书城科普中华青少年成长必读集萃:宇宙探秘
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第64章 对星外传奇的探秘(4)

但也有一些科学家对这种说法表示怀疑,他们认为冥王星并不是太阳系最远、最后的一颗大行星,太阳系里还有处于冥王星之外的第10颗行星存在。有人称这第10颗行星为“冥外行星”,还有人称它为“X 行星”,一语双关,既表示了它的未知性,也巧妙地表达出罗马数字中“10”的意思。

人们之所以这么热衷于X 行星存在的讨论,很大原因是考虑到发现天王星、海王星和冥王星的过程,正是因为这种大胆猜测和不懈探索。

天王星的发现者是德国天文学家威廉·赫歇尔(1738~1822)。1781年3月13日夜晚,他发现天角一颗恒星旁边有一个模糊的斑点,经过几天的观察,他确定这个斑点是不断移动的。这说明它不是恒星,但究竟是什么还无从考证。赫歇尔认为是一颗彗星,并写了一份关于它的报告递交给英国皇家学会。这枚“彗星”的发现轰动了整个欧洲,使得许多天文学家都来计算它的轨道。在进一步的观测和计算过程中,人们发现这颗彗星没有“彗发”,也没有“彗尾”,并且拥有接近正圆形的运行轨道而不是像一般彗星的扁长的椭圆形轨道。种种迹象表明这颗新发现的星体是一颗行星。最终人们承认它是太阳系的另一颗行星,并将它命名为“乌拉努斯”,即我们所熟悉的“天王星”。

经过认真测算之后,人们发现与地球相比,天王星的直径是地球的3.98倍,质量是地球的14.8倍,离太阳的距离是地球与太阳距离的19.2倍,是个不折不扣的大家伙。紧接着人们又根据牛顿定律计算出了天王星运动的理论轨道,这与观测到的实际轨道略有偏离,于是有人断言,在天王星之外一定还有别的干扰它的行星。1846年8月,法国天文学家勒威耶发现了海王星,并以古罗马传说中海神的名字“尼普顿”命名。

这证实了人类的理论猜想是可以变为现实的,因此,当天文学家们发现海王星的实际轨道和理论轨道仍不完全相符时,便立刻提出了大胆假设,认为在海王星的外围还存在一颗没有被发现的行星。

随着人们对天王星和海王星的观测工作进一步精确化,这两颗行星的实际轨道也逐渐显示出与理论值的微小偏差。人们越来越强烈地意识到,这两颗行星的运动还在受着其他未知天体的影响。但是海王星离我们已经非常远了,要在更遥远的浩瀚星空中找到一颗并不显眼的陌生行星是一件非常困难的事情。1930年,美国天文学家汤博在检查双子座的一张照片时终于找到了这颗行星,通过一段时间的连续观测,科学界确认了它就是太阳系的第九大行星,位于海王星以外约16亿千米的冥王星。汤博用古希腊神话中冥王“普鲁通”的名字为它命名。

专门用于改进轨道理论的电子计算机经过测算得出结论,如果冥王星是影响天王星和海王星运转偏离的全部因素,则它的质量必须达到地球质量的1/10。然而根据美国天文学家克里斯蒂在冥王星周围发现的一颗冥卫星,可以精确地测定出冥王星的总质量只能抵得上0.0022个地球,远远没有达到上述的要求。

冥王星的“不够秤”使它根本不可能对天王星和海王星的运动造成巨大影响,由此,第十颗大行星——“X行星”又成为21世纪的大胆预言。

20世纪70年代,美国先后发射了“先驱者10号”、“先驱者11号”、“旅行者1号”和“旅行者2号”空间探测器,它们飞掠木星、土星、天王星、海王星,甚至会飞出太阳系去进一步探索更为广泛的宇宙空间,寻找“X 行星”也是其中的一项重要任务。但目前发回的照片及资料还没有显示有新行星的存在。不过,这并未使天文学家探索的脚步有任何停顿。

同时试图利用偏移理论来确定第十颗行星位置的美国天文学家罗伯特·哈林顿认为,这颗行星的质量应当是地球的2~3倍,比天王星和海王星小。它距离太阳约为150亿千米,轨道周期为1000年,由于轨道过长,其椭圆形趋势更为明显。它位于南部天空,轨道与太阳系平面的倾角为30度,极有可能在南十字星座附近的半人马星座,目前正在远离我们而行。

