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第6章 越走越远,天涯无际没有边(2)

“海盗号”的探测1976年7月20日和9月3日,“海盗1号”和“海盗2号”探测器分别降落在火星表面,连续工作了6年。1982年11月,它们向地球发回了火星土壤样品的分析数据,结果是没有发现样品中与生命有关的任何迹象,也没有发现有机化合物。但是,由于着陆器的机械臂只能抓住它周围12平方米范围内的土壤,所以,它的分析结果也许并不具有代表性。因此科学家们认为,虽然海盗号的探测结果大大减少了火星上存在生命的可能性,但最后的结论还有待把火星土壤拿回地球进行认真分析才能得出。

火星陨石带来的信息1996年8月,美国科学家宣布:1984年在南极洲发现的陨石来自火星,它是火星表面与小行星或彗星碰撞后作为陨石落到地球上的。研究其岩石的成分发现,这些陨石中可能存在原始生命的微化石。这表明,在几十亿年前火星上很可能有过相当温暖潮湿的气候,适合于生命的存在和维持。这一发现再次激起人们对火星探测的热情。

“火星探路者”

1996年12月美国发射的“火星探路者”号经过7个月的长途跋涉,于1997年7月4日顺利降落在火星的阿瑞斯平原上,并放出一个机器人。这个机器人身高0.3米,体重10.4千克,貌似装有6个轮子的微波炉,名叫“漫游者”.它的任务是勘查火星表面,收集岩石和土壤样品。分析火星岩石成分的结果令人吃惊:火星上的一些岩石竟与地球的非常相似。当然也有的岩石截然不同。“火星探路者”传回的照片表明,阿瑞斯平原在远古时代曾发生过特大洪水,说明原先的火星比今天温暖、湿润,很适合生物生存。

“火星全球勘查者”

1996年11月美国发射的“火星全球勘查者”,于1997年9月11日进入预定的环绕火星的轨道,最终它将调整为一颗距离火星表面380千米、环绕火星两极系统研究火星地质、气象和演化史的人造卫星。人们计划,在近10年内,至少将再发送4个绕火星轨道飞行的太空飞行器与5个表面探测器来研究火星。

载人去火星考察将是人类航天史上空前的壮举,科学家已宣布人类将于2015年登上火星。宇航员往返火星一次至少需要2至3年,自然要筹划宇宙员的给养、飞船的燃料以及如何建立火星运输飞船、火星轨道站等,这些都已提上了科学家的研究日程。我们相信,对火星的生命问题作出结论的日子已为期不远了。

5.患“大红斑”的庞然大物--木星

木星是太阳系九大行星中第二类群体--“类木行星”中离太阳最近的一个。它的赤道直径为142984千米,是太阳直径的十分之一强,是地球直径的11倍多;它的体积是地球的1316倍,质量是地球的318倍,如果把太阳系中其他行星和全部小天体的质量加一块,也不到木星质量的一半。木星表面的引力是地球引力的2.64倍。

木星距太阳77833万千米,大约是日地距离的5.2倍,绕太阳转一圈的时间是4332.71天,大约相当于11.86年。然而它的自转速度之快却堪称九行星之冠,自转一周只需0.41354天,即9小时50分左右;按此计算,它赤道上的线速度高达12.66千米/秒,比地球上的第二宇宙速度还大。受快速自转的影响,木星是一个扁球体,其赤道直径与两极直径之比为100比93.

木星也被一层厚度超过1000千米的浓密大气包裹,由于它能把40%的太阳光反射出来,因此在夜空中显得很明亮,亮度可达-2.7等,仅次于金星。早在17世纪,天文学家在用望远镜观测木星时,就发现了木星大气中有一系列明暗相间的云带;在木星赤道南侧,则分布有卵形的“大红斑”.这引起了人们的兴趣,并一直对其坚持观测,结果,发现“大红斑”不仅在几百年中一直存在,而且其分布范围、明暗程度等均在不断变幻。

尽管人们对木星这个庞然大物的兴趣经久不衰,但直至本世纪70年代以前,人们对木星的了解还是很少的。特别是木星大气层下面的木星表面究竟是什么样,木星还有哪些重要的特征等,更为人们所不知。

本世纪70年代,先后有5个探测器飞临木星进行考察,1989年10月18日美国又发射了“伽利略号”木星探测器,它于1995年12月7日进入木星大气层进行考察。至此,人们对木星的认识才极大地丰富起来。

“大红斑”之谜1977年发射的“旅行者”飞船揭开了大红斑的谜底。原来大红斑是一个含有红磷化合物的特大气旋,它沿逆时针方向旋转,温度、气压比周围大气都低,类似地球上的“低压气旋”.

