認知宇宙(下)
人類在地球上繁衍生息幾百萬年,不斷產生新的文明,不斷探索新的領域,不斷了解地球內部和外部世界。但是,地球是如何形成的?地球生命是如何出現的?關於這兩個問題,人們一直還在探索之中。 地球是如何形成的
多年來,關於地球的成因人們得到的只是各種假說和模式。它們主要是:一、彗星碰撞說。1749年提出。這一學說認為很久很久以前,一顆彗星撞上太陽,從太陽上面撞下了包括地球在內的幾個不同行星。二、隕星說。1755年,德國哲學家康德在《宇宙發展史概論》中提出。這一學說認為隕星積聚形成太陽和行星。三、宇宙星雲說。1796年,法國的拉普拉斯在《宇宙體系論》中提出。這一學說認為星雲積聚產生了太陽,太陽排出氣體物質而形成行星,這其中就包括了地球。四、雙星說。這一學說認為除太陽之外,曾經有過第二顆恆星,行星都是由這顆恆星產生的。五、行星平面說。這一學說認為所有的行星都在一個平面上繞太陽轉,因而太陽系才能由原始的星雲而產生。六、衛星說。這一學說推測可能存在過數百個同月球一樣大的天體,它們構成了太陽系,而我們已知的衛星則是被遺留下來的「未被利用的」材料。
地球形成模式一些天文學家、古生物學家、地質學家、考古學家及歷史學家又建立了一個比較有影響力的模式,這種模式認為:在大爆炸之後,約在距今50億年前,太陽系星雲開始收縮,形成以太陽為中心的太陽系。在約46億年前地球開始形成,剛剛誕生的地球是一個死寂的世界,沒有任何生命跡象。不穩定的地質結構,使地殼不斷發生激烈運動,這時這顆年輕的星球不斷地發生地震、火山噴發,就在這種衝撞和震撼之中,在太陽光線的照射之下,地球完成了從無機界到有機界的自然演變。又過了幾十億年,在地球上才開始出現生命。生命的進化當地球進化到距今4億年前時,地球已充滿了勃勃生機。不僅海洋里出現了大量的魚類和貝類,陸地上也出現了行走和爬行的動物和昆蟲(包括恐龍的出現)。約在2億年前,地球上出現了哺乳動物;約在五六千萬年前,出現靈長目動物;數百萬年前,出現了早期人類。地球生命的起源
關於地球生命的起源,有一種說法認為原始生命是原始地球上產生的。進化論學派生物學家認為,35億年前岩石形成時期的一種單細胞細菌是人類的祖先。這種原始生物的構造也相當複雜:它擁有DNA和BNA兩種基因,並由蛋白質、脂類和其他成分組成。人們懷疑在這種原始生物出現以前,另有一種構造更簡單的生物存在。1953年,美國大學生唐來·米勒的實驗證明,生命的單位氨基酸能從幾種簡單的化合物中得到,從而使生命的「地球產生說」幾乎成了定論。但近15年的研究發現原始大氣不是還原型的。米勒的實驗很難合成生命的基本素材--氨基酸。所以,這一說法受到了質疑。 隕石與生命
另一些科學家認為生命來自星際空間,原因是在月球表面或火星的火山口,都可以找到不少有機合成物。早在19世紀初,人們已在隕石上找到了有機分子,它們是有機合成物誕生的重要因素,這種觀點認為:地球生命來源於宇宙,隕石是載著生命種子的星際「飛船」,地球上最初的生命就是由隕石送來的。不過,持原始生命產生於地球本身觀點的科學家們認為,這些星體上的有機物,遷居地球的機會絕無僅有,因為它們降落到地球時,產生的高溫足以把整個海洋蒸干,令地球成為不毛之地,任何生物都無法在其上生存。黏土礦物與生命
黏土礦物這種地球上最常見的物質是最初的生命物質,這一說法已不再是西方的聖經故事和中國的神話傳說,而是新的科學研究成果。黏土礦物是一種微小的晶體。科學家們發現,黏土礦物晶體中存在一種有趣的缺陷結構,這種結構可以保存相當多的信息,從而決定晶體生長的取向和結構。因此,對於諸如屬於「低技術」的催化劑和膜等原始控制結構來說,這些無機晶體作為一種構造物質要比大的有機分子更為合適。彗星與生命彗星是一種很特殊的星體,與生命的起源可能有著重要的聯繫。彗星中含有很多氣體和揮發成分,根據光譜分析,主要是C2、CN、C3,另外還有OH、NH、NH2、CH、Na、C、O等原子和原子團。這說明彗星中富含有機分子。許多科學家注意到了這個現象。也許,生命起源於彗星!1990年,科學家們對白堊紀-第三紀界線附近地層的有機塵埃作了這樣的解釋:一顆或幾顆彗星掠過地球,留下的氨基酸形成了這種有機塵埃,並由此指出,在地球形成早期,彗星也可能以這種方式將有機物質像下小雨一樣灑落在地球上--這就是地球上的生命之源。地球的「孿生兄弟」
