银河系

谜一:巨大黑洞

天文学中“黑洞”是指演变到最后阶段的恒星,由中子星进一步收缩而形成的。黑洞有巨大的引力场,使它所发射的任何电磁波都无法向外传播,从而变成看不见的孤立天体。我们只能通过引力作用来确定它的存在,所以叫做“黑洞”,也叫“坍缩星”。

由于银河中心释放出x光和电波,所以科学界认为银河中心存在着黑洞。但是,多年来科学界一直未找到证明黑洞确实存在的证据。

在1997年8月于日本京都市举行的第23届国际天文学联系总会上,美国及德国的两个科研小组同时报告:在银河系中心的确存在巨大的黑洞,他们的研究已找到了这种证据。两个小组的研究均得出几乎相同的结果,足可使银河系中心存在巨大黑洞成为事实。

找到这种证据的是德国麦克斯普兰克研究所的研究小组,另一个是美国加利福尼亚大学的研究小组。

德国的研究小组在以往的6年间,利用智利的35米口径望远镜,对处于天马星座、银河系中心附近的星体活动进行了详细观测。发现在从银河中心到光行进一周时间的距离内的星体正以每秒约两千米的迅猛速度绕银河中心周围旋转。从这一速度计算得出,星体旋转轨道内侧的质量约为太阳质量的250万倍。将如此巨大的质量集中于如此狭小的范围内,除了黑洞没有其他可能。

加利福尼亚大学研究小组开始观测的时间比德国的研究小组晚。他们用口径10米的望远镜,通过两年的猛追细察,准确地掌握了银河系中心附近近百个星体的运动速度。以这些速度计算出的中心质量与德国研究小组的基本相同,大约也是太阳质量的250万倍。

德国和美国的科研小组在不同的地方、利用不同的器械分别进行观测得到了相同的结论,这可以证明黑洞确实存在。

谜二:又一个“地球"

宇宙中是否存在和地球相类似的行星?我们地球是宇宙独一无二的骄子吗?这是非常深刻的问题。迄今为止没有人给出肯定或者否定的回答。天文学家已经在银河系发现若干和地球相似的表面由岩石构成的行星。它们的质量远远超过地球,也缺乏围绕旋转的类似太阳的星球,而是围绕已经死亡的星体旋转。现在对于这个问题的回答,有了里程碑式进展。科学家在太阳系外部发现了一个和地球非常相似的行星。其行星编号为155,是太阳系外最小的行星。其半径是地球的2倍,质量是地球的7.5倍。距恒星300万千米(0.021天文单位)。这个行星的轨道周期为1.94天。其轨道大小只有太阳系水星轨道的十分之一。这颗新发现的行星所在的星系名为(Gliese 876。它围绕一颗名Gliese 876的恒星运行。

研究组科学家认为,虽然没有直接证据表明这颗行星的表面是由岩石构成,但是从质量的测定排除了它是木星那样的气体构成的行星。数据表明,它很可能是具有镍/铁岩石或者硅覆盖物的地形结构。介于地球陆地结构和天王星/海王星的热化的巨大冰结构之间。它具有稠密的蒸汽云层。

这项成果是由位于夏威夷莫纳克亚山顶的凯克天文台观测得到的。凯克天文台拥有2台全世界最大的10米光学巨型望远镜。每一台有8层楼高,重350多吨。这次的成功发现也要归功于凯克天文台技术的改进——光谱仪CCD探测器的精确度提高,从3米/秒提高到1米/秒,为今后能够发现银河系内质量和地球相当的行星打下了基础。

太阳系

谜一:五个太阳

中国有则很古老的神话,叫做“后羿射日”。传说在远古的尧帝当政的时候,天上一下子同时出现了10个太阳!江河枯竭,草木枯死,百姓奄奄一息。在这种危难的时刻,尧帝命神箭手后羿射下太阳,挽救万民。后羿弯弓搭箭,9个太阳纷纷坠地。不想,落在地上的竟是一只只乌鸦,他们的羽毛四散在空中,随风飞去。后来天上就只剩下一个太阳了。

这只是一个美丽的传说,无需考证真伪,但天空中出现多个“太阳”,却是有人亲眼所见。

1933年8月24日上午9时45分,在我国四川省峨眉山的上空,出现一种奇异的景象,在太阳的左面和右面,各有一个太阳,人们惊奇不已。

1934年1月22日和23日,上午ll时至下午4时,古城西安的人们目睹了3个太阳并排在天空的奇景。

1965年5月7日下午4时25分和6月2日晨6时,在南京浦口盘诚集的上空,接连两次出现了这种景观。

1981年4月18日的清晨,海南岛东方板桥的人还碰到过5个太阳同时悬在天际的胜景。那天早晨,红艳艳的太阳已升上天空,人们习惯地抬头东望,咦.东边居然有3个太阳,相隔数米的西边还有2个太阳,太阳中间还有一条绚丽的彩环相连。