所不同的是,大红斑的存在期限不是几天而是上百年。由于木星自转很快,在惯性和离心力的作用下,木星大气呈一个扁球形,所以木星大气的条纹也沿赤道伸展。

为了直接考察木星大气,“伽利略号”木星探测器沿着轨道长途跋涉40亿千米,历时6年于1995年夏季飞至木星附近。

探测表明,木星大气中的成分与地球不同,氢占82%,氦占17%,其余是甲烷、氨等气体。探测器观测到有氨云及很薄的硫酸氢铵云存在,这和科学家的预计一致;但预计也应有水云存在,而观测却没有找到证据,这表明木星大气中水的丰度比预料的低。考察时所探测的区域大气十分干燥,但整个木星是否都如此,还有待证明。探测器在对木星大气进行实地探测过程中,还遭遇到强烈的狂风和湍流,在云层深处161千米,风速达150米/秒。探测器的雷电探测装置还发现了个别的但比地球上的雷电强10倍的木星雷电。

液态的行星通过探测器对木星引力场的探测,人们发现,木星竟是一颗液态行星,它没有像地球岩石圈那样的固体外壳,在木星浓密的大气层下面,是由液态氢组成的“海洋”.这个“海洋”分为两层,上层是温度相对较低的液态氢分子层,厚约14000千米;下层是温度相对较高的液态金属氢层,厚约45000千米,它能像金属一样导电。在木星内部也存在一个由铁和硅组成的固体核。

木星的光环1979年3月“旅行者1号”探测器临近木星时发现,木星也像土星那样,有一条薄薄的光环;4个月后,这一发现进一步被“旅行者2号”所证实。木星环又薄又暗,最大直径达25万千米,但厚度却仅有20来千米;最外侧的相对亮些,称作亮环。木星光环由尘埃和许多大小不一的碎石块所组成,由于这些环内物质对光的反照率很小,故显得很暗。正因为木星光环既薄又暗,所以直到人类派出行星探测器去巡访才被发现。它是继土星和天王星后第三个被发现的太阳系大行星环。

木星的磁场、磁层和辐射带宇宙飞船探测到木星有结构复杂、规模宏大的磁层,它分布在木星周围140万~700万千米的范围内。“先驱者10号”进行的磁场测定表明,木星磁场比地球磁场强,表面磁场约比地球磁场强10倍;内核磁场约比地球磁场强17500倍。木星也是偶极磁场,磁轴与自转轴的夹角与地球接近,为11度弱;但它的正磁极指的不是北极,而是南极,这一点和地球的情况正好相反。

空间探测发现木星有一个和地球周围类似的辐射带,但强大得多。近年来测定出木星的辐射能量比它从太阳得到的能量高2.5倍至3倍,这表明木星除了吸收、反射太阳能外,自身还发出辐射能,也就是说木星本身有能源,不过这能源还不足以产生热核反应,它的能量可能来自原始星云演化成太阳系时聚集的热能。

木星的儿女1977年发射的“旅行者号”对木星和土星进行了对比研究,也包括它们的卫星。迄今为止已发现木星有16颗卫星,其中最亮的4颗(木卫一至木卫四)是1610年伽利略首先发现的。它们虽是卫星,个头可不小,最大的木卫三直径为5268千米,比水星还要大,是迄今人类在太阳系发现的最大的卫星;木卫四和水星的大小差不多。

正在运行的“伽利略号”木星探测器频频传来有关木星卫星的消息。“伽利略号”于1996年6月27日飞临木卫三,离它的表面只有840千米。它发现木卫三表面分布着起伏的环形山,有很高的山脊、裂缝和沟槽,表面被冰层所覆盖,还不断释放出氢原子和带电的氢离子,两极还有臭氧。另一惊人发现是木卫三有自己的磁场。科学家认为,它虽外部寒冷,但内部有可能存在一个熔化了的金属核,与地球类似。

“伽利略号”的最大成果是发现木卫二有水。木卫二白色冰层之上有浅浅的沟壑纵横,表面很少见到陨石坑,处处是龟裂的区域,宛如地球海面浮起的冰块。这说明木卫二上有液态的水,也就很可能有某些生命存在。

木卫一是一个被确认为除了地球以外现今仍有火山活动的天体。频繁的火山活动使木卫一发生很大变化,“伽利略号”探测器拍摄的木卫一照片已与10年前“旅行者号”探测器拍摄的照片大不相同。例如,木卫一南半球的马苏比火山周围地区的轮廓和颜色变化很大,火山周围已发现有大量的二氧化硫的堆积物。

6.戴草帽的美丽星球--土星

土星轨道在木星之外,它距太阳142940万千米,公转周期是10759.5天,相当于29.5个地球年。土星也是天上较亮的行星,它的视星等为0.67等,迄今,已有3个探测器光临过土星,从而,也使我们对这颗美丽的行星有了更多的了解。