在太陽系的九大行星當中,除金星外就數火星距離地球最近了。地球和火星這位鄰居最為相似,簡直可以稱得上是「孿生兄弟」。火星比地球略小,半徑為3381千米,體積約為地球的1/7,質量是地球的1/9。因此更確切地講,火星只能當地球的「小弟弟」了。
神奇的火星火星是一個固態行星,眾多探測數據表明,火星結構與地球極為相似,有地殼、地幔及鐵質地核。火星的自轉周期為24小時37分,也就是說,火星上的一天僅比地球上長41分鐘。火星公轉一周是687天,當然,它的四季持續時間也會比地球上長近一倍。紅色是火星典型的顏色,這是因為火星土壤中含鐵量達到12%,厚達20多米的火星風化層因含大量氧化鐵而呈紅色。火星上的大氣非常稀薄,氣壓只有地球的1/200,主要由二氧化碳(95%)和氮(2.7%)、氬(1.6%)等氣體構成,還有微量的氧和水蒸氣。火星人面
1976年,美國「海盜」1號飛船發回了聖多利亞多山的沙漠地區上空的照片。人們從這些照片上可以清楚地看到,一塊巨大的、五官俱全的人面石像聳立在一座高山下,人像從頭頂到下巴足足有16千米長,臉的寬度有14千米,與埃及的斯芬克斯獅身人面像比較相似。於是,火星「斯芬克斯」便成了轟動一時的新聞。阿頓·安爾比是負責「觀察者」號太空飛船任務的加州科技學院的科學家,他認為這些圖案是自然形成的,他說:「它是自然岩石形狀,只是一片獨立的山地,『人面』只不過是峰巒溝谷在光線的影響下形成的。它們並不是人工建築。」有些地理學家也認為,是光線變化導致形成了「人面」山上的陰影部分,這也很可能是幾百萬年來氣候變化的偶然結果。火星奇觀火星上有著令人驚異的奇觀。奧林匹斯火山高達25千米,比地球第一高峰珠穆朗瑪峰整整高了3倍。水手谷長4000千米,寬200千米,谷深達64千米,而著名的美國科羅拉多大峽谷總長150千米,最深處只有2千米,簡直不能與水手谷相提並論。水手谷如果放在中國可以從拉薩延伸到上海,是長江三峽的幾十倍長。我們在地球上就可以看到它,只不過看到的僅是暗暗的一條粗線而已。
火星上有生命嗎?
儘管火星的外表布滿傷痕,但現在已經有許多科學家認為:可能有最低級的、與細菌或病毒相似的微生物有機體存在於火星地表的下面。另一些科學家雖然感覺到不可能有生命存在於火星上,但也承認的確有這樣一種可能性:在某個極為遙遠的古老時期,「生物繁盛」的時代在火星上曾經出現過。 生命的痕迹
1996年8月,美國宇航局宣布,在一個編號為ALH8400的火星隕石中,他們發現了微生物化石的明顯遺迹。這表明生命印跡一直在這個紅色星球上存在著,儘管那裡的環境極為嚴酷,生命卻比我們想像的要頑強:「不僅在原子反應堆內部的原子燃料棒里發現了微生物,而且在完全沒有光線的深海里也能找到它們。」可以想像,在火星上這類生物有可能存活著,它們也許被死死地封閉在10米厚的永久凍土層當中。科學家們認為,這種永久凍土層存在於火星地表下面,它們可能已在火星懸浮的大氣里存在了一個非常漫長的時期。
火星的無水之河在1964~1977年這十幾年間,美國對火星發射了「水手」號和「海盜」號兩個系列共8個探測器。1971年11月,「水手」號運用高解析度的照相技術對火星全部表面進行了拍攝。科學家從這些照片上發現,火星上存在著一些寬闊而彎曲的河床。不過,這些河床與轟動一時的火星運河絕對不是一碼事。這些乾涸的河床,最長的大約有1500千米,寬度則達到60千米或更多。在赤道地區分布著一些主要的大河床,大河床和它的支流系統連在一起,形成水道系統。此外還可以觀測到呈淚滴狀的島、沙洲和辮形花紋,支流的流向幾乎全部朝著下坡方向。科學家們分析,這種河床只有由像水這樣小黏滯性的流體才能造成,這是天然河床,絕不是「火星人」的運河。那麼,火星上的河水流到那裡去了呢?這便是當代「火星河之謎」,科學家們對此紛紛展開了研究。河水消失的秘密
今天的火星表面溫度不高,在極冠之中,大部分水以地下冰的形式存在著。非常稀薄的大氣,使得冰在溫度足夠高時只能直接升華為水蒸氣,因此根本無法存在自由流動的河水。火星河床說明,過去的火星肯定與今日的火星有很大的差異。有科學家提出一種假說,認為在火星歷史的早期,頻繁而劇烈的火山活動噴出了大量氣體。這些濃厚的原始大氣曾經使火星表面如春天般的溫暖,火山上曾經是一番冰雪融化、河水滔滔的美麗景色。後來火山活動減少,火山氣體慢慢地分解,火星大氣變得稀薄、乾燥、寒冷。從此,河床乾枯了,火星也就成為了一個荒涼的世界。「行星之王」--木星