这一奇景让当地人们奔走相告,议论纷纷。

看来,这种现象是时有发生的。古时候科学技术不发达,人们在天空看见未曾见过的东西,只当是“天意”。当时天灾人祸又很频繁,因此,人们更加迷信这是上帝震怒的先兆。

据史料记载,公元1156年,意大利的米兰上空,太阳周围出现三个彩环,一连数小时闪闪发光,光环消失时,出现了三个太阳,编年史作者认为,这暗示着米兰在遭七年围攻后,末日快来临了。

历史上还记述了这样一件有趣的事实:1551年德国的马格德堡被西班牙国王卡尔拉五世的军队围攻,城中将士坚持不懈地守卫,让西班牙的围攻持续了一年多。最后,西班牙国王恼恨之下准备强攻城池。在这紧急关头,天空中出现了3个太阳,这一奇景使侵略者极端惊恐,认为苍天有意捍卫马格德堡城,于是国王慌忙下令撤军。

太阳出现的这些形状是怎么回事?太阳系中有几个不同形状的太阳吗?当然不是,太阳独一无二的地位是不容置疑的。

随着科学的进步,自然现象的谜也随之解开了。原来,这是大气变的戏法,是光学原理玩的游戏。这种现象在科学上称之为晕。

在离地面6千米~8千米的空气中,无论冬夏都是寒冷的,这里有大量的冰晶体,它们有着不同的形状,最常见的是六角形小柱或薄片,冰晶随着大气上下翻腾。当阳光照到这些小冰晶上,就会像照在玻璃三棱镜一般被折射,或者像射在镜面上被反射出去。由于阳光被折射后偏折出不同角度的光,就会在太阳周围绕成美丽的光环——晕。

其实,人人都见过简单的晕。在严寒的冬天,空气里充满冰晶或雪花的情况下,如果你观看街道上的路灯,很可能见到路灯周围的光晕。而彼得堡的学者洛维茨所看见的晕或许算得上最复杂的了。

请看他在1970年夏季的一次详细描述:“在太阳的周围有两个虹彩的光圈。一个大,一个小。在它们的上面和下面各有一个光亮的半弧,犹如宽大的牛角与光圈上下相连。一条与地平线平行的白色光带穿过太阳和虹彩光圈,环绕蓝天。在白色长带与小光圈交叉的地方有两个幻日光彩夺目。幻日在它朝向太阳的一侧呈红色,而背离太阳的一侧伸展着很长的发光的尾部。在白色长带上对着太阳的地方能看见三个同样的光斑。在太阳上的小圆环上闪烁着第六个耀眼的斑点。所有这一切在天空上持续了5个小时。”看来,多个太阳的出现是由于六角形冰晶的缘故,只有一个是真正的太阳,其余的是太阳的孪生幻影,冒牌的“假太阳”。

谜二:“十字架”图案

有一种情况也曾让人惊骇不已。白日将尽,奇迹突现了,一个闪闪发光的十字架清晰而神秘。注视着这样的天象,现在应该不难理解。这是因为我们往往只看到太阳垂直光环的一部分,穿过太阳的水平光环也只能看到一部分,两环相交部分在太阳两侧,不就仿佛形成十字架了吗?在太阳下山以后,冰晶薄片也参加了这场游戏,它们反射已经在地平线以下的太阳光,于是一条灿烂的光柱便从地平线直指天空,光在与垂直环的上部相交,在昏暗的天空就产生巨大的十字架形象。如果这时落霞万丈,那不就像一柄火光闪闪的利剑吗?魔幻万变的自然现象,在科学面前,显现出真实的面目。

受过良好训练的专业人员,每年可看见数十次晕,但复杂多彩的晕,还是十分罕见的。所以,平常人们看见这种太阳奇景,自然感觉迷惑不解又十分稀奇了。我们已经领略了太阳光在大气中玩的游戏,太阳由此显得变幻莫测。

谜三:海市蜃楼

明丽庄重的太阳其实还有活泼好玩的一面,前提条件是,只要存在适合太阳玩儿的大气条件。

让我们再欣赏几幅太阳的“另类”姿态。悬挂在地平线上的太阳,突然开始改换形态——它那圆圆的形体变成了扁圆、三角形,还有蘑菇状、鸡蛋状。太阳的妆容也在变化着——最为明显的是红色和橙红色,民间说法是“日落胭脂红”。不仅如此,太阳还可以在原地跳跃、抖动,忽而升起,忽而落下,就像的士高舞者。

