太陽系之謎

柯　倫

從古到今，人類對于太陽系始終充滿著好奇心，同時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，是構成銀河系的2000億個星球之一。

銀河系的形狀有如一個中央鼓起的圓盤，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的2.2米望遠鏡，發現冥王星外側有個直徑100至200公里的小天體，是目前已知太陽系最遠的小天體。

比這個小天體更遠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”。這股“太陽風”一直吹到冥王星的外側，形成巨大的磁氣圈，稱為“太陽圈”。太陽圈外頭吹著“星際風”。太陽風保護太陽系不受星際風的破壞。星際風和太陽風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?

火星是散發紅色光芒的星球，在太陽系中獨樹一幟。

火星之所以呈現紅色，是因為它的全部表面有70%以上被紅褐色物質覆蓋著。火星的一年當中，有1/4的時間，這種紅土會飛上火星的稀薄大氣中，成為時速數百公里的暴風沙刮掃地表。

1976年，探測飛船海盜號分析了火星的土壤，才首度揭曉這些紅褐色物質是氧化鐵和黏土礦物之類的風化產物。在地球上，這種風化產物是在熱帶等高溫多濕氣候條件之下所造成，但是現在的火星卻是個干燥低溫的世界。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，科學家推測火星古時候的氣候應該也很溫暖，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的厚云。金星云的光線反射率達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。金星的云既不會化雨落地，也不會撥云見日，永遠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，最大的一個是位于北半球赤道附近的卡洛里斯盆地，直徑達1300公里，具有多重的環。這個坑洞隔著水星的正背面，是個排列著無數小丘的復雜地形。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，反倒處處可見數百公里長、兩公里高的斷崖。此種斷崖地形稱為“皺褶山脈”。

水星的表面是個相當苛酷的環境，在水星公轉最靠近太陽的時候，晝側赤道附近所接受的太陽輻射為地球的10倍，溫度高達430攝氏度。另一方面，夜側是冷時低到零下170攝氏度。

(六)人類未來能夠居住在火星上嗎?

火星的環境是太陽系中最接近地球的。火星的表面有水結成的冰和二氧化碳結成的冰(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，自轉軸也和地球一樣傾斜，所以有四季的更迭變化。

但是，現在的火星環境是個零下50攝氏度的低溫世界，而且大氣相當稀薄，對生物有害的紫外線及宇宙輻射線大量傾注到地表。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，是在太空建造幾個直徑數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溫室效應，使火星溫暖起來。采用這個方法，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化成氧。等到氧的數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量的70%以上。它身邊的衛星多達16個，因此有人稱木星和它的衛星是“迷你太陽系”。構成木星的物質絕大部分是氫和氦，和太陽十分相似。

事實上，宇宙中像太陽這樣單獨存在的恒星并不多。而且太陽的質量是木星的1000倍，木星若想成為另一個太陽，必須再增加100倍的質量，才能引發核熔合做為恒星能量的來源。

科學家實際觀測到木星表面的溫度，這表示有熱量從木星內部散發出來。這個熱源可能不是核熔合反應，而是木星形成時積存下來的重力能(位能)。

(八)冥王星為什么是巖石行星?

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

木星型的巨大氣體行星是因為冰和巖石的微行星不斷地相互撞擊而合并成長，并捕捉周圍的原始太陽系星云氣體，才成為現今的模樣。

冥王星也是不斷地吸收周圍的微行星而成長，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，冥王星直到現在仍是一個由巖石和冰構成的行星。

(九)小行星撞上地球的機率有多高?

“公元2000年，直徑數百公里的小行星‘托塔吉士將撞上地球!”這篇法國科學家的報告，曾在大眾傳播媒體掀起一陣騷動。但經過其他科學家精密計算其軌道之后，確定“托塔吉士”至少在這數十年內不會撞上地球。但計算的結果也顯示出，“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，根據一項研究的結果，直徑10公里的小行星撞上地球的機率是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的動能相當于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，它的能量將被消耗一大半，所以只會造成局部性災害。體積超過直徑100米的話，勢必造成全球性災害。6500萬年前撞擊地球導致恐龍滅絕的小行星，據估計其直徑為10公里。

(十)彗星是從哪里來的?

彗星從非常遙遠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周期環繞太陽的橢圓軌道。

周期超過200年的長周期彗星的軌道，絕大多數距離太陽最遠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。

這個假說是由歐特提出的，因此稱為“歐特假說”。至于這個假說是否正確，時下仍不得而知。

(鐘觀濤摘自臺灣《牛頓》雜志)