宇宙探索:太陽系12趣談

本文源自大科技 2017年第4期雜誌文章

地球在太陽系中有許多大大小小的鄰居，但是你真的了解我們身邊這些鄰居們嗎？鄰居們身上所發生的有趣事情，你又知道多少呢？

1. 木星是個行星殺手

天文學家們不斷探索太陽系以外的星系和行星，與那些星系相比，我們的太陽系非常特別，可以說獨一無二。其他星系中的行星間距太小，各星之間軌道貼得緊密，比水星（太陽系中距離太陽最近的恆星）和太陽的軌道還要近。同時，有些星系中還有許多較大的岩石行星，也稱超級地球。可是太陽系就沒有這種情況，為什麼呢？

這可能都是木星造成的。木星是一個由氣體構成的巨大行星，它在太陽系形成之初發揮了重要的作用。由於木星引力很強，以至於阻礙到它與火星之間行星的形成，最終導致它們之間出現了一個小行星帶。天文學家認為，在年輕的太陽系中，木星就像是用來拆除建築的大鐵球，干擾其他星球的形成，甚至會把那些星球整個砸碎。

有種理論認為，土星等太陽系行星形成之前，木星已經在向內遷移。這個時候，它的引力像彈弓一樣，把剛形成的新星拋出去。然後，土星的形成使得木星的軌道穩定下來，介於土星和火星之間，使得太陽系內部非常平靜，給水星、金星、地球和火星的形成創造了穩定的環境。

這解釋了我和我們的太陽系中很難見到超級類地行星，這也意味著我們所處的星系十分獨特和罕見。這或許能夠幫助科研人員尋找類地行星，如果一個星系也像太陽系一樣有個木星這樣的行星殺手，那麼該星系孕育像地球這樣星球的可能性就會更高。這對於那些追尋類地行星的天文學家們來說，是鎖定目標的一項重要參考因素。

2. 太陽的質量占太陽系總質量的99%

太陽系中有成千上萬個天體，包含了行星、衛星、小行星以及彗星。但是即便把所有其他天體加在一起，和太陽比起來它們都顯得無足輕重。除了太陽之外，最大的天體就是木星，直徑約有14萬千米，但太陽的直徑大約為140萬千米。太陽的質量大約為2×1030千克，大約是地球質量的33萬倍，更是木星質量的1000多倍，佔據了整個太陽系99.86%的質量。

3. 飛越小行星帶其實很容易

電影《星球大戰：帝國反擊戰》中，小行星帶被描述為岩石密集的一個空間區域，極度難以導航通過。

在銀河系很遠很遠的地方，這種描述可能屬實，但是我們的太陽系則完全不是這個樣子。火星和木星之間有一條小行星帶，包含大約75萬顆小行星。看起來很多，是不是？可是這些小行星相互分離，距離彼此的平均距離大約在97萬千米左右。如果我們有機會乘坐飛行器穿越小行星帶的話，很有可能一顆小行星也見不到，更不會像電影中描述的那樣需要左右躲閃，驚險地避開小行星。

4. 到處都是人類留下的痕迹

人類利用宇宙空間已經超過半個世紀了，在這半個世紀的時間裡，我們在極盡所能地探索太陽系的奧秘。人類的宇宙飛船已經遍訪了太陽系內所有的主要行星、三顆矮行星以及一些彗星和小行星。目前，人造探測器（尚在使用的和已經報廢的）已經駐留在月球、火星、金星、土星的衛星土衛六、愛神星以及67P/丘留莫夫—格拉西緬科彗星。除此之外，人類還能夠通過探測器進入木星大氣，在那裡進行探索。這還沒有算上我們安置在太陽周圍，繞著其運行的各種航天器，以及像旅行者號探測器、先鋒者探測器、新視野號航天器等正逐漸邁出太陽系、走入浩瀚宇宙的航天器。人類真是在宇宙中到處留下自己的痕迹。

5. 旅行者1號離開太陽系

2013年9月，科學家們大肆慶賀，我們最遙遠的使者——旅行者1號已經飛離了太陽系，成為第一個走出太陽系的人造航天器。

旅行者1號探測器於1977年發射升空，用於探索系外行星。它一直走到了太陽系的邊界，距離太陽190億千米。有些人認為它實際上已經到達了太陽系外，進入了星際空間。也有人認為太陽系的邊界具體在那裡還有待商榷，畢竟，太陽系能夠對至少3光年之內的範圍產生影響，這樣來看，旅行者1號離太陽系的邊緣還遠著呢。

6. 和冥王星比大小

2008年，冥王星失去了太陽系九大行星之一的光環，被開除出去。因為天文學家發現了一個與它大小相似的星球——厄里斯，進而意識到太陽系中可能會有許多這種尺寸的天體。如果給冥王星開了這樣的特例，以後可能就會有十大行星、百大行星。相對而言，冥王星真的很小，它的直徑只有大約2372千米，而美國的東西向寬度就有大約4800千米。也就是說，如果美國那裡有個坑的話，把整個冥王星塞在那個位置上綽綽有餘。就算把冥王星整個鋪展開來，表面積也不過1665萬平方千米，比俄羅斯的國土面積還要小。