说穿了,所有这一切,都是海市蜃楼,是大气层这位“魔术师”拿捏的结果。

海市蜃楼是一种镜子般的反射。我们知道镜子里是虚幻的影像,就像湖边柳树在水中的倒影。

这里的镜子不是玻璃,不是湖水,而是地面上的大气。

光线在空气中通常是直线传播,这种空气一般密度均匀、平稳。然而空气密度在不均匀的情况下,光的前进方向会发生弯曲,这种现象叫折射。

在你面前放一杯水,拿着筷子倾斜插入水中,我们眼睛会看见,筷子在水下那部分与露在水上的部分好像折断了。这就是光线在两种不同密度的媒质——空气和水中,引起折射的例子。

空气的密度随高度增大而递减,越是高空,密度越小,所以光的折射是普遍的现象,不过这种折射几乎看不出,也习以为常。

必须具备一些特殊条件,才能使这种扭曲引人注目。

在空气密度垂直变化反常时,光在大气中折射或全反射,就像镜子一样,将远处的看不见的物体投射在空气中,让人们看到幻觉般的虚像,这就是海市蜃楼。

谜四:颜色

在地球表面上,当太阳接近地平线,万道光芒从水平的方向射向我们时,它们必须通过十分深厚的具有不同密度的且各层之间时常变化的低层大气,太阳开始扭曲起来:压扁的、拉长的、弯曲的……甚至面目全非,观看的人面对这些奇特形状,可以发挥他们天才的想象力了。

当光线射向我们时通过受热。的空气,它们不停地对流、流动,光线也多次改变方向,太阳似乎在摇摆、颤动。

“红日初升”,“残阳如血”,这是我们形容日出、日落的景观,这两种时候的太阳为什么特别红?这也得归功于大气。太阳白茫茫的光线实际是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同颜色的光波组成的,红色光波最长,紫色光波最短。空气的水分、微尘和空气分子能像三棱镜把七色光分散开来,这叫做散射作用。

散射的规律是波长越短,散射越厉害。地平线上的太阳光穿透厚厚的空气时,紫光和蓝光被空气大大地减弱了,剩得最多的就是红色光了。因此,日出、日落的太阳总是红红的。&绿色的太阳

如果你运气好,还可以观赏到“绿太阳”。七彩光轮相互重叠产生白光,在太阳的上下边缘,光轮的颜色不混合,在太阳的上缘呈蓝色和蓝绿色。这两种光穿过大气层时“命运”不同。

蓝光受到强烈散射,几乎看不见;而绿光就可以自由地透过大气。正因为如此,你就可以看到绿色的太阳!看见绿太阳,需要天时、地利、人和。

有关专家这样告诉我们:天时指日落时,太阳黄白色光没多大变化,并且在落山时鲜艳明亮,就是说大气对光吸收不大,而且是按比例进行的。

地利指观测点适当,站在小丘七,远处地平线必须是清晰的,如近处没有山林、建筑物遮挡,如大草原上。

人和指观测者切记,在太阳未下到地平线时,不能正视太阳。当太阳快要沉没时,只留下一条光带,那你应目不转睛地注视太阳,享受美妙的一瞬间——绿色闪光。它的神奇出现不会超过3秒钟,给你留下的印象却永生难忘。

太阳如此多娇,神州大地,日出、日落美景多不胜举。在心旷神怡之余,我们不由更加关注这位天天见面的“母亲”了。

以前人类观察太阳,犹如井中观天。在相当长的历史时期,古人把太阳作为神来崇拜。希腊的太阳神名字叫阿波罗,阿波罗每天把太阳载在金光灿灿的马车上从东边的大海登上天空,晚上隐没在西方的大海里。墨西哥的阿斯德加人甚至把人作为活祭品供奉给太阳,以为这样太阳才能长久生存。后来,开始从事农耕的人类,为了知道季节而开始了对太阳的观测。在中国,传说在帝尧时,已经有了专司天文的官员“羲仲”负责观象授时,由于有一次预报日食出了差错,而被帝尧处以死刑。帝尧还派“羲仲”到山东半岛去祭祀日出,目的是为祈祷农耕顺利。当时已经用太阳纪年了,一年为366天。到公元前600年左右的春秋时代,人们能够用土圭观测日影长短的变化,以确定冬至和夏至的日期。我国的甲骨文上还有世界最早的日食记录,发生在公元前1200年左右。大约从公元3世纪魏晋时期开始,就能比较准确地预报日食了,并且逐渐形成了一套独特的方法和理论,这也是我国天文学史上的一项重要成就。

太阳对于地球上的人们,乃至地球上的一切,无疑是非常重要的。把太阳作为远离地球的天体之一来研究的天文学已经有了日新月异的发展,从而使我们拥有的太阳知识也日益丰富、准确起来。空间技术的发展是突飞猛进的,一艘艘无人太空船或载人宇宙飞船带着人们无限的希望相继升空。探索宇宙之路是永无止境的,我们相信终有一天会揭开太阳的奥秘。