在太陽系所有行星中,木星是最大的一個。它的直徑是14.3萬千米,是地球直徑的11倍多。這意味著,倘若木星是個中空的圓球,它裡面能放下1300個地球。木星能夠稱得上「行星之王」還因為它特別明亮。除了金星之外,它是天空中最耀眼的行星了。在西方的神話里,主神朱庇特的寶座就安放在木星上。木星雖然可以稱王,但「體質」較弱,平均密度只有地球的1/4。原來,木星的基本成分是液態氫,沒有地球陸地那樣的固體表面。木星雖然「體弱」,但運動起來卻是太陽系中最快的。它自轉一周只需9小時55分,也就是說木星上的一天還不到10小時,每5小時木星就晝夜轉換了。 木衛一上的火山
木衛一是木星的衛星,是義大利科學家伽利略發現的。它與月球相似,呈現一種淡紅的顏色。同木星的另兩顆衛星木衛三和木衛四不同,它的表面沒有冰,而是布滿了環形山。從宇宙探測器「旅行者」1號拍到的木衛一的照片看,它的表面有大塊的黃、橙、白、黑色塊,構成了一種「病態」的外貌,而且表面沒有隕星碰撞的隕坑。它是一個年輕的星體。研究者還從其地貌上辨認出了火山活動的痕迹。「旅行者」1號不斷傳送回拍攝到的照片。當研究小組的一位工程師用計算機處理木衛一的邊緣圖片時,突然發現有火山噴發跡象。木衛一上的火山噴發比起地球上的火山噴發要劇烈得多,後者的噴發速度最高也就是每秒50米,而木衛一上的火山的噴發速度則高達每秒1千米以上!再加上木衛一的引力又比較小,因此它的火山噴發物可噴到280千米的高空,有些噴發物甚至會進入太空。木衛二上的冰川
木星的第一顆衛星上有火山,而第二顆衛星木衛二上卻有冰川,與木衛一截然相反,這使科學家們感到困惑不解。木衛二是一個寧靜的世界。它的地勢非常平坦,最高的丘陵才50米。它的表面覆蓋著一層晶瑩剔透的冰層。科學家收到了宇宙探測器「旅行者」2號發回的照片,通過研究,推測木衛二有一個帶冰殼的固體核心,而且在冰殼和核心之間,可能有一層液態水。正是這樣的構造,形成了木衛二平坦的地形,並使它承受了隕星的撞擊而不變形。天文學家史蒂文森等人計算了木衛二的熱耗散,證實在核心和冰殼之間確實存在一個液態水層。他們通過幾種不同模式的實驗,得出了木衛二在25千米深的冰層下,存在著一個地下海洋的結論。
木星的「眼睛」
從地球上看木星,它有一個醒目的標記:一個紅點就像木星長著的一隻眼睛,這就是木星大紅斑。它的形狀有點像雞蛋。顏色鮮艷奪目,有時紅而略帶棕色,有時又鮮紅鮮紅。它的南北寬度經常保持在1.4萬千米,東西方向上的長度在不同時期有所變化,最長時達4萬千米左右,一般長度在2000~3000千米。大紅斑的顏色常常是紅而略帶褐色,隨時間的推移而變化。在20世紀20~30年代,大紅斑呈鮮紅色;到1951年前後,它也曾呈現淡淡的玫瑰紅顏色。但大部分時間裡,它的顏色比較黯淡。 大紅斑的奧秘
這個大紅斑究竟是什麼物質構成的呢?人們作了種種猜測。木星周圍有一層很厚的大氣,由氧、氦、甲烷、氨等物質構成。大氣層的表面溫度低達-129℃。但是,從「先鋒」10號提供的資料來看,木星的內部溫度很高,從中散發出來的熱量為從太陽光中吸收熱量的2.5倍。據此有人推測,大紅斑可能就是木星內部溫度最高的部分呈柱狀旋渦不斷朝外噴射的地方。噴出之後,柱狀旋渦與大氣接觸,同大氣中的甲烷、氨等物質產生化合作用,從而形成橘紅色的物質團。木星能否取代太陽
木星是太陽系的行星中最大的,而且是個能發光的行星。近年來的觀測表明木星向外釋放巨大的能量,而且要比從太陽那裡獲得的能量多11倍。這證明木星的能量大部分來自它的內部。「先驅者」10號和「先驅者」11號宇宙探測器探測的結果表明,木星是一個由液態氫構成的星球。它同太陽一樣,沒有堅硬的外殼。它的能量釋放,主要是通過對流形式來實現的。蘇聯科學家蘇奇科夫和薩利姆齊巴羅夫在1982年發表文章認為,木星的核心正在進行熱核反應,溫度高達280000℃。木星除把自己的引力能轉換成熱能外,還不斷蓄積太陽放出的能量,這就使它的能量越來越大,且越來越熱,並保證了它現在的亮度。觀察發現,由於木星向周圍空間釋放熱能,已融化了離它最近的衛星--木衛二上的冰層。就木星的發展趨勢來看,它很可能成為太陽系中與太陽分庭抗禮的第二顆恆星。
特殊的天體也有人認為,木星離取得恆星資格的距離還很遠。雖然它是太陽系行星中最大的,但與太陽相比,卻是小巫見大巫:其質量只有太陽的1/1000。恆星一般都是熊熊燃燒的氣體球,木星卻是由液體狀態的氫組成的。所以有人說,木星不是嚴格意義上的行星或恆星,而是處在兩者之間的特殊天體。土星的神秘面紗
土星是太陽系家庭中最美麗的一個成員。它的半徑約6萬千米,是地球半徑的9倍,體積是地球的745倍,質量是地球的95倍。土星距地球最近時有12億千米。土星美麗,是因為它具有漂亮的光環。雖然天王星和木星也有光環,但都比不上土星的美麗壯觀。 美麗的光環
