太陽系之謎

柯　倫

從古到今，人類對(duì)于太陽系始終充滿著好奇心，同時(shí)也存在著莫大的疑惑:太陽系的盡頭在哪里?金星為什么特別明亮?彗星究竟來自何方?……

(一)太陽系位于銀河系的什么地方?

在太陽系中心放出光芒的太陽，是構(gòu)成銀河系的2000億個(gè)星球之一。

銀河系的形狀有如一個(gè)中央鼓起的圓盤，直徑10萬光年，中心厚度1.5萬光年。銀河系的中心部分有“人馬座臂”及“英仙座臂”這兩支巨大的旋渦臂往外伸展，并互相旋繞構(gòu)成銀河系的圓盤部分。在這兩支大旋渦臂之間夾著小小的“獵戶座臂”，太陽就位于“獵戶座臂”之中，距離銀河系中心大約3萬光年。太陽只是那里的一顆極其普通的星球而已。

(二)太陽系的盡頭在什么地方?

太陽系由冥王星等九顆大行星、彗星和小行星所組成，過去有人認(rèn)為冥王星是太陽系的盡頭，但冥王星一帶至今仍存在著許多未解之謎。1992年夏天，夏威夷毛納凱亞山頂?shù)?.2米望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)冥王星外側(cè)有個(gè)直徑100至200公里的小天體，是目前已知太陽系最遠(yuǎn)的小天體。

比這個(gè)小天體更遠(yuǎn)的地方有些什么東西呢?太陽不斷地噴出高能量帶電粒子(主要是氫離子)，稱為“太陽風(fēng)”。這股“太陽風(fēng)”一直吹到冥王星的外側(cè)，形成巨大的磁氣圈，稱為“太陽圈”。太陽圈外頭吹著“星際風(fēng)”。太陽風(fēng)保護(hù)太陽系不受星際風(fēng)的破壞。星際風(fēng)和太陽風(fēng)的交界在太陽圈的外緣，那里才是太陽系的真正盡頭，稱為“太陽休止符”。

(三)火星為什么是紅色的?

火星是散發(fā)紅色光芒的星球，在太陽系中獨(dú)樹一幟。

火星之所以呈現(xiàn)紅色，是因?yàn)樗娜勘砻嬗?0%以上被紅褐色物質(zhì)覆蓋著。火星的一年當(dāng)中，有1/4的時(shí)間，這種紅土?xí)w上火星的稀薄大氣中，成為時(shí)速數(shù)百公里的暴風(fēng)沙刮掃地表。

1976年，探測(cè)飛船海盜號(hào)分析了火星的土壤，才首度揭曉這些紅褐色物質(zhì)是氧化鐵和黏土礦物之類的風(fēng)化產(chǎn)物。在地球上，這種風(fēng)化產(chǎn)物是在熱帶等高溫多濕氣候條件之下所造成，但是現(xiàn)在的火星卻是個(gè)干燥低溫的世界。另一方面，火星的地表有許多河床地形，看起來似乎是某種東西流過的痕跡。從這一點(diǎn)，科學(xué)家推測(cè)火星古時(shí)候的氣候應(yīng)該也很溫暖，足以形成氧化鐵及黏土礦物的可能性。

(四)為什么金星看起來非常明亮?

除了太陽和月球之外，金星是全天空最明亮的星星，自古以來即被稱為“黎明之星”、“黃昏之星”。金星之所以如此明亮，乃由于它離地球和太陽都很近，而且表面覆蓋著反光性極強(qiáng)的厚云。金星云的光線反射率達(dá)78%，和月球表面的反射率約10%比起來，可說是非常之高。

金星的云分布在地面上50～70公里的高度，主要成分是濃硫酸。金星的云既不會(huì)化雨落地，也不會(huì)撥云見日，永遠(yuǎn)維持厚厚的一層遮蔽著金星的地表。

(五)水星是什么樣的世界?

水星是個(gè)像月球一樣遍布坑洞的荒涼世界。在這些坑洞之中，最大的一個(gè)是位于北半球赤道附近的卡洛里斯盆地，直徑達(dá)1300公里，具有多重的環(huán)。這個(gè)坑洞隔著水星的正背面，是個(gè)排列著無數(shù)小丘的復(fù)雜地形。但是，水星也有一些地方和月球截然不同，例如它沒有像月球海一樣顏色較暗的平地，反倒處處可見數(shù)百公里長(zhǎng)、兩公里高的斷崖。此種斷崖地形稱為“皺褶山脈”。

水星的表面是個(gè)相當(dāng)苛酷的環(huán)境，在水星公轉(zhuǎn)最靠近太陽的時(shí)候，晝側(cè)赤道附近所接受的太陽輻射為地球的10倍，溫度高達(dá)430攝氏度。另一方面，夜側(cè)是冷時(shí)低到零下170攝氏度。

(六)人類未來能夠居住在火星上嗎?