谜五:元素

1868年8月18日,印度发生了一次日全食。法国印度局研究员、米顿天体物理天文台台长詹森为了抓住这千载难逢的观测机会,特意带着他的考察队专程赶往印度观测,希望弄清日珥现象产生的原因。他在观测日全食时发现太阳的谱线中有一条黄线,并且是单线。而钠元素的谱线是双线,所以詹森肯定它不是早就发现的那种钠元素,第二天的观测也证实了这一点。

詹森把太阳中存在又一新元素的重大发现写信通知了巴黎科学院,1868年10月26日这一天,詹森收到了另一封内容相同的信,那是英国皇家科学院太**理天文台台长洛克耶寄来的。两个著名科学家不约而同地发现,使人们确认了这是一个新元素。这就是在地球上发现的第一个太阳元素——氦。后来,人们在地球上也发现了氦元素。

在1869年和1870年,科学家们又进行了两次日全食观测,人们又发现了一条绿色的谱线,天文学家们证实这也是一种新元素,并给它命名为“氪”,但这个元素后来没有被列入化学元素周期表。瑞士光谱学家艾德伦经过七十多年的研究,发现“氪”不过是一种残缺的铁原子——铁离子。它是失去9至14个电子的铁,是一种极其特殊的环境下的铁。

经过长期的观测,科学家们发现,太阳上元素最多的是氢和氦,比较多的元素有氧、碳、氮、氖、镁、镍、硫、硅、铁、钙等10种,还有六十多种含量极其稀少的元素。到20世纪80年代,科学家们认定的太阳上有73种元素。此外还可能有从氢到氦19种元素存在,其中包括9种放射性元素。

太阳上到底有多少种元素,相信随着探测技术的进步,这个谜很快就能解开。

谜六:太阳活动

太阳表面的活动现象非常复杂,也相当丰富多彩。太阳大气就像汪洋大海,**漾起伏的涟漪微波接连不断,汹涌澎湃的惊涛骇浪也频繁出现。

谜七:微子失踪

中微子是一种非常奇特的粒子,它不带电,质量很小,大约只有电子质量的几百分之一。早在20世纪30年代初期,科学家就根据理论推测出,在原子核聚变反应的过程中,不仅会释放出大量的能量,而且还一定会释放出大量的中微子。到了20世纪50年代中期,科学家通过实验证实了中微子的存在。

中微子的发现引起了天文学家的注意,于是他们开始了对太阳中微子的观测和研究:太阳的能量,来自四个氢原子核合成一个氦原子核的聚变反应。在太阳内部,时时刻刻都在进行着大规模的核反应,因此,中微子也时时刻刻从太阳内部大量地产生出来。中微子有一种奇特的性质,就是它的穿透能力极强,任何物质都难以阻挡。中微子从我们身上贯穿而过,我们毫无感觉。中微子不论碰上地球还是月球,都可以轻易地一穿而过。大量的中微子从太阳内部产生以后,就浩浩****、畅行无阻地射向四面八方。地球表面每平方厘米的面积上,每秒钟就要遭受到几百亿个太阳中微子的轰击。

长期以来,人们只能根据观测太阳表层来推测太阳内部的状况。中微子却是直接从太阳内部跑出来的,它们一定会给人们带来有关太阳内部状况的宝贵信息。因此,天文学家对太阳中微子的观测和研究非常重视。最早开始探测太阳中微子的,是美国布鲁黑文实验室的物理学家戴维斯和他的同事们。他们在南达科他州地下深1000多米的一个旧金矿里,安放了一个特制的大钢罐子,里面装着38万升四氯乙烯溶液,用它作为俘获中微子的“陷阱”。当中微子穿过这个大罐子时,就会和罐中的四氯乙烯溶液发生反应,生成氩原子,并放出电子。用计数器测出产生了多少氩原子,就可以知道有多少中微子参加反应了。

戴维斯等人经过多年的努力,到了1968年,终于探测到太阳中微子。然而,出乎人们意料的是,他们所探测到的中微子数目比原先预期的要少得多,仿佛有大量的太阳中微子失踪了。这是为什么呢?难道太**本没有产生这么多的中微子吗?这个问题引起了科学家的极大重视,成为著名的中微子失踪之谜。

关于太阳中微子失踪的原因,目前科学家认为有好几种可能。第一种可能是目前人们对太阳内部状态的认识有差错,很多天文学家对标准太阳模型提出了很多修改方案,但是始终还没有哪一种修改意见能圆满解释这个问题。第二种可能是现有的原子核反应理论尚有问题。第三种可能是人们对中微子本身的认识并不全面。还有一种可能是太阳内部产生的中微子有很大一部分迅速地改变了本来的面目,所以人们没能探测到它们。但是,究竟谁是谁非,科学家们还不能下最后的结论。

