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第8章 探秘太阳系里的行星(1)

水星

水星的英文名字Mercury来自罗马神话中的墨丘利(赫耳墨斯),他是罗马神话中的信使。原因是因为水星围绕太阳的公转周期是88天,是太阳系中公转最快的行星。在公元前5世纪左右,当时普遍认为水星是两个不同的行星,原因是它时常交替地出现在太阳两侧不同的位置。于是人们给这“两颗”行星取了不同的名字:当它出现在傍晚时,它被叫做墨丘利;但是当它出现在早晨时,为了纪念太阳神阿波罗,它被称为阿波罗。直到后来才由毕达哥拉斯指出人们的错误,它们实际上是同一颗行星。

在中国,水星称为辰星,它是八大行星中最小的行星,也是太阳系最内侧和最小的行星,但仍比月球大1/3。水星是太阳系中运动最快的行星。在太阳系所有的行星中,水星有最大的轨道离心率和最小的转轴倾角,每87.969地球日绕行太阳一周。水星每绕轴自转3圈时也绕着太阳公转2周。水星绕日公转轨道近日点的进动每世纪多出43弧秒的现象,在20世纪才从爱因斯坦的广义相对论得到解释。从地球看水星的亮度有很大的变化,视星等为-2.3~5.7等,但是它与太阳的分离角度最大只有28.3毅,因此很不容易看见。除非有日食,否则在阳光的照耀下通常是看不见水星的。在北半球,只能在凌晨或黄昏的曙暮光中看见水星;当大距出现在赤道以南的纬度时,南半球的中纬度可以在完全黑暗的天空中看见水星。水星表面和月球表面一样,到处凹凸起伏,大小不一的环形山星罗棋布,悬崖耸立,峡谷幽深,随处可见绵延的山脉及一望无际的平原和盆地。

但通过仔细检查“水手10号”所拍的照片,科学家们还是发现了水星和月球地貌的差别。

首先,比较环形山密集分布的地区,中间有众多平坦的山间平原,这在月球上是难以见到的,月球表面密布的环形山是叠加的,彼此之间根本不存在平地。科学家认为,这是由于水星和月球表面引力不同造成的。同地球引力相比,月球表面引力是0.16,水星上表面引力为0.38(把地球的表面引力取作1.00。如果一个人在地球上重量是50千克,到月球上就只重8千克,到水星上会重19千克)。环形山都是由无数陨星撞击形成的,受碰撞时溅出的火星物散落面积因引力大小而不同,水星上抛射物散落面积小,二次撞击后所形成的环形山紧靠着初次撞击所形成的环形山附近;而在月球表面上,二次环形山就可以远距离分散在6倍大的面积上。由此,水星上未受任何撞击的古老平原不容易被环形山全部占据,而是间或存在于环形山之间。

其次,水星表面处处都有扇形峭壁,称为“舌状悬崖”,高1~2千米,长几百千米,这些悬崖被认为是巨大的褶皱,但这在月球表面是无论如何也看不到的,水星上最高的峭壁达3千米,绵延数百千米,例如北极附近的维多利亚悬崖。

我们的“水手10号”还发现水星有一个磁场;虽然地球磁场比它强上100倍,但水星上的确存在类似于地球的双极磁场,且比金星和火星的磁场要强大很多。这一点纠正了1974年以前的错误观念,人们一直以为水星由于自转缓慢,所以不会产生磁场。

水星周围有磁场,这就意味着水星必定有一个铁质的内核,只有这样,水星才会有永恒的磁场。科学家精密计算出铁质内核的直径为3600千米,竟和月球大小极其相似。因为水星密度很大,它的体积只有地球的5%,所以水星这个铁质内核是异常巨大而坚硬的。

木星

在太阳系行星的家族中,木星的个头可算是老大哥了,它的体积和质量分别是地球的1320倍和318倍。此外,它还有个与众不同的特点,它有自己的能源,是一颗发光的行星。在人们的认识中,行星不具备发光能力,是靠反射太阳的光线而发光的。近些年来,人们通过对木星的研究,证实木星正在向周围的宇宙空间释放巨大的能量,它释放的能量,是它从太阳那里所获得的能量的两倍,说明木星的能量有一半来自它的内部。

“先驱者10号”和“先驱者11号”飞船探测的结果表明:木星由液态氢构成,它同太阳一样,没有坚硬的外壳,它所释放的能量主要是通过对流形式来实现的。

前苏联科学家苏奇科夫和萨利姆齐巴罗夫在1982年发表的看法认为:木星的核心温度已高达280000K(华氏度),正在进行热核反应。木星除把自己的引力能转换成热能外,还不断吸积太阳放出的能量,这就使它的能量越来越大,且越来越热,并保证了它现在的亮度。观察表明,由于木星向周围空间释放热能,已融化了它的卫星——木卫一上的冰层。其他三颗卫星——木卫二、木卫三和木卫四仍覆盖着冰层。