從1610年土星光環被伽利略發現之後,人們觀察、研究土星光環的工作就一直沒有停止過。1675年,法國科學家卡西尼發土星光環之間有圈又細又暗的縫隙,人們將其命名為卡西尼環縫。在1980年11月12日,當人們看到「旅行者」1號宇宙探測器發回的土星照片時,照片上的土星光環讓人們大吃一驚,它遠比人們在地球上觀察到的要複雜得多。人們用望遠鏡看到的那幾條大光環,原來是由數以百計的小光環組成的,小光環里還有更小的光環。就連在卡西尼環縫裡,竟然也發現了20多條地球上看不到的光環。光環的形狀還有螺旋形的、輪輻狀的。環的大小相差極為懸殊,最小的連環與環之間的界線都分不清。人們還發現土星的光環是由細小的冰粒或帶冰殼的岩石顆粒組成的,它們都圍繞著土星旋轉。
土星光環的奧秘土星光環環相套,以至成千上萬個,看上去更像一張碩大無比的唱片上那一圈圈的螺旋紋路。所有的環都由大小不等的碎塊顆粒組成,大小相差懸殊,大的可達幾十米,小的不過幾厘米或者更微小。它們外緣均包了一層堅硬的冰殼,由於太陽光的照射,而形成了厚薄不一、美麗而明亮的光環。土星光環延伸到土星以外遼闊的空間。土星光環寬達20萬千米,可以在光環面上並列排下十多個地球。如果拿一個地球在上面滾動,其情形如同皮球在人行道上滾動一樣。拜訪泰坦人
土星是太陽系當中衛星最多的一顆行星,在它的衛星當中,最著名的要算是土衛六泰坦了。泰坦表面有一層厚厚的大氣,其中有99%的氮氣,剩餘的1%是甲烷、乙烷等組成的氣體。而這些大氣,極像46億年前的原始地球上的大氣,並且泰坦表面的條件也與原始地球相似。因此人們猜想,泰坦上也許有生物存在,甚至是一種智能生物--泰坦人。面對這一點,我們地球人類也並沒有就此卻步。「卡尼西」號的升空就是人類對泰坦人的問候。它將把攜帶的一張地球人簽名的光碟送給泰坦人,送去地球人對外星生命的呼喚與思念。人類計劃將「惠更斯」號著陸泰坦,並在那裡漂泊20多天,完成拜訪泰坦人的偉大使命。土星的六角星雲
美國國立光學天文台的科學家們在研究「旅行者」2號發回的土星照片時,發現了一個奇怪的現象:在土星的北極上空有個六角形的雲團。這個雲團以北極點為中心,並按照土星自轉的速度旋轉。土星北極的六角形雲團並不是「旅行者」2號直接拍到的,因為「旅行者」2號並沒有直接飛越土星北極上空。但它在土星周圍繞行時,從各個角度拍下了土星照片。天文學家們把那些照片合成以後,才看清了土星北極上空的全貌,也才發現了那個六角形雲團。土星北極上空六角形雲團的出現,促使科學家們不得不重新認識土星。 六角星雲的形成美國國立光學天文台的戈弗雷前不久測出土星的自轉周期是10小時39分22.082±0.022秒,這就是根據「旅行者」1號和「旅行者」2號拍攝的土星北極上空的六角形雲團的特徵而計算出來的。在這之前,土星的自轉周期則是根據它的周期性射電來計算的。美國宇航局戈達德空間研究所的阿林森和新墨西哥州大學的畢比認為,土星六角形雲團是羅斯貝波,這是一種特殊類型的波,羅斯貝波具有很長的波長。在土星上,這種波相對於土星的自轉來說,是穩定的,並被嵌在一個窄的、以每秒100米的速度向東的噴流中。六角形雲團至少被一個橢圓形旋渦攝動而向南移,這個旋渦的直徑大約為6000千米。
土衛八的「陰陽臉」早在1671年,土星的第八顆衛星就已經被人們發現,當時人們就注意到它有一個特別之處--西邊要比東邊亮兩個星等。土衛八的這種奇怪現象,引起科學家的興趣。人們通過觀測發現,土衛八較亮的部分覆蓋著大面積的冰層,較暗的一面則被一種類似隕石的碳化物的東西所覆蓋。暗部的成因
加拿大科學家克勞蒂斯認為暗的部分像是地球上的焦油沙粒,是一種泥土、石英顆粒、碳氫化合物和微量無機物的混合物。有的研究者推測土衛八暗的一面可能是由於火山活動造成的。學者泰貝爾經過研究,否定了這種說法。泰貝克認為,如果是火山爆發噴出的物質填滿了盆地,使土衛八這一部分變暗,那麼,這一面應該是在面向土星的,而不是像現在這樣的。泰貝春提出了自己對這一問題的看法:大約在1億年前的某個時刻,一顆彗星撞擊了土衛八,導致易揮發的水散失了,但在以後的100萬年里,較暗的物質又重新聚集到它的東半球上。水星無水的奧秘