为了早日揭开太阳中微子之谜,近年来,科学家正在推进新的中微子探测计划。看来,人们为此还须付出长期的坚持不懈的努力。

谜八:神秘天体

英美科学家们惊奇地发现,已飞行很久的“先锋10号”宇宙探测器竟给他们带来一个令人振奋的消息:一个新的天体正围绕太阳运行。

观测者们还没有见到这一天体,但他们坚信它的存在,因为“先锋10号”的轨道因它发生了变化!据悉,如果这一发现属实,那它将成为因重力这一唯一原因而被发现的太阳系中的第二颗行星。第一次是1846年海王星的发现:科学家在1787年发现了天王星,后来发现天王星的轨道十分异常,从而发现了对其具有引力的海王星。

这颗新星是由英美天文学家组成的小组发现的,它很可能就是所谓的“Kuiper带”天体。而“先锋10号”的轨道数据则来自英国宇航局“深度空间”网络,这一网络是由一系列大型射电望远镜构成,目的是为了观测太空深远处的情况。

早在1992年12月8日,那时“先锋10号”已飞离地球84亿千米,该天文小组就发现探测器的飞行轨道出现偏差,他们一直在研究这一现象,希望找出原因。直到最近,在经过多种方法分析研究“先锋lO号”发回的数据后,他们才肯定了自己的推论:即太阳系又有了新成员。

在近几个星期中,他们力图计算出此天体可能达到的最远距离以及具体位置。他们初步预计,此天体是在撞上一大行星后而被抛到太阳系边际的。该天文小组的一位英国博士称:“我们对这一发现欣喜若狂,它真是天文学上一个极好的标志性事件!”据称,这一天体可能是在茫茫宇宙中已知的数百个围绕太阳运行的天体中的一个,它们大都是由冰及岩石构成,且远在冥王星之外。这些天体在行星大家族中属于小字辈,直径仅有几百千米,但天文学家相信,有几百万个这种小行星在围绕太阳运行,并形成一条庞大的“星带”。1992年,天文学家发现了第一个这类天体。

1972年3月,“先锋10号”被发射升空,它是第一个要穿过火星及木星问小行星带、飞向更远太空的探测器。但天文学家无法知道,它是否能安全闯过这一地段。

“先锋10号”也是第一个到达气体行星——木星的探测器。

随后,它又成功飞离太阳的行星系统。虽然它还未进入星际领域,但这已开了太空探测器的先河。

在“先锋10号”飞了25年后,虽然它仍在发回信息,1997年美国宇航局还是暂停了对它的监控。 今年早些时候,科学家突然发现,一股神秘的力量作用于这个“老太空旅客”,但一时又无法找到原因,后来,这股力量竞将它向一个方向推移。

据悉,“先锋10号”将在200万年后到达金牛座星群。

谜九:飞越太阳系

2006年8月,具有40年历史的SETI决定建造自己的射电望远镜。与传统的无线电望远镜不同的是,它由500到1000个小型的碟形组件构成,能将收集到的信号汇总为星球的一张图像。这种望远镜将电子技术与计算机处理技术融为一体,能同时对12个星球进行观测。目前科学家们正在精心拟定“目标”星球清单。望远镜同时还能协助天文学家开展传统研究。

1982年,美国导演斯皮尔伯格执导的《ET》(《外星人》)创造了这样的外星人形象,外星人(如果有的话)真是这样的吗?2000年3月29日,人类在寻找太阳系外行星方面取得重大进展。美国加利福尼亚大学的科学家宣布,他们发现了两颗迄今为止围绕着其他恒星运行的最小行星。这两颗太阳系外的行星质量与土星相近。这标志着科学家在寻找地球大小的太阳系外的行星的过程中迈出了重要的一步,因为迄今为止观测行星的技术只能发现比木星大的太阳系外行星,而要寻找外星生命,只能到地球大小的行星上去找。想要飞向太阳系外的恒星,解决动力问题则是关键。

恒星周围存在行星是一个普遍现象。

在太阳系附近的恒星周围肯定存在着行星系统,了解那里的行星无疑是一件激动人心的事。可现有的天文手段在这方面显得过于苍白无力。它既不能告诉我们这些行星的大气组成,也无法揭示其地质构造,甚至天文学家连它们的几何尺寸也无从知晓。

这一切都是地球与目标行星之间的距离所致——动辄几十万天文单位的旅程会令最狂热的宇航迷变得垂头丧气,用化学火箭推进的探测器要用成千上万年才能飞到那里。

如何在一个科学家的有生之年完成太阳系外的探险呢?这时飞船应该达到每秒几百千米的速度,而目前最快的飞船只能达到这速度的十分之一。现行的飞船之所以行动迟缓,根本原因在于它们仅靠化学火箭在其飞行的头几分钟里加速,冲出大气层后的航程完全依赖惯性滑行,充其量在路过大行星时靠其引力加速。因此要想飞向太阳系外的恒星,解决动力问题是关键。