土星光环在太阳系的行星中,土星的光环最惹人注目,它使土星看上去就像戴着一顶漂亮的大草帽。

土星光环到底是什么?从探测器拍摄的照片上人们惊奇地发现,土星环实际上是由无数条光环组成的,大环套小环,整个光环好像一张巨大的高密纹唱片,一直延伸到土星外32万千米的遥远空间。构成光环的物质是碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等。其直径由1米到1千米大小不等。它们排列成一系列圆圈,绕着土星旋转。

光环的平面在土星赤道面内,与土星的公转轨道平面成26度44分的倾角。光环与光环之间相接触的部分由于摩擦、碰撞生热融化后,又在低温环境下很快凝固在一起,这些物质犹如滚雪球一样越聚越大,最终可以形成直径数十千米的小卫星。事实上,确实观察到有的小卫星在光环的边缘与光环一起绕着土星运转。

木星的“孪生”兄弟土星与木星有许多相似之处,简直像两个孪生兄弟,在木星光环发现后尤其如此。除了美丽的光环比木星胜过一筹外,土星也是一个“液态巨人”.它的直径为120536千米,约为木星直径的五分之四,是地球直径的9.5倍;它的质量约为木星的三分之一,是地球的95倍;它也没有固体的表面,不同的是其液态表面中不仅有氢,还有氮,土星与木星的相似之处至少还表现在以下几点:

土星自转也较快,它自转一周为0.44401天,约为10小时14分,仅比木星慢几十分钟。因此,它也是一个扁球体。

土星的大气层也与木星大气层有类似之处,其成分也以氢、氦为主,也含有少量氨和甲烷。

在它的大气层中,不仅有与木星类似的与赤道平行的条状云带,而且也有卵状的斑块,不过它不是“大红斑”,而是白斑。

土星也有磁场,虽不如木星磁场那么强,但也比地球磁场强千倍。土星的磁极方向也与木星一样与地球相反,但它的磁轴与自转轴几乎重合,二者仅相差不到1度,土星的磁层比木星小,但形状比较特殊,像一条游弋在宇宙中的大鲸鱼。

土星也存在辐射带,但其强度比木星弱。土星所发出的能量也比它从太阳得到的大,表明它也像木星一样有自己的内在能源。

最后,土星也与木星一样有众多的卫星,已确定轨道的有18个卫星,成为九大行星中卫星最多的行星。

异彩纷呈的土星之家在土星的18个卫星中,有9颗是在地球上观测到的,其他则是由行星探测器发现的。其中土卫一至土卫七及土卫十是规则卫星,其他的都是不规则卫星。

土星家族的卫星大小不一,性状各异,有的表面被冰层所覆盖,有的表面布满陨坑,还有的一半黑暗、一半明亮。它们的运动方式也各不相同,有的与土星自转方向同向旋转,有的却逆向而行,更有的是几个卫星同在一条轨道上奔跑,或你追我赶,或结伴而行,或保持一定速度稳步前进。

在众多的土星卫星中,1655年发现的土卫六最受青睐,它是太阳系中仅次于木卫三的第二大卫星,也是迄今所知太阳系中惟一拥有浓密大气的卫星。个头也比水星和冥王星大。土卫六呈橙红色,有很厚的大气层,不少人推测土卫六很可能存在着生命。据探测,土卫六的大气中存在着甲烷和分子氢,它们在太阳紫外线的作用下会产生比较复杂的分子,这些分子沉降在土卫六的表面,可以堆积成有机层,与地球早期生命起源时的情况类似。

我们企盼着新的土星探测器早日升空,揭开更多的土星之谜。

7.自转奇特的“逆子”--天王星

迄今,只有“旅行者2号”探测器光顾过天王星,人们对它的了解还不多。天王星的直径约51118千米,是地球直径的4倍。天王星的表面包围着很厚的大气层,由行星探测器得知它的主要成分是氢和氦。云层下的大地什么样还不清楚,推测可能有很厚的冰块层。

天王星的公转周期是30685.00天,自转周期为0.71833天。天王星的自转很奇特。它的自转轴不像其他行星那样大致垂直于公转平面,而是几乎与公转平面平行。也就是说,它几乎“躺”在轨道上,一面在“地上”打滚,一面绕太阳公转。它自转的方向也与众不同,是顺时针,与公转方向恰恰相反。和金星一样,天王星也是太阳系家族的“逆子”.

天王星的射电辐射观测说明它也有磁场,其磁轴与自转轴夹角约60度。1986年1月24日,“旅行者2号”越过天王星磁场与太阳风相互作用形成的弓形激波区,测得它的磁层在朝阳面至少延伸59万千米,其磁尾则延伸约600万千米。天王星也有与地球类似的辐射带。

现已知天王星有17颗卫星,其中较大的5颗,天卫一至天卫五,是用望远镜发现的,它们是规则卫星。其他12个卫星较小,位于天卫五的内侧,是“旅行者2号”于1986年1月发现的。