「水手」1號對水星天氣的觀測表明,水星最高溫度可達427℃,沒有任何液態水的痕迹存在於水星的表面。就算是我們給水星送去水,液體和氣體分子的運動速度也會因為水星表面的高溫而加快,足以讓那些分子逃出水星的引力場。也就是說,要不了多久,水和蒸氣會全部跑到宇宙空間去。另外,據觀測,水星上的大氣非常稀薄。水星質量小,本身吸引力不足以把大氣保留住,大氣會不斷地向空中逃逸。它現在可能靠著太陽不斷地拋射太陽風來補充稀薄的空氣。從成分上看,水星大氣與太陽風有相似的系統,太陽風的大部分成分就是氫、氮的原子核和電子。科學家們對水星光譜進行分析得出結論:水星有點大氣,但大氣中沒有水。 水星冰山
水星上沒有液態水,沒有水蒸氣,但卻存在著「冰山」。1991年8月,水星運行至離太陽最近點,美國天文學家在新墨西哥州用裝有27個雷達天線的巨型天文望遠鏡對水星進行觀測,得出了令科學家們瞠目結舌的結論:在水星表面的陰影處,水竟然以冰山的形式存在著,直徑達15~60千米。類似的冰山在水星上多達20處,最大的冰山直徑甚至達到130千米。所有冰山都存在於太陽從未照射到的火山口內和山谷之中的陰暗處,那裡的溫度很低,達到-170℃。極地的溫度通常在-100℃,那裡隱藏著30億年前生成的冰山。因為水星表面處於真空狀態,冰山每溶化8米左右需要10億年的時間。「查龍」衛星
1978年美國海軍天文台發現了冥王星的一顆衛星,借用希臘神話中冥河上運送亡靈的擺渡人的名字,將其命名為「查龍」。「查龍」直徑是冥王星的1/2,質量是它的1/10,兩者相距只有25千米,相當於月球距地球的1/20。最令人不解的是,冥衛(即「查龍」)的公轉周期與冥王星自轉周期竟然完全一樣,都是6.39天,而且巧的是,冥衛自轉周期與它的公轉周期一樣長,所以與其說冥衛在自己軌道上繞冥王星運行,不如說兩者在「互相繞行」。行蹤詭異的冥王星
冥王星是太陽系九大行星中距離太陽最遠的一顆行星,它在20世紀30年代初才被美國天文學家發現。這顆又暗又遠的行星行蹤十分詭異。冥王星公轉太陽一周要248年,從發現冥王星距今已有70年了,可它現在只走了1/4的路程。它「爬行」得如此之慢,夠讓人吃驚吧。太陽光要經過5個半小時才能到達冥王星,那裡的溫度在零下240℃左右,是太陽系中既寒冷又黑暗的角落。還有就是冥王星簡直太小了,它的直徑只有2000多千米,幾乎比月亮小一半,質量僅有地球的2‰,水星的6%,就連月球的質量也是它的5倍。冥王星的亮度變化也叫人奇怪。自被發現後,它一直朝近日點運動,按理說其亮度應該越來越大,可是恰恰相反,冥王星每10年就變暗一些。海王星與金星
海王星的發現是在1846年。當人們在對天王星的研究中注意到它並不嚴格按照其預定的路徑移動時,便猜想:天王星之外可能還有一顆行星。有兩位天文學家用筆計算得出結論:天王星偏離它的預定軌道,可能是另一顆未知行星引力作用的結果。於是他們兩人同時計算出了這顆未知行星可能經過的位置。1846年,法國天文學家勒維耶率先將他用筆推斷出來的研究結果寄給了柏林天文台,結果就在勒維耶預報的位置附近僅相差不到1O的地方發現了這顆太陽系的新行星--海王星。
「啟明星」的奧秘金星是距太陽較近的一顆行星,比地球到太陽的距離還要近,因此,太陽照射到金星的光比照射到地球上的光要多一倍,這只是金星特別明亮的一個原因。然而,水星離太陽更近,為什麼我們很難看到它呢?原來,金星和水星雖然都繞日公轉,但其軌道都在地球的內側,只是金星在太空中離太陽要遠些,水星離太陽最近,儘管它比較明亮,但在太陽光下我們卻很難看到它。
筆尖上的新星海王星的赤道半徑約2.46萬千米,是地球的3.5倍,體積和質量分別是地球的57倍和17倍。海王星上也有大氣,主要成分是氫、甲烷、氨等氣體,表面溫度為零下230℃。1989年8月,「旅行者」2號探測飛船經過海王星,人們了解到,海王星有五個光環,八個衛星環繞,大氣層中有雲和風暴存在。海王星上有一黑斑,科學家發現大黑斑的形狀不斷變化,從而認為那實際上是一個氣旋,它屬於海王星大氣中的高壓區。明亮金星金星可以說是在地球上我們看到的除太陽和月亮之外最亮的星星了。它最亮時的亮度是天狼星的10倍。金星外面包裹著厚厚的雲霧,這層雲霧可以把75%以上的太陽光反射回來。金星與太陽的距角可以達到47O,也就是說金星在太陽出來之前的3小時已經升起,在太陽落下後3小時又出現在天空。這樣,地球上很多地區的人就很容易見到它了。在我國古代,金星有「啟明星」和「長庚星」之稱。當它在黎明前出現時,就叫作「啟明星」,象徵著天將要破曉了;當它在黃昏出現時,就叫它「長庚星」,這預示長夜就要來臨了。它是晚上第一個出現和清晨最後一個隱沒的星星。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------月球形成的奧秘