目前“旅行者”号和“先驱者”号探测船已经飞越了冥王星轨道,成为离地球最远的探测器。为了达到这一目标,科学家花费了十几年的时间,其问还不断利用大行星的引力加速(称为“引力跳板”技术)。而且从一开始,它们就是用最强大的化学火箭(“土星”号)发射的。

谜十:生命存在

智慧生物与生命是两个不等同的概念。即使我们能十分有把握地断定,在太阳系诸天体中,除地球外,没有任何一个天体拥有智慧生物,但仍不能肯定,在其他天体中也不存在任何生命活动,特别是那些低等的微生物。

在被怀疑拥有原始生命的太阳系诸天体中,火星是被议论得最多的一个。

在20世纪70年代,“水手号”和“海盗号”飞行器对火星的探测,终于否定了“火星人”的神话。然而,从海盗号探测站所做的三项实验来看,却不能绝对地肯定,那里不存在任何生命形态。

第一项实验是检查有无以光合作用为基础的物质交换,结果是否定的。第二项实验是仿效地球上的物质交换,视察澄清土壤样品中有无微生物。实验时在土壤样品中加入含碳14的培养液,若土壤中有生物,会吸收与消化养分,会排出有放射性的碳14,这可在计数管中进行检测,结果记录到了。而在预先经过消毒处理的土壤中则没有记录到。第三项实验是测量生物与周围环境所发生的气体交换。在加入培养液的土壤样品中,质谱仪记录到有氧的发生,但两小时后却突然停止,不过微量二氧化碳的析出却持续了11天之久。有人指出,如果土壤中存在过氧化物,那么氧的析出就可能不是生物造成的。因此根据这三项实验的结果,人们既不敢肯定,也不能否定火星上生命存在的可能性。

迄今为止火星上存在水的最有力证据是“勇气号”火星车在对火星cusev环形山的土壤进行分析时发现,那里的土壤中富含大量的硅,而只有在有水的环境中,土壤中硅的含量才有可能如此的高。

即使退一步说,这三项实验证明了火星上没有生命。但它毕竟只能反映实验地点的情况,而不能以点代面地说明整个火星的情况。

要知道,四十多年前,人们对环境恶劣的地球南极地区进行考察时,也曾认为那里是不适宜生命存在的,在早期的考察活动中也确实没有发现“定居型”的生物。然而在1977年,人们却在那里的石缝中找到了地衣和水藻。一些火星研究者指出,在火星赤道附近有两个地方,土壤中水的含量要比别处丰富得多。

每天每平方厘米的地面至少能释放出100毫克的水(一到夜晚,水汽则凝结为霜,因此这两个地方从地球看去要比火星其他地方明亮得多)。他们认为这两个地方的环境比地球上一些已发现有微生物的极端恶劣环境,更适于生命的存在。

美国国家航空航天局在斯坦福大学最近发表了一篇报告,认为40~45亿年前,南极大陆上曾存在微生物。而从南极大陆的火星陨石中发现的显示火星生命体存在的物质看,地球外存在有生命体的迹象。

美国国家航空航天局局长克鲁把火星上可能存在生命体这个宇宙研究史上的最新发现称之为“令人震惊的发现”。

新发现是从1984年被发现的12个陨石中的一个叫做“ANI,8400”的南极陨石分析中产生的。它大约是1500万年前火星与木星问小彗星群碰撞的结果,大致在1300万年前落在南极大陆,年龄大致是40~45亿年。

美国国家航空航天局和斯坦福大学的研究表明,对陨石进行薄片分析后,能见到一种叫“多环芳香碳水化合物(PAH)”的有机物。这种有机物,可以证明火星的生成过程或微生物存在的可能性,从陨石切片,可以得出火星上曾有生物体存在的痕迹。

从PAH中还可发现,有的细菌酷似地球细菌,其分子结构为与磁铁和巴伐利亚硫化铁相似的单细胞物质,这也为火星上有微生物存在的推论提供了证据。当然,美国航天航空局仅用“有力的证据”、“有待进一步调查证实”等字眼,尽量避免使用火星上存在微生物的肯定性语言。

克鲁局长解释说:“陨石中发现的火星上存在与地球细菌相似的单细胞生物痕迹,并不是说火星上过去就一定存在高等生物。”有关的详细研究成果刊在《探索者》上。关于火星上生命体存在与否的话题,今后必将有进一步的争论。