哈林顿还认为,这颗行星曾与海王星相撞过。在相撞之前,冥王星只是海王星的一颗卫星,以正常的圆形轨道绕海王星运转。由于两颗星的相撞,“海卫一”的轨道被颠倒了,“海卫二”的轨道被拉长,变得极扁;最为重要的是,撞击还把冥王星从海王星那里“独立”了出来,升格为绕太阳运行的大行星。当然这只是哈林顿对冥王星形成原因的一种猜测。也有人认为天王星和海王星的运行偏离是有其他原因的,例如太阳系中存在质量足够大的彗星或是在海王星附近有一个小黑洞;或者还有人干脆否定引力定律本身的正确性。目前这个神秘的“X 行星”仍然没有定论。

水星的真面目

平常,人们很难看到水星,这主要跟水星与太阳之间的角度有关。水星距太阳最远时达6900万千米,最近时约4500万千米。从地球上看去,它距太阳的角最大不超过28度,水星仿佛总在太阳两边摆动。因此,水星几乎经常在黄昏或黎明的太阳光辉里被“淹没”。只有在28度附近时才能见到它。

水星在中国古代被称为“辰星”。水星绕太阳运行的速度的确很快,每秒约48千米,它只需要88天就能绕太阳公转一周。在很长一段时期里,天文学家一直认为它的自转周期也是88天,跟公转周期一样长。

尽管也有人怀疑过水星的自转周期,但由于仪器、技术等方面的原因,人们对水星精确的自转周期仍不知晓。随着天文学观测水平和仪器精密程度的提高,水星自转周期终于被测出来了。1965年,美国天文学家用阿雷西博天文台射电望远镜向水星发射了雷达波进行探测。这是一架世界上最大的射电望远镜(口径305米),它测出了水星的精确的自转周期为58.646天。原来,水星绕太阳公转2圈的同时,绕其轴自转3周,因此,水星的自转周期刚好是公转周期的2/3。此后,科学家对水星进行了更深入的探测和研究,但即使当时地球上最好的望远镜,也很难让人们看清水星表面的情况。于是,科学家们采用了行星探测器这种高端的工具。美国于1973年11月3日发射了“水手10号”行星探测器,它是至今为止地球人唯一“访问”过水星的宇宙飞船。这次发射的主要任务是探测水星,顺便考察一下金星。“水手10号”的总重量约528千克,从磁强计杆顶端到抛物面天线外缘的宽度达9.8米。宇宙飞船经过3个多月的飞行,于1974年2月5日飞越金星,离金星最近时只有5000千米。飞船在对金星考察的同时,借助金星的引力“支援”,其运动的速度和方向发生改变,进入了一条飞向水星的轨道,终于在3月29日到达水星上空。

航天科学家精心设计了这艘飞船的轨道。当它到达水星上空并进行观测之后,就成为一颗绕太阳运行的人造行星了,绕太阳公转的周期设计为水星公转周期的2倍,也就是176天。这样,当水星刚好绕过2周时,飞船就遇到水星一次。“水手10号”飞船先后3次遇见水星,并获得了一批高质量的照片,其摄影镜头能把水星表面一二百米大的地面结构细节分辨清楚。

科学家们通过分析飞船的反馈资料发现,水星表面上布满了无数大小不一的环形山和凹凸不平的盆地和坑穴等。一些坑穴显示出陨星曾多次撞击过同一地点,这与月球表面很像。水星表面与月面的不同之处是,直径20~50千米的环形山不多,而月面上的直径超过了100千米的环形山很多。水星表面上到处都有一些被称为“舌状悬崖”的扇形峭壁,其高度为1~2千米,长约数百千米。科学家们认为,它们实际上是早期水星的巨大内核变冷和收缩时,在其外壳中形成的巨大的褶皱。水星上有一条大峡谷,长达100多千米、宽约7千米,科学家将其命名为“阿雷西博峡谷”,以纪念美国阿雷西博射电天文台测出水星自转周期一事。

科学家们还发现水星阳面和背面的温差很大。由于没有大气而直接受到太阳辐射的侵袭,在太阳的烘烤下,水星向阳面温度高达427℃,而背阳面温度却冷到—170℃。水星表面一丁点儿水都没有。水星质量小于地球,它的地心引力只及地球的3/8,所以其表面上的物体,只要速度达到4.2千米/秒就可以逃逸。

“水手10号”飞船探测到水星不仅有磁场,而且是一个强度约为地磁场1/100的全球性的磁场。水星磁场的发现说明,在其内部很可能有一个高温液态的金属核。科学家根据水星的质量和密度数值,推算其应有一个直径约为水星直径2/3的既重又大的铁镍内核。