月球是地球惟一的衛星,是離我們最近的星球,是人們用肉眼就能見到的芳鄰。自古以來,人類不斷探索月球上的秘密。月亮到底是怎麼形成的呢?這一直是人們追尋解釋的難點。最早的一種解說為「分裂說」。早在1898年,著名生物學家達爾文的兒子喬治·達爾文就在《太陽系中的潮汐和類似效應》一文中指出:月球本來是地球的一部分,後來由於地球轉速太快,把地球上的一部分物質甩了出去,這些物質脫離地球後形成了月球,而遺留在地球上的大坑,就是現在的太平洋。這一觀點很快就遭到了一些人的反對。他們認為,以地球的自轉速度是無法將那樣大一塊東西甩出去的。
俘獲說這種假說認為,月球原來不過是太陽系中的一顆小行星。有一次,因其運行到地球附近,被地球的引力所俘獲,從此再也沒有離開過地球。還有一種接近俘獲說的觀點認為,地球不斷把進入自己軌道的物質吸積到一起,久而久之,吸積的東西越來越多,最終形成了月球。同源說
這一假說認為,地球和月球原來都是太陽系中浮動的星雲,經過旋轉和吸積,同時形成星體。在吸積過程中,地球比月球吸積得要快些,因此地球要大些,成為「哥哥」。這一假說也受到了客觀存在的挑戰。通過對「阿波羅」12號飛船帶回的岩樣進行化驗,人們發現月球要比地球古老得多。有人認為,月球年齡至少應在70億年左右。
大碰撞說這是近年來關於月球成因的新假說。這一假說認為,太陽系演化早期,在星際空間曾形成大量的星子,星子通過互相碰撞、吸積而長大。星子合併形成一個原始地球,同時也形成了一個相當於地球質量0.14倍的天體。這兩個天體在各自演化過程中,分別形成了以鐵為主的金屬核和用硅酸鹽構成的幔與殼。一次偶然的機會,小的天體以每秒5千米左右的速度撞向地球。那個小的天體被撞擊破裂,硅酸鹽殼和幔受熱蒸發,膨脹的氣體以極大的速度攜帶大量粉碎了的塵埃飛離地球。飛離地球的氣體和塵埃通過相互吸積而結合起來,形成全部熔融的月球,或者是先形成幾個分離的小月球,再逐漸吸積形成一個部分熔融的大月球。神秘的SETI計劃
提到「UFO」,許多人一定知道它是「不明飛行物」的英文縮寫,可講起SETI計劃,可能就很少有人了解了。「SETI」其實是「尋找外星智慧生物」的英文縮寫。在遼闊深邃的宇宙中,智慧生物是天體演化的結果。生物存在的條件是非常苛刻的,生物應存在於有堅硬外殼、適當大氣、合適濕度和足夠水源的行星上。美國著名天文學家阿西莫夫認為,銀河系中應有50萬個行星上可能有智慧生物。 探索外星智慧的方法自20世紀50年代以來,人類在不斷地探索地球以外的智慧生物,這些探索主要有以下三種方法:第一,通過接收和研究來自太空的電磁波信號。第二,利用宇宙飛船攜帶地球信息。早在1973年和1974年,美國就發射了「先鋒」10號和「先鋒」11號宇宙飛船,讓其飛出太陽系,並且捎帶了大量地球信息。第三,主動向太空發射信號。1974年11月16日,美國利用設在波多黎各的直徑為305米的巨型射電望遠鏡,對準武仙座球狀星團發射了人類第一組信號,估計2.5萬年後可以到達那裡。
「鳳凰計劃」
長期以來,天文學家們堅信外太空存在著外星人,只是還沒找到證實他們存在的方法。美國加利福尼亞州「尋找外星智慧生命研究所」的著名天文學家肖斯泰克自從1984年以來,開展了著名的「鳳凰計劃」。到1999年中期,鳳凰計劃已觀測了它名單上一半的星體,大約有500顆左右,仍然沒有地外文明信息被檢測到。肖斯泰克堅信有外星人存在,但可能不會是那種眼睛大大、樣子可愛的電影角色。但他認為任何外星生物的智力都要比人類發達很多倍,「他們很可能不是一種生物體,更有可能是生命的一種人工形式」。尋找外星智慧生命2003年,運用全世界最大的無線電天文望遠鏡,美國科學家即將開始又一輪尋找外星智慧生命的行動。由伯克利加州大學宇宙科學實驗室首席科學家丹·魏爾錫默領導的一個研究小組,試圖觀察有可能代表智慧生命的150個無線電信號源--它們是從過去天文學家們搜集的數十億個信號里分析篩選出來的。由於分析工作量極其龐大,這項工作從1999年開始,共有400萬志願者加入。人類為尋找外星智慧生命,付出了不懈的努力。
尋找世界「第八大洲」
如果問你世界的第八大洲在哪裡?你可能會覺得這個問題莫名其妙,世界上除了亞洲、歐洲、北美洲、南美洲、非洲、大洋洲、南極洲之外,應該沒有大面積的陸地了。的確,地球上只有七大洲,可是人類正因為有豐富的想像力、思考能力,並積極去實踐,才有了今天高度發達的文明。自從「阿波羅」11號登月成功以後,人類揭開了新時代的序幕,開發月球也就成了開闢人類能夠居住的「第八大洲」。 月球生態系統
