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第4章 探索宇宙——神秘的太阳系(3)

木星“代表”——众神之王朱庇特

木星是太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序排列为第五颗。它也是太阳系最大的行星,自转最快的行星。中国古代用它来纪年,因而称为岁星。在西方称它为朱庇特,是罗马神话中的众神之王,相当于希腊神话中的宙斯。

土星“代表”——农神萨杜恩

土星是一个巨型气体行星,是太阳系中仅次于木星的第二大行星。土星的英文名字Saturn,是以罗马神的农神萨杜恩命名的。中国古代称之为镇星。

天王星“代表”——天神乌拉诺斯

天王星是太阳系的八大行星之一,排列在土星外侧、海王星内侧,名列第七,颜色为灰蓝色,是一颗巨型气体行星。以直径计算,天王星是太阳系第三大行星;但若以质量计算,则比海王星轻而排行第四。天王星的命名,是取自希腊神话的天神乌拉诺斯。

海王星“代表”——海神涅普顿

海王星为太阳系八大行星中的最后一个,是一个巨行星。海王星是第一个通过天体力学计算后被发现的行星。因为天王星的轨道与计算的不同,1845年约翰·可夫·亚当斯和埃班·勤维叶推算了在天王星外的一个未知行星可能的位置。1846年9月23日柏林天文台台长约翰·格弗里恩·盖尔在这个位置发现了一颗新的行星——海王星。目前海王星是太阳系内离太阳第二远的行星,海王星的名字是罗马神话中的海神涅普顿。

冥王星已经被降级,它将继续做回“普通成员”,但它依然是太阳系中离太阳最远最小的行星。因为离太阳最远,因此也非常寒冷,这和罗马神话中的冥王普鲁托所住的地方很相似,因此称为命名为冥王星。

你知道太阳系里这些极端的地方吗

太阳系堪称一个“极端之地”,从最深的海洋、最臭的地方到最大的峡谷,以下即是最具代表性的例证。

最深的海洋

在地球上,太平洋的马里亚纳海沟给我们留下了深刻印象,其深度达到6.8英里(约合10.9千米)。然而,木星卫星木卫二上的海洋与马里亚纳海沟一比就相形见绌了。虽然木卫二表面覆盖着陨石坑和纵横交错的冰层,但美宇航局“伽利略号”飞船和其他探测器获取的测量数据表明,木卫二地下隐藏着液态海洋。有些测量数据认为其深度达到62英里(约合100千米)。

研究人员认为,在土星和其他质量偏大的卫星对木卫二施加的潮汐压力及辐射能的影响下,这颗卫星的内部温度应该很高。木卫二浩瀚的液态海洋令其成为我们寻找外星生命最具前景的目的地之一。因此,美宇航局和欧洲航天局正在准备联合实施一次探测任务,这次任务有望于2020年实施,探测木星、木卫二和另一颗名为木卫三的卫星。任务的主要目标是确定木卫二冰壳厚度,科学家可以从这一结果中获知木卫二维持生命存在的潜力。

最怪异的旋转

土星的卫星土卫七是太阳系中的“大家伙”,三轴长度大致为255×163×137英里(约合410×260×220千米),由于这种规模的卫星通常具有足够的引力将其拉升为椭圆形,天文学家认为,土卫七或许是一颗更大卫星遭到撞击后散开的碎片。正如贝克和拉特克里夫所说,土星的奇特形状解释了这颗行星为何让人觉得“乱七八糟”。多数质量偏大的卫星都会被潮汐力所锁住,也就是说,卫星的一侧总是朝着其行星的方向。不过,土卫七的奇特形状避免其被潮汐力锁住,因为土星和另一颗卫星土卫六的引力对土卫七的影响不均衡。

最臭的地方

从行星的科学角度来讲,木星的卫星木卫是一个令人感兴趣的地方——它是太阳系中火山活动最活跃的地方,表面遍布火山坑。不过,造访木卫一注定不会给人带来美好体验的经历。贝克和拉特克里夫写道,“木星卫星木卫一上面散发着像臭鸡蛋一样的味道。”这种臭味是因为木卫一表面及高层大气所含的硫化氢,而从远处看,木卫一之所以呈现独特的黄色和红色,也与硫化物有关。火山喷发在木卫一上相当常见,它们不断给木卫一大气输入新的硫气。