随着世界航空航天技术的发展,科学家们对水星的探测力度将会继续加大,终有一天,水星的真实面目会呈现在地球人的面前。

神秘的“太白”金星

金星是全天空最明亮的一颗星星。晚间在西方天空出现时,被叫做“长庚星”。早晨在东方天空出现时,被叫做“启明星”。它距太阳的平均距离为1.08亿千米,距时间太阳的角距离为47~48度,人们之所以能时常看到它,主要是因为其大部分时间同太阳的角距离较大。夜空中除了月亮以外,其他所有的星星在亮度上都比不上它。由于常有银白色的、像金刚石的闪光从金星发出,所以,它在中国素有“太白”的别称。

科学家们后来知道,金星非常明亮的原因与其周围有浓密的大气层有关,大气反射了照在它上面的75%左右的太阳光。金星离地球最近时,平均为4000多万千米。人们常将金星视为地球的孪生姊妹,因其大小、质量和密度与地球差不多。金星的公转周期约为225天。20世纪60年代初,通过用雷达反复测量,天文学家得知金星的自转周期为243天——竟然长于它的公转周期。另外,金星的自转方向是逆向的,确切地说,它的自转方向是自东向西的,在金星上太阳西升东落,昼和夜(一天)的时间远远长于地球,在那里看到的太阳约是我们所见到太阳大小的1.5倍。

金星有厚厚的大气层,这一点天文学家很早就知道了。用望远镜观看,金星只是一个模糊不清的淡黄色圆面,在金星大气的笼罩下,根本无法看清其“庐山真面目”。人们现在所掌握的金星表面及其大气等知识,主要来自空间飞行探测。

自1961年以来,苏联和美国先后向金星发射的探测器有30多个(虽然有几个发射失败),获得了大量的研究成果。1970年8月17日,苏联的“金星7号”无人探测器成功地实现了在金星表面上着陆探测,曾测得金星温度高达480℃,表面为100个大气压。此后还有多个苏联的探测器都在金星表面实现了成功着陆。美国于1989年5月发射了“麦哲伦号”探测器对金星进行空间探测,为期5年,取得了大量的研究成果。人类根据对金星的探测结果得知,它那厚厚的大气层几乎全部由二氧化碳组成,因此,它具有巨大的温室效应。其高层大气中的二氧化碳达97%,而低层处可达到99%。从许多宇宙飞船发回的照片来看,金星的天空呈橙色,大气中有激烈的湍流存在,还有强烈的雷电现象,有人推算金星上的风速约达100米/秒。更让人惊讶不已的是,厚厚的浓云笼罩在金星表面上30~70千米的高空,云中有具有强腐蚀作用、浓度很大的硫酸雾滴。

总体上看,金星大气层好似一个巨大的温室或蒸笼。

尽管金星大气将约3/4的入射太阳光反射掉了,但其余那部分阳光到达金星表面并进行加热。大气中的二氧化碳、水汽和臭氧好似温室玻璃,阻止了红外辐射,结果金星蓄积了大量所接受到的太阳能,因而使那里的温度高达465℃~485℃。

与水星不同的是,金星上面环形山很少,表面比较平坦,但也有高山、悬崖、陨石坑和火山口。金星上的凹地与月面上的“海”(平原)相似,“海”上有火山。金星有十分活跃的地质活动,其表面有众多的火山、巨大的环形山、许多地层断裂的痕迹以及涌流的熔岩。

金星表面最高的麦克斯韦山位于北半球,远远高于地球上的珠穆朗玛峰;在南半球赤道附近并与赤道平行的地方,是阿芙洛德高原。金星上一处横跨赤道的大高原有近10000千米长、3200多千米宽。有些探测器成功地完成了在金星上的自动钻探、取样和分析任务,人们因此知道了金星表面最多的是玄武岩。

随着科学技术的发展和进步,人类有关金星的探索和研究将会取得更大的成就,金星也将不再神秘。

金星上的神秘城墟

据人类目前所知,相对于火星来说,金星的自然环境要严酷得多。其表面温度近500℃,大气中二氧化碳占到90%以上,时常降落狂的具有腐蚀性的酸雨,还经常刮比地球上12级台风还要猛烈的特大热风暴。金星的周围是浓厚的云层,以至于20余年(1960~1981)间从地球上发射的近20个探测器仍未能认清其真实面目。

20世纪80年代,美国发射的探测器发回的照片显示,金星上有大量城墟。经分析,金星上共有城墟2万座,这些城墟建筑呈金字塔状。每座城市实际上只是一座巨型金字塔,门窗皆无,可能在地下开设有出入口。这2万座巨型金字塔摆成一个很大的马车轮开状,其圆心处为大城市,呈辐射状的大道连着周围的小城市。