神話。然而,從海盜號探測站所做的三項實驗來看,卻不能絕對地肯定,那裏不存在任何生命形態。

第一項實驗是檢查有無以光合作用為基礎的物質交換,結果是否定的。第二項實驗是仿效地球上的物質交換,視察澄清土壤樣品中有無微生物。實驗時在土壤樣品中加入含碳14的培養液,若土壤中有生物,會吸收與消化養分,會排出有放射性的碳14,這可在計數管中進行檢測,結果記錄到了。而在預先經過消毒處理的土壤中則沒有記錄到。第三項實驗是測量生物與周圍環境所發生的氣體交換。在加入培養液的土壤樣品中,質譜儀記錄到有氧的發生,但兩小時後卻突然停止,不過微量二氧化碳的析出卻持續了11天之久。有人指出,如果土壤中存在過氧化物,那麽氧的析出就可能不是生物造成的。因此根據這三項實驗的結果,人們既不敢肯定,也不能否定火星上生命存在的可能性。

即使退一步說,這三項實驗證明了火星上沒有生命。但它畢竟隻能反映實驗地點的情況,而不能以點代麵地說明整個火星的情況。要知道,四十多年前,人們對環境惡劣的地球南極地區進行考察時,也曾認為那裏是不適宜生命存在的,在早期的考察活動中也確實沒有發現“定居型”的生物。然而在1977年,人們卻在那裏的石縫中找到了地衣和水藻。一些火星研究者指出,在火星赤道附近有兩個地方,土壤中水的含量要比別處豐富得多。每天每平方厘米的地麵至少能釋放出100毫克的水(一到夜晚,水汽則凝結為霜,因此這兩個地方從地球看去要比火星其他地方明亮得多)。他們認為這兩個地方的環境比地球上一些已發現有微生物的極端惡劣環境,更適於生命的存在。

美國國家航空航天局和斯坦福大學最近發表了一篇報告,認為40億~45億年前,南極大陸上曾存在微生物。而從南極大陸的火星隕石中發現的顯示火星生命體存在的物質看,地球外存在有生命體的跡象。

美國國家航空航天局局長克魯把火星上可能存在生命體這個宇宙研究史上的最新發現稱之為“令人震驚的發現”。

新發現是從1984年被發現的12個隕石中的一個叫做“ANL8400”的南極隕石分析中產生的。它大約是1500萬年前火星與木星間小彗星群碰撞的結果,大致在1300萬F前落在南極大陸,年齡大致是40億-45億年。

美國國家航空航天局和斯坦福大學的研究表明,對隕石進行薄片分析後,能見到一種叫“多循環芳香碳水化合物(PAH)”的有機物。這種有機物,可以證明火星的生成過程或微生物存在的可能性,從隕石切片,可以得出火星上曾有生物體存在的痕跡。

從PAH中還可發現,有的細菌酷似地球細菌,其分子結構為與磁鐵和巴代利亞硫化鐵相似的單細胞物質,這也為火星上有微生物存在的推論提供了證據。當然,美國航空航天局僅用“有力的證據”、“有待進一步調查證實”等字眼,盡量避免使用火星上存在微生物的肯定性語言。

克魯局長解釋說:“隕石中發現的火星上存在與地球細菌相似的單細胞生物痕跡,並不是說火星上過去就一定存在高等生物。”

有關的詳細研究成果刊在《探索者》上。關於火星上生命體存在與否的話題,今後必將有進一步的爭論。

總之,對火星是否擁有低等的生命形態這一問題,目前我們還無法作出肯定與否的回答。

土衛六是土星的第六顆衛星。它的直徑約五千八百公裏,是太陽係中最大的一顆衛星。它也是太陽係裏已知的惟一具有真正大氣層的衛星。根據1944年奎伯對其光譜的分析,認為它的大氣主要由甲烷和氫組成,其大氣壓約在0.1~1個大氣壓之間。也就是說,其大氣密度雖不及我們地球,但比火星大氣卻要密得多。土衛六的表麵溫度,因距太陽較遠,大約維持在零下150%左右。

根據科學家對生命起源的實驗研究,人們知道,用紫外線照射甲烷租氫,就能形成許多有機化合物,如乙烷、乙烯、乙炔等。事實上,1979年9月,“先驅者”11號宇宙探測器在距離土衛六356000公裏處拍攝到的照片顯示,這顆衛星呈現桃紅色。這表明它的大氣中確實含有甲烷、乙烷、乙炔等,還可能有氮的一些成分。乙烷、乙炔的存在使人們相信,土衛六上有可能找到更複雜的有機物。因此人們認為,在土衛六表麵可能存在一層由較複雜的有機物組成的海洋和湖泊,其情形也許酷似地球生命發生前夕的所謂“有機物海”。如果這一推測是可靠的,那麽土衛六上就很可能有一些原始的生命形態。