不過，濃縮的也可能是精華，冥王星仍然是一顆非常迷人的矮行星。從新視野號探測器採集的數據來看，冥王星的表面並非像人們從前認為的那樣貧瘠荒蕪，實際上那裡地質活動活躍，表面很有可能存在著奇異的冰火山。

7. 躺著自轉的天王星

太陽系所有的行星都沿著與太陽所在軌道平面接近垂直的縱向軸自轉，就像一個個圍繞著太陽轉圈的芭蕾舞演員。而天王星則與眾不同，這個星球的黃赤交角（天體公轉軌道面與赤道面的交角）約98°，它的一極指向其軌道平面，躺在那裡縱向自轉，像是繞著太陽的車軲轆，真的是不走尋常路，難怪能被稱為「天王」星。

最初，天文學家們認為這是因為天王星早期遭遇過一次撞擊，造成了這種奇異的現象。而現在，更多人認為這種情況是多重因素疊加產生的。

8. 原來太陽系裡有那麼多水

地球如何讓水存住一直是個神秘的謎題。一些人認為太陽系早期一些彗星和小行星的光臨可能幫著把水送來了地球，但是至今我們對這一過程的發生機制還並不明確。

不過，我們對另外一件事倒是弄得越來越清楚了，地球可不是唯一有水存在的星球。截至2015年底，已經證實了火星表面存在液態水，科學家猜想幾十億年前火星上或許曾有一個巨大的海洋。木星和金星等其他行星的大氣之中，也含有大量的水蒸氣。最吸引人注意的是，一小部分衛星上可能存在廣闊的地下海洋，甚至可能比地球上的水更多，比如木星的三大衛星（木衛二、木衛三、木衛四）以及土星的衛星（土衛二）。在其他地方也可能存在著更多隱藏的海洋，等待著人們去探尋。

9. 從「卵石」到行星

太陽系中行星的形成充滿了奧秘。儘管多數學者都同意這樣一種吸積理論：氣體和塵埃粘在一起，越來越多，一步步形成越來越大的天體，但是人們對這種過程的細節仍不清楚。

而「卵石」理論認為，恆星周圍的塵埃顆粒會粘連在一起，聚集形成卵石，而行星等天體就是這些基礎構件隨時間聚集而成的。隨著天體本身的不斷生長，它會持續吸引更多這樣的小小卵石。過去的吸積理論認為大小相近的天體才能夠結合組成較大天體，而「卵石」理論則認為可以先形成一個主天體，然後由這個主天體像吸鐵石吸引鐵屑一樣將微小的「卵石」物質吸引在身邊。根據「卵石」理論，天體增長的速度可以比過去吸積理論所解釋的理論速度快上1000倍。

10. 太陽系最像地球的是金星

金星是繼水星之後距離太陽第二近的行星，可是它卻是八大行星中最熱的行星。在其表面覆蓋著一層厚厚的大氣層，溫度可以達到462℃。金星表面的氣壓非常高，和地球深海中的壓力差不多。但是在距離金星表面50～60千米處的高空，不管是氣壓還是溫度都和地球表面非常相似。所以，雖然金星是個炙熱的星球，但它卻是太陽系中和地球最相像的「姊妹」了。

11. 火星山有座火山像亞利桑那州那麼大

在地球上珠穆朗瑪峰算得上最高的山峰了。可是，你知道嗎，火星上有一座休眠火山，能讓地球上的最高峰也相形見絀。

人們把這座火星火山稱為奧林匹斯山。這座盾狀火山綿延624千米，大小相當於美國整個亞利桑那州，高度約有25千米。火星上的這座火山是迄今發現的全太陽系中最大的火山，也是最高的山。之所以能夠形成這樣大規模的山，有一個原因是因為火星上缺乏地殼運動，所以火山岩漿一直向上堆疊，形成了這種宏偉壯闊的奇觀。當然，火星引力也比地球小很多，否則這麼高的山在引力作用下也會崩塌的。

12. 奧特爾星雲實在太大了

正如前面所述的那樣，一些人認為旅行者1號已經越過了太陽的主要影響範圍，到達了太陽系的邊界之外，進入了星際空間，跨越了200億千米的距離。但是太陽的影響力似乎延伸得比預估的更遠。

在太陽系的邊緣，冥王星的軌道上，有一條柯伊伯帶。柯伊伯帶延展出去30～50個天文單位（地球到太陽的間的距離為1個天文單位），包含眾多像冥王星和厄里斯這樣的矮行星，還有許許多多直徑超過2千米的彗星和小行星。在柯伊伯帶之外包裹著我們太陽系以及柯伊伯帶的，還有一個更龐大的傢伙——奧特爾星雲。這個神秘的區域大約延伸了20萬個天文單位的範圍，包含數十億直徑超過1千米的天體（多數是彗星），這些天體很多都是太陽系形成過程中留下的殘餘物。旅行者1號想要靠近這片區域的邊緣，就得再花上數萬年時間。
推薦閱讀：