书城科普读物宇宙大探秘
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第15章 我们的太阳系(6)

究竟小行星撞地球的概率有多高呢?据天文学家研究认为,直径大于1千米的小行星撞击地球的概率为每10万年1次,但仅此一次就可能毁灭地球。而直径接近10米的天体撞上地球的概率仅为每3000年一次。但一些科学家认为,小行星撞地球的风险被严重低估了。

不过,南京紫金山天文台专家根据观测得出结论,近20年内应该不会有小行星和地球相撞。

矮行星家族成员

矮行星是太阳系外围较小的天体,或称为小行星。目前被确认的矮行星有谷神星、冥王星、阋神星、鸟神星、妊神星五个。

矮行星的定义

矮行星或称“侏儒行星”,体积介于行星和小行星之间,围绕太阳运转,质量足以克服固体应力以达到流体静力平衡(近于圆球)形状,没有清空所在轨道上的其他天体,同时不是卫星。矮行星是一个新的分类。

2006年8月24日在捷克首都布拉格举行的第26届国际天文学大会中,确认了矮行星的称谓与定义,决议文对矮行星的描述如下:

1.以轨道绕着太阳的天体;2.有足够的质量以自身的重力克服固体应力,使其达到流体静力学平衡的形状(几乎是球形的);3.未能清除在近似轨道上的其他小天体;4.不是行星的卫星,或是其他非恒星的天体。

在行星的基本定义上,科学家们大致上认同这样的说法:直接围绕恒星运行的天体,由于自身重力作用具有球状外形,但是也不能大到足够让其内部发生核子融合。

冥王星

冥王星绕太阳运行一周历时248年,平均速度每秒只有4.8千米,它距离太阳大约40天文单位,其表面温度大约零下230摄氏度。冥王星的直径大约为5760千米,大小是地球的1/6~1/5,质量只有地球的1/2000。它有4颗卫星。

冥王星可能是由70%岩石和30%冰水混合而成的。地表上光亮的部分可能覆盖着一些固体氮以及少量的固体甲烷和一氧化碳。冥王星的大气层可能主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成。

阋神星

阋神星的公转轨道是个很扁的椭圆,它公转一周需要560年,离太阳最近时的距离是38个天文单位,最远时为97个天文单位。天文学家目前认为,阋神星的直径约2300~2500千米,只比冥王星略大。阋神星的大气可能由甲烷和氮组成,其内部结构有可能是冰和岩石的混合物,与冥王星类似。阋神星有一颗卫星。

相对于200多年前发现的谷神星和近30年前发现的卡戎,阋神星是一个完全陌生的新来者,它是在2003年被发现的。由于它离太阳太远,大气都结成了冰;当它运动到近日点时,表面温度将有所升高,甲烷和氮会重新变成气态。

谷神星

谷神星是人们最早发现的第一颗小行星,其平均直径为952千米,是小行星带中最大最重的天体。谷神星每4.6个地球年才绕太阳公转一周。谷神星的内部分为不同层次:稠密物质在核心,比较轻的物质靠近表层。它可能包括一个富含冰水的表层,里面是一个多岩石的核心。如果谷神星表层25%由水构成,那么其淡水含量就比地球还多。

鸟神星

鸟神星是太阳系内已知的矮行星中第三大的,也是传统的柯伊伯带天体族群中最大的两颗之一。它的直径大约是冥王星的四分之三。鸟神星没有卫星,是一颗孤独的大海王星外天体。它极端低的平均温度(大约30K)意味着它的表面覆盖著甲烷并且可能有乙烷冰。对鸟神星的光谱分析显示其表面有直径至少1厘米的大颗粒甲烷结晶,还有大量的乙烷,很可能是因为太阳辐射从甲烷光解的。证据显示鸟神星表面只有少量冰冻的氮,如果鸟神星存在氮物质,那么氮气将成为鸟神星大气中的主要物质。

妊神星

妊神星的质量是冥王星质量的三分之一,其形状像一根被压扁的雪茄。观测结果显示,它的自转速度非常快,没有任何一颗直径大于100千米的已知天体拥有如此快的自转速度。人们认为行星内部并非由冰块,而是由岩石组成的。该天体的日距约为51个天文单位,其近日点也有35个天文单位,比冥王星平均日距的39个天文单位要近。由于该天体的运行速度缓慢,轨道倾斜角约为28度,比冥王星的轨道(倾斜角17度)更为神秘。该天体被发现有两颗卫星。