1980年底,“旅行者”號飛船飛臨土星上空時,人們曾期望它能給我們帶來更多的有關土衛六的信息。遺憾的是,它隻發現土衛六的大氣並不像早先所認為的以甲烷為主,而是以氮為主,氮約占98~A,,甲烷占不到1%。此外,還有乙烷、乙炔、乙炔和氫。值得高興的是,在紅外探測資料中,發現其雲層頂端含有與生命有關的分子,可能是屬於生命前的氫氰酸分子。但是,由於它的大氣幾乎完全呈霧狀,妨礙了飛船對土衛六表麵的觀測。因此土衛六上是否真有生命,也還有待進一步證實。

第三顆引起人們注意的可能擁有生命的天體是木星的衛星木衛二。

木衛二,直徑為三千公裏左右,在木星的衛星中屬第四大衛星。根據近紅外波長的光譜分析,這個衛星的表麵存在大量由水構成的冰。而根據其平均密度為3.03克/厘米來估算,它可能有一個厚約一百公裏的由冰和液態水組成的殼層。

1979年3月,當“旅行者號”飛船飛越木衛二上空時,人們曾非常博奇地注意到,木衛二具有奇特的與眾不同的外貌,分布著許許多多縱橫交叉的條紋,猶如一大堆亂麻。經分析,這些條紋應是木衛二冰殼上的裂紋,其中有些裂縫的寬度可能有數十千米,長達1000千米,深為100~200米。更有意義的是,人們還注意到,這種像亂麻一般交叉的裂縫具有褐色的基調,與其周圍顏色淺得多的部分相比,顯得輪廓分明。對這種褐色物所作的光譜分析表明,它們很可能是有機聚合物。據此,人們推測,當木衛二從原始星雲中形成時,可能也和地球等天體一樣,聚集有一些來自原始星雲的甲烷和氨。以後,這些氣體可能在內熱的作用下不斷地釋放出來,當其滲透到表麵時,便會在太陽紫外輻射和來自木星的帶電粒子的激發下,合成為有機物。盡管同樣的輻射也會摧毀這些有機物,但**水卻能保護它們,甚至還會促使它們進一步水解,複合形成氨基酸,為生命的形成提供了條件。

與此同時,來自地球的一項發現也啟發著人們的思考。那是在南極的幹穀,有一些常年冰封的湖泊。極其微弱的陽光在透過上部厚厚的冰層以後,到達湖底已是微乎其微。然而,當人們潛入這冰冷的、幽暗的湖底時,卻意外地發現那裏生活著一大片藍綠藻。它們就造這微弱的陽光生活。木衛二盡管離太陽比地球遠得多,溫度低,陽光弱,但並不比南極冰湖下的環境更差。而且由於自轉和公轉的耦合關係,它有長達60小時的白晝。因此在一些裂縫剛剛破裂開來的地方,水體裏將有可能接受到較充足的陽光,從而使生命在那裏繁殖生存。一直到5~10億年後,當裂縫重新為厚厚冰層所覆蓋時,生命也就推時地潛伏起來,等待另一次機會。

當然,以上所述還隻是一些推測,要證實這一猜想,需要有一個能潛入木衛二冰殼下的太空潛水裝置。

其實,不僅是上述三個天體,就是對金星、木星、木衛一,甚至我們的月球,是否完全沒有任何生命形態,人們也沒有完全排除懷疑。

金星以其表麵具有高達400℃以上的溫度,而一直被人們認為是不適宜生命生存的。然而,1977年以來,人們在調查洋底的地殼裂縫時,卻發現在一些溫度高達300℃甚至更高溫度的海底噴泉旁,生活著許多可耐高溫生物。這使人們認識到,生命對環境的適應能力遠比人們想象的大許多。因此,我們不能保證金星對生命來說就是絕對的禁區。何況,即使金星表麵沒有生命,也不能排除在它的大氣層裏溫度適宜的地方,就沒有漂浮著一些含微生物的雲層。

木星是一個主要由氫和氦組成的天體。理論分析表明,它的雲層厚約七百三十公裏,下麵是厚約二萬四千公裏的液態分子氫組成的木星慢,再下麵是具有金屬特性的原子氫組成的下部木星幔,然後才是一個可能由矽和鐵組成的石質木星核。木星距太陽較遠,理論計算表明,其雲層頂的表麵溫度應在-168℃左右,但實測的結果比理論值高出20-30℃,這表明它有來自內部的熱量。因此可以算出,在雲層底部,溫度可高達5500℃。

