木星是一颗以氢为主要成分的天体,这与我们的地球有很大的差异,而与太阳相似。木星与太阳这两个天体的大气,都包含约90%的氢和约10%的氦,以及很少量的其他气体。关于木星的内部结构,现在建立的模型认为它的表面并非固体状,整个行星处于流体状态。木星的中心部分大概是个固体核,主要由铁和硅组成,那里的温度至少可以有核的外面是两层氢,先是一层处于液态金属氢状态的氢,接着是一层处于液态分子氢状态的氢这两层合称为木星幔。
再往上,氢以气体状态成为大气的主要成分。
具有如此结构的天体,其中心能否发生热核反应而产生出所需的能量来呢许多人认为是可疑的,甚至是不可能的。况且木星的质量并没有达到太阳质量的0.07%。
比起太阳来,木星确实有点“小巫见大巫”。称“霸”其他行星的木星,体积只有太阳的千分之一,质量只及太阳的1/1047,即约0.001个太阳质量,而中心温度也只有太阳的五百分之一。有人认为,这并不妨碍木星内部存在热源,因为它是在木星形成过程中产生并积累起来的。
苏联学者苏切科夫的意见是颇为新颖的。他认为木星内部正进行着热核反应,核心的温度高得惊人,至少有28万度,而且还将变得越来越热,释放更多的能量。释放的速度也将进一步加快。换句话说,木星在逐渐变热,最终会变成一颗名副其实的恒星。
我国学者刘金沂对行星亮度的研究,从一个侧面提供了证据。他发现在过去很长的一段历史时期里,水星、金星、火星和土星的亮度都有减小的趋势唯独木星的亮度在增大。如果前述四行星的亮度减小与所谓的太阳正在收缩、亮度在减弱有关,那么,木星亮度增大的原因一定是在木星本身。刘金沂得出的结论是:在最近的两千年中,木星的亮度每千年增大约0.003等。这无异对苏切科夫的观点作了注释。
此外,太阳不仅每时每刻向外辐射出巨大的能量,同时也以太阳风等形式持续不断地向外抛射各种物质微粒。它们在行星空间前进时,木星自然会俘获其中相当一部分。这样的话,一方面木星的质量日积月累不断增加,逐渐接近和达到成为一个恒星所必需的最低条件另一方面,在截获来自太阳的各种粒子时,木星当然也就获得了它们所携带的能量。换言之,太阳以自己的日渐衰弱来促使木星日渐壮大,最后达到两者几乎并驾齐驱的程度,使木星成为恒星。
这样的过程据说大致需要30亿年的时间。那时,现在的太阳系将成为以太阳和木星为两主体的双星系统也有可能木星在其“成长”的过程中,把一些小天体俘获过来,建立以自己为中心天体的另一个“太阳系”,与仍以现在太阳为中心天体的太阳系,平起平坐。不管是哪种形式的变化,目前太阳系的全部天体,包括大小行星乃至彗星等,都将有较大幅度地变动。
这种大变迁会带来什么后果呢?特别是地球和地球上的人类该怎么办呢?一种观点认为,事物发生变化那是必然的,至于是否像前面提到的那样,木星变成恒星那样的天体,这只是一家之见,何况还有30亿年的漫长岁月呢!
像木星内部结构之类的问题,本来就是一个假说不少、争论颇多的领域。苏切科夫等人的观点只不过使得争论更加热烈而已。在目前的观测水平和理论水平不完善的情况下,像“木星是否正在向恒星方向演变”之类的重大自然科学之谜,不仅现在无法解答,即使是在可以预见到的将来,恐怕也未必能理出个头绪。在很长的一段历史时期里,它无疑将会一直成为科学家们孜孜不倦探讨的课题。
行星的卫星之谜
在理论上,似乎每个大行星都应该有卫星,而且不止有一个,所以地球除了月亮外还应有其他的卫星,不管它是大是小。如果大到一定程度,如月亮,那是不会不被发现的。实践是检验真理的唯一标准。到目前为止还没有发现第二颗达到地球卫星标准的天体。到底有没有呢?还是尚未被发现。
水星有卫星吗?
1974年3月27日,“水手10号”飞行探测器飞经水星,探测仪器感应到理应不存在的剧烈的光波场。第二天它消失了。三天后它又出现了,并且这天体似乎在离开水星。一开始,天文学家们认为这是一颗恒星。但是他们却在两个完全不同的位置观测到它并且众所周知,如此强烈的紫外线波是无法在星际媒介中传播很远的,除非这是一个离我们十分近的天体。难道是水星的卫星吗?