月球岩石大多由含氧化合物構成,由於月球上面沒有大氣層,陽光強度極高,可以從月石中提取氧氣供人類生活使用;月球表面土壤還含有同位素氦3,如果加以開發,完全可以建立功率強大的核電站來使用,保障足夠的能源供給。月球還可以實現糧食自給。月球土壤中農作物生長所需的元素與地球土壤大致相同,如果在月球南極中成功地得到足夠的水,農作物就應該能茁壯成長。月球上白天黑夜各有14天,這與地球差異很大,但是植物背陽14天並不會枯萎,向陽14天則能加快長勢。太空生物學家建議可以在月球上先種植蔬菜,如土豆、胡蘿蔔、白薯等,然後再擴大到種植糧食和水果,逐步形成月球生態系統。人類訪問月球
人類已經雄心勃勃地設想,在月球上開發一片永久性居住的宇宙觀測基地,建立城市,然後用巨型火箭把人送上月球旅行或居住。美國在1969年7月到1972年12月先後發射了6艘宇宙飛船,將12名宇航員送到月球上,並設置了多種科學儀器和設備,進行科學探察和實驗活動。1989年,當時的美國總統布希曾經向國會提出在月球建立永久居住地的議案。1994年美國又開始了新一輪的月球探測活動,發射了「克萊門汀」無人駕駛宇宙飛船,對月球礦物構成和詳細地形進行了分析研究。1999年11月20日6時30分,我國第一艘載人航天試驗飛船「神舟號」在酒泉衛星發射中心發射升空,邁出了踏上月球的決定性一步,它標誌著不久的將來,我國的宇航員也將能登上月球。可以實現的夢想月球距地球384400千米,質量是地球的1/8,引力只有地球的1/6,表面陸地將近1.1萬平方千米,相當於地球陸地總面積的4/5,約是地球上第一大洲--亞洲的2.5倍。也許,不久的將來,人類將把月球變成生活的樂土,那麼「世界」對於人們來說則不僅僅意味著地球,月球也就成為當之無愧的世界「第八大洲」。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------行星大聚會九大行星繞日公轉的軌道各不相同,因此在運行中必然有會聚與分離的情景。但是極少出現這些情況。據測算,九大行星同時位於太陽一側180°以內的機會很少。大約平均每1789年才出現一次。有人認為,大行星的會聚是引發地震的一個重要因素,其理由是,行星會聚會增大地球受到的引潮力,因而有可能觸發地震。而事實並非如此。地球所受的太陽系天體的引潮力主要來自月球和太陽。那麼,大行星的會聚對地球的影響到底有多大呢?
行星聚會會帶來災難嗎
1997年美國天文學家米尤斯的計算表明:即使其他八大行星都和地球處在一條直線上,而且都位於地球的最近處,它們對地球總的引潮力也只相當於太陽平均引潮力的1/6400。顯然,五星會聚時的引潮力比這個值還要小。可見,行星會聚時的潮汐引力對地球的影響幾乎可以忽略不計,當然也就不會引發地震。行星聚會給地球和人類帶來災難的說法顯然站不住腳。但是行星、月球、太陽位置的排列和變化究竟對地球有沒有影響,這種影響有多大,仍是一個值得深入探討的科學問題。小行星的威脅
小行星撞擊地球的危險究竟有多大?現已觀測到的近12萬顆小行星中,絕大多數(約佔9%)都聚集在火星和木星運行軌道之間的一個寬闊的小行星帶區,它們不停地環繞太陽運轉,「安分守己」,對地球沒有任何威脅。但也有個別小行星易受大行星引力、攝動的影響而偏離原來運行的軌道,可能會沖向地球軌道來「拚命」。在數十萬顆小行星中,真正可能對地球造成威脅的是那些近地的、稱為「阿波羅體」的小行星。國際上把在近日點附近與太陽的距離小於1.67天文單位(1個天文單位等於太陽到地球的距離,即149,597,870千米)的小行星稱為「阿波羅型小行星」或叫「阿波羅體」。據估計,直徑在0.7~1.5千米的阿波羅型小行星,大約有500~1000顆,它們確實對地球存在著潛在的威脅。行星撞地球
有跡象表明,在史前時期曾有過更為嚴重的撞擊現象。美國亞利桑那州的可可尼諾郡有一個寬約1.3千米、深達193米的圓坑,周圍的土堆有30~40米高,看起來就像一個小型的月坑。長久以來,它一直被認為是一座死火山。但一個名叫巴林傑的礦石工程師卻堅持認為這是隕石撞擊的結果。現在,這個坑便稱為巴林傑隕石坑。據估計,巴林傑隕石坑大約是在2.5萬年前由一個直徑46米左右的鐵隕石撞擊而成的。目前它保存得相當完好。天外來客--隕石