1979年,“旅行者號”飛船飛臨木星上空所作的光譜分析表明,木星大氣中除了氫、氦、氨、甲烷和水外,還可能有乙炔、乙烷、硫化銨、硫化氫銨、磷化氫等各種有機或無機聚合物。人們還發現木星上不時發生閃電。這使人們推測,在木星的大氣層裏完全有可能合成複雜的有機物,甚至出現生命。一些研究者指出,由於木星大氣存在著垂直湍流運動,來自雲層底部的高溫、高壓氣流會對生命造成毀滅性的破壞,所以氣流運動相對平穩的兩極地區,存在生命的可能性要比木星赤道地區大一些。

木衛一是木星的另一顆衛星,具有石質的表麵。根據對其紅外反射光譜的研究,沒有水的痕跡,但富含硫質。1979年,“旅行者號”飛臨它上空時,曾觀察到它的上麵有活躍的火山活動。木衛一上這種強烈的火山活動,和伴隨火山活動噴溢出來的硫,使一些人猜測,在它的上麵有可能存在像太平洋底熱噴泉周圍的那種以硫為食料的生物。換言之,這種生物可以不必依賴陽光來提供能源,也無須依靠光合作用來生活。

至於月球,盡管已有阿波羅6次登月和蘇聯2次月球自動站的考察記錄,但仍有一些人對月球生命問題不肯輕易罷休。他們提出了種種懷疑,並猜測是否會有生命隱居在月麵之下。

綜上所說,我們對太陽係中其他天體是否擁有生命的討論遠遠沒有結束,人們正期待著今後更深入的探索。

太陽的傳說

關於太陽係的起源問題,200年來一直沒有一種權威說法,人們提出了一種又一種假說,累計起來,有40種之多。其中影響比較大的,主要有以下幾種觀點。

關於太陽係的形成,曾有“災變說”和“星雲說”的爭論。前者認為有一顆彗星撞到太陽上,撞出的一部分物質形成了行星;後者則認為太陽和行星是在同一個原始星雲中同時形成的。後來又有“旋渦說”,認為太陽形成後,被一團氣體塵埃雲環繞,塵埃雲因轉動而變為扁盤,盤內出現湍流,爾後又呈旋渦規則排列,在旋渦逐漸形成行星。目前,越來越被人們所普遍接受的是“星雲說”。

星雲說。這種觀點首先由德國偉大的哲學家康德提出來,幾十年以後,法國著名數學家拉普拉斯又獨立提出了這一觀點。他們認為,整個太陽係的物質都是由同一個原始星雲形成的,星雲的中心部分形成了太陽,星雲的外圍部分形成了行星。不過,康德和拉普拉斯的觀點也有著明顯的分歧,康德認為太陽係是由星雲的進化性演變形成的,先形成太陽,後形成行星;拉普拉斯則相反,認為原始星雲是氣態的,且十分灼熱,因其迅速旋轉,先分離成圓環,圓環凝聚後形成行星,太陽的形成要比行星晚些。盡管他們的觀點有這樣大的差別,但是大前提是一致的,因此人們便把他們捏在一起,稱這一理論為“康德一拉普拉斯假說”。

這一假說在當時得到了普遍擁護和接受。近些年來,這一假說又有複活的趨勢。美國天文學家卡梅隆認為,太陽係原始星雲是巨大的星際雲拋出的一小片雲,起初是在自轉,同時在自身引力下收縮,其中心部分形成太陽,外圍變成星雲盤,星雲盤後來形成行星。我國天文學家戴文賽、前蘇聯天文學家薩弗隆諾夫、日本天文學家林忠四郎等人也都是這一觀點的擁護者。

災變說。由於“康德一拉普拉斯假說”無法解釋太陽和各行星之間動量矩的分配問題,因此在本世紀初,災變說又盛行起來。這一假說的代表人物是英國天文學家金斯。他認為,行星的形成,是一顆恒星偶然從太陽身邊掠過,把太陽上的一部分東西拉了出來的結果。太陽受到它起潮力的作用,從太陽表麵拋出一股氣流。氣流凝聚後,變成了行星。這一假說有許多變種,如美國天文學家錢伯非等人提出的星子說,傑弗裏斯提出的恒星與太陽相撞說,等等。這一假說,足足占據了天文學們的頭腦達30年之久。最近幾年,災變說又活躍起來,霍爾夫森就是這一觀點的擁護者,他的最新解釋是,形成行星的氣體流是從掠過太陽的太空天休中拋射出來的。