总之,对火星是否拥有低等的生命形态这一问题,目前我们还无法做出肯定与否定的回答。

土卫六是土星的第六颗卫星。它的直径约5800千米,是太阳系中最大的一颗卫星。

它也是太阳系里已知的唯一具有真正大气层的卫星。根据1944年奎伯对其光谱的分析,认为它的大气主要由甲烷和氢组成,其大气压约在0.1~1个大气压之间。

也就是说,其大气密度虽不及我们地球,但比火星大气却要密得多。土卫六的表面温度,因距太阳较远,大约维持在零下150℃左右。

根据科学家对生命起源的实验研究,人们知道,用紫外线照射甲烷和氢,就能形成许多有机化合物,如乙烷、乙烯、乙炔等。事实上,1979年9月,“先驱者”11号宇宙探测器在距离土卫六356000千米处拍摄到的照片显示,这颗卫星呈现桃红色。这表明它的大气中确实含有甲烷、乙烷、乙炔等,还可能有氮的一些成分。乙烷、乙炔的存在使人们相信,土卫六上有可能找到更复杂的有机物。因此人们认为,在土卫六表面可能存在一层由较复杂的有机物组成的海洋和湖泊,其情形也许酷似地球生命发生前夕的所谓“有机物海”。如果这一推测是可靠的,那么土卫六上就很可能有一些原始的生命形态。

1980年底,“旅行者”号飞船飞临土星上空时,人们曾期望它能给我们带来更多的有关土卫六的信息。遗憾的是,它只发现土卫六的大气并不像早先所认为的以甲烷为主,而是以氮为主,氮约占98%,甲烷占不到1%。此外,还有乙烷、乙烯、乙炔和氢。值得高兴的是,在红外探测资料中,发现其云层顶端含有与生命有关的分子,可能是属于生命前的氢氰酸分子。但是,由于它的大气几乎完全呈雾状,妨碍了飞船对土卫六表面的观测。因此土卫六上是否真有生命,也还有待进一步证实。

第三颗引起人们注意的可能拥有生命的天体是木星的卫星木卫二。

木卫二,直径为三千千米左右,在木星的卫星中属第四大卫星。根据近红外波长的光谱分析,这个卫星的表面存在大量由水构成的冰。而根据其平均密度为3.03克/立方厘米来估算,它可能有—个厚约一百千米的由冰和液态水组成的壳层。

1996年8月,美国宇航局公布了“伽利略”探测器6月份拍得的木卫二照片。

1979年3月,当“旅行者号”飞船飞越木卫二上空时,人们曾非常惊奇地注意到,木卫二具有奇特的与众不同的外貌,分布着许许多多纵横交叉的条纹,犹如一大堆乱麻。经分析,这些条纹应是木卫二冰壳上的裂纹,其中有些裂缝的宽度可能有数十千米,长达1000千米,深为100~200米。更有意义的是,人们还注意到,这种像乱麻一般交叉的裂缝具有褐色的基调,与其周围颜色浅得多的部分相比,显得轮廓分明。对这种褐色物所作的光谱分析表明,它们很可能是有机聚合物。

据此,人们推测,当木卫二从原始星云中形成时,可能也和地球等天体一样,聚集有一些来自原始星云的甲烷和氨。以后,这些气体可能在内热的作用下不断地释放出来,当其渗透到表面时,便会在太阳紫外线辐射和来自木星的带电粒子的激发下,合成为有机物。尽管同样的辐射也会摧毁这些有机物,但**水却能保护它们,甚至还会促使它们进一步水解,复合形成氨基酸,为生命的形成提供了条件。

与此同时,来自地球的一项发现也启发着人们的思考。那是在南极的干谷,有一些常年冰封的湖泊。极其微弱的阳光在透过上部厚厚的冰层以后,到达湖底已是微乎其微。然而,当人们潜入这冰冷的、幽暗的湖底时,却意外地发现那里生活着一大片蓝绿藻,它们就靠这微弱的阳光生活。木卫二尽管离太阳比地球远得多,温度低,阳光弱,但并不比南极湖下的环境更差。而且由于自转和公转的耦合关系,它有长达60小时的白昼。因此在一些裂缝刚刚破裂开来的地方,水体里将有可能接受到较充足的阳光,从而使生命在那里繁殖生存。一直到5~10亿年后,当裂缝重新为厚厚冰层所覆盖时,生命也就暂时地潜伏起来,等待另一次机会。

当然,以上所述还只是一些推测,要证实这一猜想,需要有一个能潜入木卫二冰壳下的太空潜水装置。

其实,不仅是上述三个天体,就是对金星、木星、木卫一,甚至我们的月球,是否完全没有任何生命形态,人们也没有完全排除怀疑。

金星以其表面具有高达400℃以上的温度,而一直被人们认为是不适宜生命生存的。然而,1977年以来,人们在调查洋底的地壳裂缝时,却发现在一些温度高达300℃甚至更高温度的海底喷泉旁,生活着许多可耐高温生物。这使人们认识到,生命对环境的适应能力远比人们想象的大许多。因此,我们不能保证金星对生命来说就是绝对的禁区。何况,即使金星表面没有生命,也不能排除在它的大气层里温度适宜的地方,就没有飘浮着一些含微生物的云层。