就木星的发展趋势来看,很可能成为太阳系中与太阳分庭抗礼的第二颗恒星。据研究,30亿年以后,太阳就到了它的晚年,木星很可能取而代之。

也有人认为,木星距取得恒星资格的距离还很远,虽然它是行星中体积最大的,但跟太阳比起来,又小巫见大巫了,其质量也只有太阳的1/1000。恒星一般都是熊熊燃烧的气体球,木星却是由液体状态的氢组成。尽管木星也能发光,但与恒星相比,又算不得什么了。所以有人说,木星不是严格意义上的行星,更不是严格意义上的恒星,而是处在行星和恒星之间的特殊天体。

细数木星的卫星

1609年,伽利略发明了天文望远镜,并用来观测天体。1610年1月7日,伽利略发现了木星的四颗卫星。为了纪念伽利略的功绩,人们把这四颗卫星——木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为“伽利略卫星”。目前,科学家确认的木星卫星已经达到63颗,也许不久还会有新的发现。

在木星众多的卫星中,只有这四颗“伽利略卫星”的个头较大,有的和月亮差不多,照理说,它们应该和月亮的表面状态相似,但实际情况完全不同。

其中,木卫一离木星最近,它到木星的距离只有11.6万千米,还不到木星半径的两倍。在木星巨大引力的搅动下,它内部的热能源源不断地从核心喷出,形成火山,喷出的液体和气体高达450千米,比地球上的火山喷发得还强烈。火山的岩浆早已多次覆盖了这颗星球的表面,从现在的情形看,火山依然在猛烈地喷发。

木卫二是伽利略卫星中最小的一颗,半径约为1570千米。木卫二的表面全都是冰,光滑的表面反射太阳光的本领非常强,它是伽利略卫星中最亮的一颗,在木星冲日时它的亮度可达5.57等,人们用肉眼就可以看见它。木卫二的表面覆盖着厚厚的冰层,冰层不断地挤撞着,科学家认为这可能是冰层下面海水涌动的结果。

木卫三是卫星世界中最大的一颗,它的半径是2631千米,平均密度是1.95吨/立方米。科学家推断它的表面是由冰和岩石组成的,壳层下是一层冰幔,中心是铁质的核。它最大的特别之处是有磁场,磁场是行星的主要特征之一,卫星有磁场可是非比寻常的。

木卫四是伽利略卫星中距离木星最远的。它比水星稍小些,但质量只有水星的1/3。木卫四的表面都是环形山,地表构造十分古老。一些科学家认为这颗卫星没有完整的内部结构,主要由岩石、铁和冰“混合”而成。

美丽“公主”土星

土星是太阳系中三个戴环行星中最美丽动人的一个。它的光环具有三个特点:宽、薄、亮。所以有人形容土星环宽时说,地球可以在它的环面上滚来滚去,就像篮球在人行道上滚动一样。环的厚度大约只有1千米,所以,当它的侧面转向我们时,就会发现环“消失”了。光环每隔15年消失一次。科学家对光环产生了兴趣,并研究它的组成。开始,有的人认为它是一片坚实的陆地,或是一片液体。后来,科学家认为,光环是由一些碎石块和冰块组成的,它们团团地绕着土星飞旋,我们从地球上看去,就像是一个美丽的银色圆环了。

土星有多少光环?形状都是圆的吗?根据“先锋11号”“先锋12号”

“水手11号”“水手12号”和“旅行者1号”

“旅行者2号”的考察报告,土星有7层光环,从里到外分别是D环、C环、B环、A环、G环、E环。光环本身并不发光,但能反射太阳光。

“旅行者”号特别报告说,发现土星的A环、B环、C环分解为几百个离散的细环以及一些新的土星光环和环缝。土星的环千姿百态,不仅有圆环,而且还有锯齿形、辐射状的等,有好几条光环相互缠绕在一起的,也有单条环像姑娘发辫那样由几股扭在一起组成的。总之,形形色色,绚丽多彩,令人惊奇,令人倾倒。

土星也是太阳系中第一卫星大家族。在“旅行者”号探测土星之前就已发现了土星拥有14颗卫星。土星的这个磁场很大,比地球的磁场大1000倍,并且磁轴不偏离自转轴。

土星还有一些美丽的地方,如亮斑。1933年8月,人们曾在土星赤道上发现了一个蛋形的白斑,当人们再次看它时,发现它竟然很不安分,向赤道南北不断扩大、漫延。土星云层中也有亮带和暗纹互相间隔着,与木星的云带相比,要规则得多。

土星给我们送来了美的感受,也给我们留下了思考的难题。如“土卫六”

上有空气,有与地球差不多的大气压,地球已经养育了无数的生命,土星可否有生命存在呢?土星的环千奇百怪,无疑是引力作用的结果,除了土星对它的引力环质点之间的相互引力外,还有没有其他的力在起作用呢?如果有,又是哪些力呢?这些都是有趣而又难解的题。

土星卫星的新发现

随着科技的发展,人类探测宇宙的能力也越来越强了。目前,已经发现土星共有16颗卫星,卫星拥有数仅次于木星。或许,随着科学家们的探索,这个数字还会发生变化。

土星的第六颗卫星——土卫六,又名“泰坦”,是土星卫星中最大的一颗,也是太阳系内第二大的卫星,比地球的卫星——月球还大。2008年,通过“卡西尼号”飞船的观测,已经确认土卫六的直径是地球的40%左右,达5150千米。观测数据还显示,土卫六的大气主要以氮气为主,氮的含量约占其大气总量的98%,甲烷仅占1%左右,另外还含有乙烷、乙烯、乙炔和氢。