狂暴的暴雨

你能想象得到宇宙中会下这么大的暴雨吗?冰质巨行星天王星和海王星在构成方面不同于气态巨行星木星和土星;它们主要由水、氨水和甲烷等“冰”构成,这种构成对行星内核有利:在天王星和海王星的地幔,高温可能会将甲烷分解为氢和碳的成分。天文学家认为,强大的压力可能会将碳挤压成晶体点阵,即钻石。小到盐粒、大到鹅卵石一样的“钻石冰雹”可能不停地冲击液体地幔和岩质核心。核心可能覆盖着厚厚一层钻石,数量比地球上任何一座钻石矿都多。迄今为止,天王星和海王星的“钻石冰雹”仅仅在理论上存在,行星科学家则表示,他们还需要更多的数据才能确定这种奇特的现象是否真的存在。

最大的峡谷

想象一下一条从美国旧金山延伸至华盛顿特区的峡谷,你便会对火星水手号峡谷的规模有初步的认识。这个巨大的峡谷最早是由美宇航局“水手9号”飞船在1972年发现的,于是,它便以“水手”命名。水手号峡谷在火星表面延伸2485英里(约合4000千米),深度达6.2英里(约合10千米),相比之下,美国科罗拉多大峡谷最深处不过1.1英里(约合1.77千米)。水手号峡谷被认为是个大裂谷,是由火星地幔的物质沸腾并延伸至地壳形成的。

最高的山峰

火星不仅拥有太阳系最深的峡谷,还拥有最高的山峰。火星火山奥林帕斯山的高度达到27英里(约合44千米),是地球最高峰珠穆朗玛峰的3倍。奥林帕斯山的形成方式可能与地球上的火山一样:由于处于“热点”上方,所以在一定条件下,热岩的羽状物从火星内部喷涌而出。

最令人震惊的雷击

20世纪90年代末期,美宇航局“卡西尼号”飞船在赶赴土星的途上,为获取额外引力而飞掠地球。从距地面5.5万英里(约合8.85万千米)的高空,“卡西尼号”发现了无线电波爆发,那其实是地面闪电的信号。闪电会以不同波长释放电磁辐射,包括可见光和无线电波。21世纪初,随着“卡西尼号”继续向火星进发,任务控制人员获得了一个重大发现。

“卡西尼号”在1亿英里(约合1.6亿千米)以外的地方,探测到表明是土星强大雷暴天气的无线电脉冲。无线电信号的强度大概是“卡西尼号”从地球上收到的无线电信号的100万倍左右。虽然多年来科学家并没有直接看到土星的雷暴天气,但无线电爆发表明,它们发生在土星南半球一个名为“风暴巷道”的区域。

持续时间最长的风暴

木星“大红斑”最早是由意大利天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼在1665年发现的;虽然在18世纪和19世纪初只是偶尔对其进行过观测,但许多天文学家认为,这场风暴自发现以来,已经持续了345年。“大红斑”风暴强度是地球风暴的3倍,风速最高可达每小时400英里(约合每小时644千米)。这场风暴为何能持续数百年之久呢?据贝克和拉特克里夫解释,其能量来自于木星内部和更小的气旋。他说:“引人注意的是,木星内部向云顶提供的能量比其从太阳获取的能量多出70%。引力收缩就像一台大型空气压缩机,在木星深处产生强大的压力和热量。而木星大气中的强大雷暴又将部分热量输送至云顶。”更小的风暴则被“大红斑”吞噬,令其得以继续咆哮。

土卫七的旋转模式很难预测,因为每天的情况都不一样。不仅旋转速度(白天长度)存在着差异,而且土卫七的北半球总是指向太空中不同地点。而最让科学家伤脑筋的是,只要土卫七初始地点或速度的测量数据存在一点儿不确定性,那么随着时间的推移,就会转换成非常大的不确定性,这种不确定性会让它可能指向任何地方。

人类可以飞出太阳系吗

从本质上来说,人类何时飞出太阳系不是个时间问题,而是人类科学技术发展的速度和水平问题。也就是说,人类现在的科学技术还不能满足飞出太阳系的要求。

从未飞出过太阳系

有人说,美国发射的先驱者10号和先驱者11号,旅行者1号和2号探测器不是已经飞出太阳系了吗?严格地说,这4个探测器仅仅只是越过太阳系最远的行星——冥王星的轨道,并没有真正飞出太阳系。

目前,人类掌握的航天技术还远远不能适应飞出太阳系的需要。假如飞船的速度可以达到光速,在离太阳最近的恒星——比邻星飞一个来回,仍需要近10年的时间;而到银河系转一圈需要几十万年,若要飞出银河系,到达最近的仙女星系,应需要230多万年;而要在宇宙中周游一圈,则需要几百亿年的时间。

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