但天文學家們經過計算後認為,氣體中的物質在空間彌散開來之後,不會產生凝聚現象。這是對災變說的釜底抽薪。於是,“俘獲說’’便應運而生。這一假說最早是前蘇聯科學家旋密特提出來的,他認為,當太陽某個時候經過氣體塵埃星雲時,把星雲中的物質“據為己有”,形成繞太陽旋轉的星雲盤,並逐漸形成各個行星及其衛星。德國的魏紮克、美國的何伊伯也都是這一觀點的擁護者,但他們的看法與施密特稍有不同。

各種假說都有充分的觀測、計算和理論根據,但也都有致命的不足,所以一直也沒有一種被人們普遍接受。

太陽與地球、月亮的最大差別在於它是一顆能夠發光的巨人恒星。

為研究方便,天文學家把太陽分成了“裏三層”和“外三層”。裏三層,從中心向外,依次是核反應區(太陽能量產生的區域)、輻射區、對流區(太陽能量的輸送帶)。“外三層”依次為光球層、色球層和日冕層。

光球層。我們平常看到的太陽圓麵。這一層常有黑斑出現,稱為太陽黑子。黑子並不黑,隻是溫度比周圍低約1500攝氏度,黑子常呈周期性變化,周期約11年左右。光球麵上帶有一些像“米粒”一樣的物質。其實“米粒”並不小,直徑有一千多公裏(有一個四川省那麽大)。“米粒”上下翻滾,酷似一鍋煮開了的大米粥。色球層。這一層在光球層外,隻有專門儀器才能看到。

(1)光球

發出明亮耀眼的太陽光,這裏是人們平時看到的太陽光輝的圓麵。光球並不完美,常有黑斑出現,稱為太陽黑子。太陽黑子並不真黑,隻是溫度比周圍光球低點,大約低一千五百度,以致相對“發黑”。黑子經常成群結隊出現,酷似太陽大氣渦旋。黑子在太陽上的位置每日在變化,據此,可以知道太陽也在自轉,約二十七天自轉一周。黑子變化呈周期性,即黑子數量的多少以大約十一年為一個周期。

光球麵上也不純淨。布滿著米粒般的粒狀結構,科學家形象地稱它們為“米粒組織”,其實,太陽的“米粒”碩大兀比,每個的直徑都有1000千米,相當於四川省那麽大,“米粒”們緊密相挨,上下翻滾,酷似一鍋煮開了的大米粥。

(2)色球

在光球外層,隻有用專門的儀器才可觀測到這層厚約二千米,呈玫瑰色的氣體,這一層是太陽大氣中最為波瀾壯闊的。

首先是色球層麵,它由無數細小的火舌組成,其寬度約有幾百千米,高度可到6000-7000千米。遠遠望去,像大片燃燒的草原。

其次是色球邊緣,常常突然急劇串升一片火舌般的氣柱,高度達到幾萬千米,甚至一百多萬千米,這就是日珥。日珥可謂千姿百態:有的像脫兔,有的如飛鳥,有的如輕煙浮雲,有的狀如噴泉飛瀑,這裏可以算得上是太陽“名勝”,是太陽上最壯麗的景色。

再有,色球還有耀斑,太陽表麵最“驚天動地”的爆發現象。常出現在黑子群上空的色球層中,耀斑來勢凶猛,去則迅疾,短短時間裏,突然增亮,耀眼一片,同時釋放出巨大能量,不亞於幾萬至幾十萬個氫彈爆炸的能量。

(3)色球爆發,地球遭殃

1989年一次超級耀斑爆發,地球上連連作出反應。除了高緯度地區絢麗的極光讓人賞心悅目以外,其餘都具破壞性。許多地方電訊突然中斷,這是因為地球上的短波無線電波是靠大氣中的電離層對它們的反射而傳向遠方的。耀斑的x射線會使電離層劇變,從而導致無線電通訊衰退甚至中斷,給通訊部門和軍事部門帶來不少麻煩。地磁站記錄到強烈磁暴。我們知道地球是個大磁體,自由支懸的指南針靜止時總是呈南北方向的,耀斑的爆發使地磁場受到幹擾,這時的指南針失靈,稱為磁爆,甚至連輸電網都遭到硬壞。如果沒有地球大氣和地球磁場的雙重保護,地球創傷還會更重。