这是根据麦哲伦探测器发回的数据模拟而成的金星表面高3千米的Gula火山和直径约48.5千米的Cumnitz陨石坑。

木星是一个主要由氢和氦组成的天体。理论分析表明,它的云层厚约七百三十千米,下面是厚约二万四千千米的液态分子氢组成的木星幔,再下面是具有金属特性的原子氢组成的下部木星幔,然后才是一个可能由硅和铁组成的石质木星核。

木星距太阳较远,理论计算表明,其云层顶的表面温度应在8-68℃左右,但实测的结果比理论值高出20℃~30℃,这表明它有来自内部的热量。因此可以算出,在云层底部,温度可高达5500℃。

1979年,“旅行者号”飞船飞临木星上空所作的光谱分析表明,木星大气中除了氢、氦、氨、甲烷和水外,还可能有乙炔、乙烷、硫化铵、硫化氢铵、磷化氢等各种有机或无机聚合物。人们还发现木星上不时发生闪电。这使人们推测,在木星的大气层里完全有可能合成复杂的有机物,甚至出现生命。一些研究者指出,由于木星大气存在着垂直湍流运动,来自云层底部的高温、高压气流会对生命造成毁灭性的破坏,所以气流运动相对平稳的两极地区,存在生命的可能性要比木星赤道地区大一些。

木卫一是木星的另一颗卫星,具有石质的表面。根据对其红外反射光谱的研究,没有水的痕迹,但富含硫质。1979年,“旅行者号”飞临它上空时,曾观察到它的上面有活跃的火山活动。木卫一上这种强烈的火山活动,和伴随火山活动喷溢出来的硫,使一些人猜测,在它上面有可能存在像太平洋底热喷泉周围的那种以硫为食料的生物。换言之,这种生物可以不必依赖阳光来提供能源,也无须依靠光合作用来生活。

至于月球,尽管已有阿波罗6次登月和苏联两次月球自动站的考察记录,但仍有一些人对月球生命问题不肯轻易罢休。

他们提出了种种怀疑,并猜测是否会有生命隐居在月面之下。

综上所说,我们对太阳系中其他天体是否拥有生命的讨论远远没有结束,人们正期待着今后更深入的探索。

谜十一:星云假说

最成功的太阳系理论是从18世纪的星云假说开端的。1796年,法国数学家拉普拉斯认为,有一个庞大的原始高温的气态星云在空间里缓慢地转动,它的体积比现在的太阳系大好几倍。在逐渐冷却的过程中,星云的体积减小,密度加大,导致转动加快,离心力随之增加。这个过程就好像冰上舞蹈演员在旋转时双手上举,身体的转动越来越快的情景。离心力的增加使星云变成了扁平的盘状。当边缘物质的离心力大于中心的吸引力时,就会从边缘自外而内分出一个个圆环来。每一个环里的物质并不均匀,大的凝团吸引小的尘埃,如同滚雪球一样越聚越多,逐渐发展成行星。而围绕着行星又重复着同样的过程,从而形成了卫星。星云假说成功地解释了行星的运行及其轨道的规律,密度的不一致现象等,所以在产生后的一个多世纪里为人们广泛接受。

但是假说产生的年代对宇宙的探索还很不深入,因此对太阳系产生的描述过于简化。特别是后来人们又发现了一些太阳系运转的规律,例如有些卫星的逆行和角动量分配不平均等问题。角动量是指物体的角速度与旋转半径的乘积,当没有外力作用时,物体的角动量是守恒的。旋转的冰上舞蹈演员的就是依靠角动量守恒的,在她旋转开始时,双臂张开,旋转速度不是很快;但当她将双臂收拢,她便转动得更快了。而在太阳系中,太阳的质量虽然远远超过行星们质量的总和,太阳的角动量居然只有全太阳系的2%,也就是说,位于中心的是旋转极慢的庞大的太阳,在离中心很远的地方旋转着角动量很大的诸行星。按照星云假说预测,太阳的自转周期应该在12小时左右,然而观察的结果却是26天。显然太阳的角动量太小了,星云假说无法解释这个现象。20世纪60年代,英国天文学家霍伊尔和法国天文学家沙兹曼开始拯救星云假说,他们提出,物体的角动量可以通过带电粒子在磁场中运动的方式来转移给其他物体。他们认为,原始太阳演化早期,存在很强的磁场,热核反应使太阳发出电磁辐射,使周围圆盘状的气体电离,产生的带点粒子将太阳的角动量大量地转移给外围的圆盘气体,使之角动量增加而向外扩展。太阳由于不断地失去角动量而转速越来越慢。这种说法使星云假说重新赢得了支持者。