火星的環(huán)境是太陽系中最接近地球的。火星的表面有水結(jié)成的冰和二氧化碳結(jié)成的冰(干冰)，重力只有地球的1/3，和太陽的距離是地球和太陽間距離的1.5倍左右，陽光入射量十分充足。

火星的一天和地球的一天約略相等，自轉(zhuǎn)軸也和地球一樣傾斜，所以有四季的更迭變化。

但是，現(xiàn)在的火星環(huán)境是個(gè)零下50攝氏度的低溫世界，而且大氣相當(dāng)稀薄，對(duì)生物有害的紫外線及宇宙輻射線大量?jī)A注到地表。如果人類真要住在火星上，首先必須把溫度升高，然后把大氣加濃到地球大氣的程度。

方法之一，是在太空建造幾個(gè)直徑數(shù)百公里的大鏡子排在一起，把太陽光折射到火星極冠上，使極冠的干冰融化，放出二氧化碳到大氣中。這些二氧化碳將引發(fā)溫室效應(yīng)，使火星溫暖起來。采用這個(gè)方法，大約200年后便可制造出兩倍于地球的大氣。

此外，還必須把植物移植到火星上，利用植物的光合作用把二氧化碳轉(zhuǎn)化成氧。等到氧的數(shù)量累積到足夠讓人類呼吸了，至少也要等上10萬年左右!

(七)木星可能像太陽般發(fā)光的嗎?

木星是太陽系最大的行星，占有太陽之外的太陽系全體質(zhì)量的70%以上。它身邊的衛(wèi)星多達(dá)16個(gè)，因此有人稱木星和它的衛(wèi)星是“迷你太陽系”。構(gòu)成木星的物質(zhì)絕大部分是氫和氦，和太陽十分相似。

事實(shí)上，宇宙中像太陽這樣單獨(dú)存在的恒星并不多。而且太陽的質(zhì)量是木星的1000倍，木星若想成為另一個(gè)太陽，必須再增加100倍的質(zhì)量，才能引發(fā)核熔合做為恒星能量的來源。

科學(xué)家實(shí)際觀測(cè)到木星表面的溫度，這表示有熱量從木星內(nèi)部散發(fā)出來。這個(gè)熱源可能不是核熔合反應(yīng)，而是木星形成時(shí)積存下來的重力能(位能)。

(八)冥王星為什么是巖石行星?

木星、土星等比火星遠(yuǎn)的行星，幾乎都是巨大的氣體行星，只有距離最遙遠(yuǎn)的冥王星卻是一個(gè)巖石行星。冥王星成為巖石型行星的原因至今還不十分明了，但我們可以假設(shè)其過程如下。

木星型的巨大氣體行星是因?yàn)楸蛶r石的微行星不斷地相互撞擊而合并成長(zhǎng)，并捕捉周圍的原始太陽系星云氣體，才成為現(xiàn)今的模樣。

冥王星也是不斷地吸收周圍的微行星而成長(zhǎng)，但速度比木星、土星它們慢得多，所以還沒有來得及捕捉星云氣體壯大自己，星云氣體就散失掉了。因此，冥王星直到現(xiàn)在仍是一個(gè)由巖石和冰構(gòu)成的行星。

(九)小行星撞上地球的機(jī)率有多高?

“公元2000年，直徑數(shù)百公里的小行星‘托塔吉士將撞上地球!”這篇法國科學(xué)家的報(bào)告，曾在大眾傳播媒體掀起一陣騷動(dòng)。但經(jīng)過其他科學(xué)家精密計(jì)算其軌道之后，確定“托塔吉士”至少在這數(shù)十年內(nèi)不會(huì)撞上地球。但計(jì)算的結(jié)果也顯示出，“托塔吉士”將在2004年通過地球身旁150萬公里處。

由于小行星多半是小家伙，根據(jù)一項(xiàng)研究的結(jié)果，直徑10公里的小行星撞上地球的機(jī)率是1億年一次，100米的小行星是1萬年一次，一米的小行星是一年一次。直徑100米的小行星沖撞地球時(shí)的動(dòng)能相當(dāng)于1000顆投在廣島的原子彈。體積更小的小行星通過地球大氣時(shí)，它的能量將被消耗一大半，所以只會(huì)造成局部性災(zāi)害。體積超過直徑100米的話，勢(shì)必造成全球性災(zāi)害。6500萬年前撞擊地球?qū)е驴铸垳缃^的小行星，據(jù)估計(jì)其直徑為10公里。

(十)彗星是從哪里來的?

彗星從非常遙遠(yuǎn)的地方不辭萬里而來，接近太陽的一瞬間，就伸出美麗的尾巴向地球的人類打招呼，然后又回到遠(yuǎn)方。彗星究竟來自何方?

目前，并沒有任何彗星的軌道是明顯地來自太陽系之外(雙曲線軌道)，彗星軌道全部都是以某個(gè)周期環(huán)繞太陽的橢圓軌道。

周期超過200年的長(zhǎng)周期彗星的軌道，絕大多數(shù)距離太陽最遠(yuǎn)2萬～10萬天文單位。

來訪的方向則并不一致，說不定有許多彗星分布在太陽周圍，有如一朵包圍著太陽的巨大花朵。

這個(gè)假說是由歐特提出的，因此稱為“歐特假說”。至于這個(gè)假說是否正確，時(shí)下仍不得而知。

(鐘觀濤摘自臺(tái)灣《牛頓》雜志)