经过一个令人激动的星期五,这个天体的速度已被估测出了,大约为4千米/秒,这个速度恰与卫星的速度相符。
这颗“卫星”究竟是什么呢?它从水星直飞过来,终于被确认为一颗热恒星Cmteris。而那个强烈的发射场的由来及它如何能达到行星上却仍是个谜。有关水星卫星的故事便这样结束了。可与此同时,在天文学上又产生了另一种说法:强波并非如以往所认为的那样被星际媒质完全吸收。比如说,Gum星云已被证明能发射十分强烈的紫外线波,在夜空中呈140度以540埃波长辐射。天文学家们又找到了新的探知点,这或许是天文学家观察“天堂”的又一扇“窗”吧。
火星有卫星吗?
第一个火星有卫星的猜测是在1610年开普勒提出的。在试图解决伽利略有关土星光环的等问题时,开普勒认为伽利略可能找到了火星的卫星。
1643年,Capuchin的修道士AntonMariaShyrl声称看到了火星的卫星。我们现在知道单凭当时的望远镜是根本无法观察到的——或许Shyrl看到的只是离火星较近的一颗恒星罢了。
1727年,JonathanSwift在《格列佛游记》中写了火星的两颗卫星,却鲜为人知。它们的运行周期为10小时和21.5小时。这两颗卫星在1750年Voltaire的小说《Micromegas》中又被沿用,故事是描写一个天狼星的巨人来访我们的太阳系。
1747年,一位德国船长indemmmi说他看到了火星的卫星(只有一颗)。indermann说他是在1744年的7月10日看到的,他还提供了这颗卫星的运行周期:59小时50分钟零6秒。
1877年,AsaphHall终于发现了Phobos火卫一和Deimos火卫二这两颗火星的小卫星。它们的运行周期分别为7小时39分钟和30小时18分钟,与Jona一thanSwift在150年之前所预测的十分接近。
地球的第二颗卫星之谜
1846年,Toulouse天文台的负责人——FredericPetit宣布他们发现了地球的第二颗卫星。它是在1846年3月21日傍晚时被三位观察者看到的,他们是TouloLise的Lebon和Passier以及Artenac的Lariviere。Petit发现这颗卫星的运行轨道是椭圆的,运行周期为2小时44分59秒,它离地球(表面)最远距离为3570千米,最近距离为11.4千米。听到这个发现后,勒威耶抱怨说由于空间距离的阻隔,许多事都无法得到确证。而Petit却义无反顾地致力于对这第二颗地球卫星的研究,并终于在15年后宣布正是这颗小卫星造成了地球的主要卫星——月球的一些特殊的运行情况,可是这一点几乎被所有的天文学家所忽视。要不是法国作家凡尔纳在书中提及,它几乎就被遗忘了。
威尔逊山天文台的R.S.RichardSOll博士,在1952年描述了这颗卫星的运行轨迹:近地点为5010千米,远地点为7480千米,离心率为0.1784。
由于凡尔纳使Petit所发现的第二颗卫星闻名于世,越来越多的业余天文学家发现这是一个成名的好机会——任何人只要发现这颗卫星,他的名字便会被载入天文学的史册。没有几个主要的天文台从事这地球第二颗卫星的研究,即使有也要暗自进行。而德国的业余爱好者们却在积极地跟踪着那个被他们称为leincl"len(“一点点”)的天体——虽然他们从未找到它。
W.H.Pickering一直笃信着这样一个理论:如果卫星的轨道离地球的表面距离为320千米并且它的直径为0.3米,又拥有月球般的反照率,那么它必然可以通过3英寸的天文望远镜观察到。一颗直径为3米的卫星可能成为第五等星的裸眼可见的天体。虽然Pickering并未寻找Petit所说的天体,他却在进行着寻找第二等卫星——即月球的卫星的工作。可是他没有找到,事后他总结认为月球的卫星的直径小于3米而无法观察到。
Pickering那篇关于一颗极小的卫星存在的可能性的文章——《一颗流星般的卫星》刊登在1922年的《大众天文》上,不想又引起了业余天文爱好者的一阵骚动。主要原因是这篇文章提供了观察上的一些实际的要求:“一架3~5英寸的天文望远镜和一个低倍的目镜即可。这无疑对业余爱好者是一次好的机会。”可惜又一次一无所获。
有一种理论认为向来无法解释的月食运行轨道的偏离是由于这第二颗卫星的重力场引起的。那就意味着这个天体的直径至少应有几千米这么大——但如果存在这样大的一颗卫星,那它早应被古代巴比伦人发现了。即使它十分小,但由于它相对比较近又移动得十分快,也应当是十分明显的,就像我们看到人造卫星与航天飞机一样。可是另一方面,又无人有兴趣去观察过小的天体。