矮行星的基本特征

矮行星的特点是外幔和表面由冰冻的水和气体元素组成的一些低熔点的化合物组成,有的其中混杂着的一些由重元素化合物组成的岩石质的矿物质,厚度占星体半径的比例相对较大,但所占星体相对质量却不大,内部可能有一个岩石质占主要物质组成部分的核心,占星体质量的绝大部分,星体体积和总质量不大,平均密度较小,一些大行星的卫星也具有这种类似冰矮星的结构。

矮行星的这种星体结构和它产生的地处太阳系外围的低温环境和自身的质量有关,一方面,太阳的温度不足以将它们的由气体元素组成的低熔点物质驱散;另一方面,它们自身原始质量较小,星体本身不能将氢、氦等较轻的轻元素气体束缚住。

但星体收缩产生的热量也不能将较重一些的气体元素组成的化合物如水和碳氢化合物等完全驱散,而会保留下一部分,同时它的足够的引力又使它足可以形成分层的物质结构,使较轻的物质浮于较重的由重元素组成的岩石质物质的表面,并随着星体以后的冷却,在表面上凝固下来,因此,会形成具有这种物质结构的星体。

准时的哈雷彗星

哈雷的研究

1695年,英国皇家学会书记官哈雷开始研究彗星。他从1337~1698年的彗星记录中挑选了24颗彗星,并用一年时间计算了它们的轨道。结果发现1531年、1607年和1682年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙,虽然经过近日点的时刻有一年之差,但可能解释为是由于木星或土星的引力摄动所造成的。一个念头在他脑海中迅速地闪过:这三颗彗星可能是同一颗彗星的三次回归。他大胆地预言,1682年出现的那颗彗星,将于1758年底或1759年初再次回归。在哈雷去世十多年后,1758年底,这颗彗星被一位业余天文爱好者观测到,它准时地回到了太阳附近。后人为了纪念他,把这颗彗星命名为“哈雷彗星”。

又丑又脏的家伙

哈雷彗星的彗核非常暗,它的反射率仅为0.03,比煤还暗,是太阳系中最暗的物体之一。哈雷彗星的彗核像一个烤糊了的土豆,表皮裂纹累累,皱皱疤疤。它最长处16千米,最宽处和最厚处各约8.2千米和7.5千米,质量约为3000亿吨,体积约500立方千米。哈雷彗星彗核的密度很低,大约0.1克/立方厘米。因为哈雷彗星的表面看起来很黑“很脏”,这使它大量的吸收太阳的辐射而使温度达到30~100摄氏度。另外,彗核表面至少有5~7个地方在不断向外抛射尘埃和气体。

哈雷彗星的寿命

哈雷彗星每次来到太阳身边,便要被剥掉一层皮,每次大约会损失6米厚的冰、尘埃和岩石。哈雷彗星的彗尾就是由这些碎片所组成的,而散布在彗星轨道上的碎片,产生了5月5日最大的宝瓶座流星雨和10月21日最大的猎户座流星雨。

从上次回归以来,哈雷彗星总共已损失1.5亿吨物质,彗核直径缩小了4~5米,照此下去,它还能绕太阳两三千圈,寿命也许到不了100万年了。

月球起源之谜

月球,俗称月亮,中国古代称太阴,是环绕地球运行的一颗卫星。它是地球唯一的一颗天然卫星,也是离地球最近的天体。月球的年龄大约有46亿年。月球与地球一样有壳、幔、核等分层结构。月球和其他卫星相比,有好多奇异之处,它一直吸引着人们的目光。月球究竟来自何方?它到底是怎样形成的?月球的起源大致有四大派,但仍未定论。

分裂说

分裂说是最早解释月球起源的一种假设。早在1898年,著名生物学家达尔文的儿子乔治·达尔文就在《太阳系中的潮汐和类似效应》一文中指出,月球本来是地球的一部分,在地球历史的早期,地球还处在熔融状态,自转得特别快,每4个小时左右就自转一周。地球赤道部分的物质逐渐隆起,由小而大,越来越大,也越来越高,最后终于脱离地球而被抛了出去,成为独立于地球之外的物质团,此物质团后来逐步冷却并凝聚成为月球。月球从地球分裂出去时在地球上留下的“伤疤”,就是现在的太平洋。

这种假说虽然很引人入胜,但没有任何证据表明地球自转曾经达到过那么“疯狂”的程度。再说,如果月球是地球抛出去的,那么二者的物质成分就应该是一致的。可是通过对“阿波罗12号”飞船从月球上带回来的岩石样本进行化验分析,发现二者的物质成分相差非常远。