隕石就是通常人們說的石質的隕星。它是流星體自宇宙太空落到地面上的殘骸。闖入地球大氣層的諸多流星體在進入大氣層時,由於有些流星體質量較大,在經過與地球大氣劇烈的摩擦後未能充分燃盡,最後墜落到地球表面成為隕石。有的大隕石在下落過程中,一方面發出轟隆巨響,一方面爆發出巨大火花,甚至分裂成無數碎塊,如暴雨、冰雹一樣傾瀉於大地,這就形成了我們通常說的隕石雨。 隕石的墜落
世界上的隕石事件非常多,下面是比較典型的事例。1947年2月12日上午10時左右,在蘇聯海參崴以北的錫霍特·阿林山區,蔚藍的天空突然出現了一個像滿月那麼大的火球,放射著耀眼的光芒。它一面爆燃發射出火花,一面發出轟隆巨響,自北向南以極快的速度飛馳而過。接著,發生了大爆炸,巨大的煙柱拔地而起,濃煙升到30千米左右的高空,一塊大隕石墜落在山林中。周圍村子裡許多人家的玻璃窗被震得粉碎,人們驚恐萬分。1976年3月8日下午,中國吉林省吉林市的近郊,發生了一次大規模的隕石雨,其規模之大居國內之冠。其中最大的「吉林1號」隕石,重1.77噸,是目前世界上最重的石隕石。巨大的隕石哪裡去了
1891年,在美國亞利桑那州巴林傑發現了一個直徑為1280米、深180米的巨大坑穴,坑周圍有一圈高出地面40多米的土層。它是怎樣形成的呢?人們迷惑不解,乾脆叫它惡魔之坑。後經學者們考證,這是個隕石坑,是距今2.7萬年前,一個重達2.2萬多噸的隕石以5.8萬千米的時速墜落在地球時衝撞而成的。然而奇怪的是,這個龐然大物給人們留下了一個大坑和坑邊幾塊隕石鐵片後便沒了蹤影。有人估計隕石就落在坑下幾百米的地方,可是誰也沒有去挖出它來加以證實。神秘的隕冰
墜落到地球上的隕石已使科學家非常驚奇,但更使科學家困惑不解的是地球上還出現了隕冰。1990年3月31日上午9時53分,中國江蘇錫山市鴻升鄉璞家裡村的三個農民正站在一起聊天,忽然聽到啪的一聲,前面突然出現了一大堆冰,其中最大的一塊竟有40厘米長。這些冰塊有淺綠的光澤,質地細密,在陽光下呈半透明狀。事後,有關部門做了調查分析,確認這些冰是從天上掉下來的隕冰。天文學家認為隕冰極有可能來自地球以外的太空。它應該是彗星的彗核部分的碎塊。但是,這種隕冰在很短時間內在一個地區降落多次是非常少見的。甚至有人認為,地球上的水主要就是由這些隕冰帶來的。超新星與核子星
在晴朗沒有月亮的夜晚,抬頭仰望那漫無邊際的星空。假如這時你看到以前沒有星星的地方,突然冒出一顆明亮無比的星,在它面前,著名的天狼星變得暗淡無光,耀眼的「太白金星」無法和它相匹敵,甚至連太陽的光輝也無法將它壓倒,那我可以告訴你,你所見到的那顆星就是一顆「超新星」。因為某種原因,這種恆星會突然發生爆炸,亮度一下子增加上萬倍,然後又慢慢變暗。這種星星,叫作「新星」。我們把那些爆炸時亮度特別高的星星稱為「超新星」。 超新星的形成
就像一個人總要經歷誕生、成長、衰老直至壽終的過程,自然界的動物、植物也會走完一生一樣,天上的星星也有其生命歷程,它們也有一個從生到死的過程。具體可以分為「早期形成」階段、「中年」階段和「晚年」階段。進入晚年的恆星,就像一個內外受力不平衡的物體。本來向外的壓力和向內的引力是平衡的,但這時向外的壓力大大減少,壓力與引力因此而失去平衡,這就像房屋突然斷了支柱和橫樑一樣,會向中心猛然「坍縮」下去。「坍縮」的結果是中心區域的物質被擠壓得十分厲害。於是,從恆星內部釋放出巨大的能量。一種被稱為「中微子」的粒子流,會像超級颶風一樣把恆星摧毀。而這個過程所需要的時間非常的短,不到一秒鐘時間,瞬時溫度可達萬億度。一般人很難想像這個過程是怎樣的迅猛,放出的能量有多大。在放出能量的時候,我們就看到了它突然變亮的樣子。這也就是超新星爆炸的原因和過程。
核子星探秘
核子星是指由原子核(包括質子和中子)組成的星體,核子星像白矮星和黑洞一樣都是恆星坍縮後而形成的緻密天體。據天體物理學研究得知,當星球的原子核密度增加到平時的3倍時,就會形成核子星。核子星的形成核子星是怎樣形成的呢?大家知道當一個大質量、高度演化的恆星核在超新星爆發開始坍縮成一個幾十千米的直徑時,便形成了超密天體。在通常的情況下,壓力和密度加大,將電子和質子壓縮成純中子流體,並導致中微子爆發。超過一定密度,中子流體非常「硬」,或不可壓縮。質量為1.8個太陽質量的中子星在它自身重力下可以維持下去,而超過這一臨界值,引力會克服阻力和拉力,使恆星演化成黑洞。
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