当然还有不少人提出地球的第二颗天然卫星存在的想法。1898年,GeorgWaltemath博士声称他不仅发现了第二颗卫星,还发现了一系列的白矮星。
总有一些观察者不时地报告看到“其他的地球天然卫星”。德国的天文杂志《DieSterne)报道说名为W.Spill的德国业余天文学家在1926年5月24日观察到这第二颗卫星通过月球。
在1950年左右,当人造地球卫星刚开始被提出时,每个人都预见它只能被分级式火箭送上天,不载任何无线电发射装置,而由在地面的雷达跟踪。如果这样的话,一些近地的小卫星会产生极大干扰,它们会反射雷达发射到人造卫星上的波。但这却提供了人们寻找天然卫星的好方法,ClydeTombaugh发展了这项技术:在离地5000千米高的卫星速率被预测出。一个拍摄站便以这个速度跟踪拍摄。恒星、行星等天体在照片上显现一条直线,但在这一高度的卫星却显示成一点。如果卫星不在这个高度,那么它在照片上表现为一条短小的直线。
LOWell天文台的观测始于1953年,并且真正地探索了一块处女地:除了这个德国天文台外,没有人注意到地月之间的这块空间。到1954年秋,各类享受很高声誉的周刊和日报报道说这个天文台的观测已得到了初步结果有一个离地高度为七百千米和一颗离地高度为一千千米这样两颗卫星。人们普遍地产生这样的疑问:“它们是否是天然卫星呢”没有人知道这些报道源自何处——因为天文台的观测根本没得到什么结果。在1957年和1958年当第一颗人造卫星发射后,其上携带的相机才又继续追踪那些卫星。
但是这并不意味着地球只有一颗天然卫星地球可能在很短的时间内有一颗近地卫星。流星体飞过地球,穿过上层大气时会损失很大动能而进入围绕地球的卫星轨道。但由于它经过大气上层的每个近地点,它不会维持很长时间,或许只有一或两个周转,也可能达到一百个周转(相当于一百五十小时左右)。一些报告表明这样的“瞬间卫星”曾被看到过,可能当初Petit所看到的便是这样的卫星。
除了“瞬间卫星”这种解释外,还可能有两种可能性。一个可能是月球有自己的卫星——但是尽管经过许多次搜索,都没有发现过另一种可能是存在着绕月球运行的特洛伊卫星,落后或超月球公转轨道60度。
rakow天文台的波兰天文学家ordylewski首先报告了这种“特洛伊卫星”。他是在1951年开始他的寻找的。他希望能在绕月轨道上找到一颗离月球为60度的大小合适的天体。可是探索一无所获。在1956年他的同国人,同事Wilkowski提出可能存在许多微小的天体,由于太小而不能被单独看见,但却多一得合成云状粒子。如果这样的话,最好的观察方式将是用肉眼,而不是通过天〇文望远镜。用天文望远镜只会“漠视”了它们的存在。ordylewski博士很愿意试一试。他所需要的是一个无月的晴朗的夜空。
至此长达一个世纪的对于地球第二颗卫星的搜寻似乎已成功了,但是这颗卫星与当初任何人想预计的都不同。它们十分难找。
但仍有人认为还存在另一些天然地球卫星。在1966年至1969年间,美国科学家JohnBargby声称他观察到至少十颗小到只能通过天文望远镜才观察到的地球天然卫星。Bargby发现了这些天体的椭圆轨道:离心率为0.498半主轴长14065千米,远地点高度14700千米,近地点高度680千米。Bargby认为它们是在1955年破裂的天体的碎块。他得到的这些结论大都是建立在不稳定的人造地球卫星的基础上的。Bargby运用人造地球卫星所提供的资料,却没有意识到这些数据只是一些近似值,甚至于有时是错误的,因此根本不能应用于精确的科学分析。另外,根据Bargby的观察结果,当他所说的卫星经过近地点时,应为可见的一等星,应该轻易地就被肉眼观察到,可是却从没有人看到类似的天体。
1997年,Paulwiegert等人发现了小行星3753有一个很奇怪的轨道,似乎是地球的一颗伴星,可是它并不围绕地球运动。
人们梦寐以求在外星球上发现生命。它最少可以为将来的人类开拓地球之外的第二家园。土卫六就带给人这样的希望,因此人类对土卫六多加注意和研究,就是可以理解的了。可是人类要实现自己的梦想,还有多少路要走呢?在这条路上还有多少问题要解决呢?