俘获说

“俘获说”认为,3亿年前,月球原本是环绕太阳运行的小行星,由于某种不明原因,它在接近地球时,地球的引力使它脱离原来的轨道并被地球俘获,成为地球的卫星。

但“俘获说”遭到了科学家的质疑。科学家们指出:一个天体俘获另外一个天体的可能性是有的,但这种机会极少。即使发生这种情况,也应该是一个很大的天体俘获一个小得多的天体。地球的质量是月球的81倍,想要俘获像月球那么大的一个天体,是不可能的,至多是改变一下那颗小行星的轨道。

同源说

“同源说”认为,形成月球和地球的物质在同一个星云中,地球形成在先,月球形成在后。原始太阳星云演化到一定阶段时,由于尘埃云里面的金属粒子等物质已开始凝集和部分地集中。在地球和其他行星形成时,很自然地吸积了相当数量的铁和其他金属成分,并以此为其核心的主要物质。月球的情况则与地球不同,那时原始太阳星云中的金属成分已大为减少,它只能吸取残余在地球周围的少量金属物质,因而主要是由非金属物质凝聚而形成。在这种情况下,月球物质密度还不到地球的三分之二。

碰撞说

碰撞说认为,太阳系演化早期,在星际空间曾形成大量的“星子”,这些“星子”先形成了一个相当于地球质量0.14倍的天体星子,星子通过互相碰撞、吸积而长合并形成一个原始地球。这两个天体在各自演化过程中,分别形成了以铁为主的金属核和由硅酸盐构成的幔和壳。

由于这两个天体相距不远,因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会,那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。

剧烈的碰撞不仅改变了地球的运动状态,使地轴倾斜,而且还使那个小的天体被撞击破裂,硅酸盐壳和幔受热蒸发,膨胀的气体以极大的速度携带大量粉碎了的尘埃飞离地球。这些飞离地球的物质,主要有碰撞体的幔组成,也有少部分地球上的物质,比例大致为0.85∶0.15。在撞击体破裂时与幔分离的金属核,因受膨胀飞离的气体的阻碍而减速,大约在4小时内被吸积到地球上。

飞离地球的气体和尘埃,并没有完全脱离地球的引力控制,通过相互吸积而结合起来,形成全部熔融的月球,或者是先形成几个分离的小月球,再逐渐吸积形成一个部分熔融的大月球。

空心太空月球船

1970年,苏联科学家柴巴可夫和米凯威新提出一个令人震惊的“太空船月球”理论,来解释月球起源。他们认为月球事实上不是地球的自然卫星,而是一颗经过某种智慧生物改造的星体,后来经过挖掘改造成太空船,其内部载有许多该文明的资料,月球是被有意的置放在地球上空,因此所有的月球神秘发现,全是至今仍生活在月球内部的高等生物的杰作。

当然这个说法被科学界嗤之以鼻,因为科学界还没有找到高等智慧的外星人。但是,不容否认,的确是有许多资料显示月球应该是“空心”的。

最令科学家不解的是,登月太空人放置在月球表面的不少仪器,其中有“月震仪”,专用来测量月球的地壳震动状况,结果,发现震波只是从震中向月球表层四周扩散出去,而没有向月球内部扩散的波,这个事实显示月球内部是空心的,只有一层月壳而已!

月球建筑之谜

100多年来,人们发现月球上存在许多至今未解的疑团,比如移动的发光物体、能消失的火山口、能加长的彩色深沟、时隐时现的“墙”、变换颜色的巨大圆顶、“马尔泰十字架”等。

月球上的奇异现象

1963年,美国福莱克斯塔夫天文台观察到在月球上有31个巨大发光移动的物体,它们长约5.4千米,宽约360米,它们按严格的几何图形移动。它们之间还有小一些的移动物体,其直径也有约150米。

同在20世纪60年代初,天文学家卡尔·萨根用专门的仪器观测到在月球表面下有巨大的适于生物生存的洞穴,其中最大的洞穴估计有100立方千米。他在月面的危海还发现了一座巨大的桥形建筑物,全长近12.4千米,这一发现得到很多天文学家的确认。

他认为,这座桥很有可能是来自其他行星的智慧生物在近年内建造的。这种智慧生物还陆续建造了四角或三角形的壁状物,甚至还建造了圆顶状建筑物。

月球上的“金字塔”

1966年2月4日,苏联的“月球9号”探测器在月面的风暴洋着陆。他们在风暴洋拍摄到的照片显示出极像塔形的物体,这些类似机场跑道标志塔的物体等距离排列,呈两条直线状。他们认为,这些塔状物可能是其他星球的人为后来者提供目标方位而建。一位科学家推测,这些金字塔也许是引导宇宙飞船起飞和降落的“跑道”;或者不仅是将外星人的飞船引向月面,而且是引向月球内部的标志。