科学家发现,可能是由于土卫六旋转加速的原因,它的表层由一个固定点向外发生波动。科学家们认为如此巨大的变动,如果卫星内部是固体核心,是不可能发生的,因此,土卫六表层下肯定有液态物质,很可能有水。由于它是太阳系唯一一颗拥有浓厚大气层的卫星,因此被视为是一个时光机器,有助于我们了解地球初期的情况,甚至能揭开地球生物诞生之谜。

土星第八颗卫星——土卫八,公转时间较长,绕土星一周需79.33个地球日。土卫八最大的特点是朝向其轨道前进方向的一面总是黑如沥青,而另一面则亮白如雪,中间没有灰色地带,因而被科学家戏称为“阴阳脸”。科学家认为,“阴阳脸”与土卫八表面的黑暗物质有关。关于这些未知黑暗物质的来源,目前有两种解释:

一种解释是“自生说”。当土卫八缓慢地绕土星公转时,前面半球表面产生一层薄的黑暗物质,增强冰层对阳光的吸收。另一种解释是“空降说”。德国自由大学的天文学家蒂尔曼·登克认为:“来自其他卫星的粉状物质降落在土卫八正面,使得这一面与这颗卫星其他部分看起来截然不同。”

火星

火星是太阳系由内往外数第四颗行星,属于类地行星,直径为地球的一半,自转轴倾角、自转周期相近,公转一周则花两倍时间。在西方称为战神玛尔斯星,中国则称为荧惑星,因为它荧荧如火,位置、亮度时常变动。橘红色外表是因为地表被赤铁矿(氧化铁)覆盖。

火星和地球一样拥有多样的地形,有高山、平原和峡谷,火星基本上是沙漠行星,地表沙丘、砾石遍布。由于重力较小等因素,地形尺寸与地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有着强烈的对比:北方是被熔岩填平的低原,南方则是充满陨石坑的古老高地,而两者之间以明显的斜坡分隔;火山地形穿插其中,众多峡谷亦分布各地,南北极则有以干冰和水冰组成的极冠,风成沙丘亦广布整个星球。而随着卫星拍摄的越来越多,更发现很多耐人寻味的地形景观。

火星上的“警报器”

多少年来,人们一直幻想着“火星人”的存在。但实际上,火星远不具备地球上的生存环境,这里的大气极其稀薄,只相当于地球3万米高空的大气;同时,大气成分以二氧化碳为主,而且异常干燥。火星的气温非常低,赤道地区全年平均气温仅达到-15益;春季的大风暴异常猛烈,可在火星上空形成经久不散的、面积极大的“大黄云”。火星表面类似月球,环形山密布,大约有几万座。

人类的努力探测尽管未能发现“火星人”的现实踪影,但从“人面石”到金字塔等古建筑物的发现,已经表明火星上确有文明遗迹的存在,而最先为揭示火星文明的秘密提供证据的是美国发射的火星探测器“维京1号”。

1976年7月31日,“维京1号”拍下了着名的火星表面照片,这就是火星“人面石”照片。

从照片上看,一处巨大的建筑犹如五官俱全的人脸仰视长空。该照片受到了美国宇航局的重视,为此还成立了由3名技术人员组成的专门研究小组,来分析这令人惊叹的画面,以鉴别它是否属于自然侵蚀或自然光影所致。

专门研究小组成员采用计算机最新的处理技术对火星“人面石”照片进行分析。他们认定:“人面石”修建在一个极大的长方形台座上,有轮廓分明的鼻子以及左右对称的眼睛,还有略微张开的嘴巴。“人面石”的面部全长2.6千米,宽度为2.3千米。

美国宇航局共存有6张火星“人面石”

的照片,这是当初“维京1号”在不同的时间、从不同的角度拍摄的同一物体。此外,从这些照片上还发现了类似金字塔的火星古建筑和其他形状的一些建筑。

门森德·伊比特罗是美国宇航局电子工程技师,也是专门研究小组的成员之一。他在介绍对火星“人面石”的检测情形时说:“眼睛部分里面有瞳孔。用计算机进行处理分析,发现眼睛的内部面积很大,越往外越狭小,能明显地看出刻有半球似的眼珠。更有趣的是,仔细一看眼睛下方还刻有像眼泪似的东西,这意味着什么就不得而知了……”

专门研究小组对于“人面石”照片上出现的塔形物体和排列在其附近的人工建筑物,也进行了放大处理和仔细分析。分析结果表明,火星上的金字塔和埃及金字塔相同,都是面向正北方修建的。研究人员还在照片上发现,在类似古代都市遗迹的建筑物和金字塔群附近,有人工修建的城堡似的墙壁向前延伸,其墙壁的一面长达2千米,呈“V”字形耸立。从形式上看,就像地球上的古城堡似的,但是不知用途何在。

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