太陽(yáng)系十大奧秘（下）

6.唯一擁有大氣的衛(wèi)星——土衛(wèi)六

橙色的天空層云密布，廣袤的平原上蜿蜒流淌著液態(tài)乙烷構(gòu)成的河流，充滿(mǎn)碳?xì)浠衔锏暮丛陲L(fēng)和閃電的作用下泛起漣漪。

歡迎來(lái)到土衛(wèi)六！它的直徑5150千米，是土星最大的衛(wèi)星，甚至比水星還要大。此外，它還是太陽(yáng)系166顆衛(wèi)星中唯一擁有大氣的衛(wèi)星。它被平均溫度僅為-200*（]的寒冷大氣包裹著，該大氣比地球大氣更濃密，主要成分為氮（約占95%）和甲烷（約占5%）。

土衛(wèi)六的表面為何會(huì)覆蓋著這樣一層奇特的濃霧般的大氣？是因?yàn)樗哂旋嫶蟮捏w積嗎？的確如此。大氣之所以沒(méi)有逃逸，是由于受到土衛(wèi)六引力的束縛。天體質(zhì)量越大，引力也越大，也就越容易留住氣體。太陽(yáng)系中的大多數(shù)衛(wèi)星都因質(zhì)量太小而只能放任大氣逃逸，而土衛(wèi)六卻是個(gè)非常結(jié)實(shí)的“壯漢”。于是，一切似乎合理合理。然而，“大塊頭”天體并不止土衛(wèi)六一個(gè)，其他衛(wèi)星也有類(lèi)似的“體形”。例如，木衛(wèi)三的體積（直徑5260千米）甚至比土衛(wèi)六更大，而木衛(wèi)四的大小（直徑約4820千米）也與土衛(wèi)六相差無(wú)幾。奇怪的是，木衛(wèi)三和木衛(wèi)四卻赤裸裸，一絲不掛……

對(duì)于土衛(wèi)六大氣的形成之謎，向來(lái)不乏想象力的天文學(xué)家自然也有一番見(jiàn)解。他們認(rèn)為，土衛(wèi)六的大氣可能與土衛(wèi)六本身一樣古老。土衛(wèi)六由吸積作用形成，具體來(lái)說(shuō)，粉塵顆粒、小石塊和巖石相互碰撞并熔合在一起形成土衛(wèi)六。由于受到吸積過(guò)程所釋放的熱量的加熱，原本以冰的形式存在于巖石內(nèi)的氨和甲烷噴射出來(lái)，繼而被土衛(wèi)六的引力留住。隨著時(shí)間的流逝，氨分子在太陽(yáng)高能粒子的作用下，轉(zhuǎn)變成了液氮和氫氣，后者大部分都逃逸了。而在這超過(guò)千萬(wàn)年的歲月里，原先的甲烷也在太陽(yáng)光的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)直至消失。現(xiàn)在，大氣中之所以仍留存有5%的甲烷，是因?yàn)橥列l(wèi)六的深處總是在不斷噴射這種氣體。

好吧，現(xiàn)在只剩下一個(gè)問(wèn)題了：為什么木衛(wèi)三和木衛(wèi)四沒(méi)有大氣？這至今仍是個(gè)謎。不過(guò)，這個(gè)看似令人摸不著頭腦的謎題其實(shí)也有跡可循。據(jù)科學(xué)家推測(cè)，相較于土衛(wèi)六而言，這兩顆衛(wèi)星的形成過(guò)程相對(duì)緩慢，吸積過(guò)程可能也溫和許多，釋放的熱量則相對(duì)較少，以至于不夠加熱天體內(nèi)部的氨、甲烷以及其他以冰的形式存在的揮發(fā)性成分。既然沒(méi)有氣體，又何來(lái)大氣？

然而，研究并沒(méi)有結(jié)束。若想進(jìn)一步解開(kāi)個(gè)中奧秘，還得悉心研究木衛(wèi)三和木衛(wèi)四的組成，而這恰恰是歐洲空間局和美國(guó)航空航天局合作的“木衛(wèi)二一木星系”任務(wù)的目標(biāo)所在。不過(guò)，這一美好的愿景在2025年之前恐怕是難以實(shí)現(xiàn)的了。

7.土星環(huán)越搓越亮？

一輪輪精細(xì)絕倫、熠熠生輝的白色光環(huán)仿佛為土星鑲上了美麗的腰帶。它們是土星環(huán)，是太陽(yáng)系里璀璨的“明星”。不過(guò)，如所有萬(wàn)眾矚目的明星一般，年齡是其不能言說(shuō)的秘密。你相信嗎，外表看起來(lái)存在不足數(shù)億年的它們，實(shí)際上已經(jīng)足足誕生40億年了。

為了查明土星環(huán)的歲數(shù)，天體物理學(xué)家曾悉心觀察其外形，發(fā)現(xiàn)它們由無(wú)數(shù)不停地相互碰撞的冰塊所構(gòu)成。這樣，疑問(wèn)便產(chǎn)生了：假若土星環(huán)和土星一樣已經(jīng)在宇宙中存在了大約40億年，那為何其環(huán)面未被塵埃污染得黝黑暗淡，反而依然光潔耀眼呢？此外還有個(gè)疑問(wèn)：按理說(shuō)，這些不停相互碰撞的冰塊應(yīng)該已將環(huán)面切得無(wú)比細(xì)碎，土星環(huán)里除了塵土外為何還存有直徑約10米的相當(dāng)龐大的巖塊？照此看來(lái)，這一輪輪神采奕奕的土星環(huán)應(yīng)該正值青春韶華！可是，為何天體物理學(xué)家會(huì)將其追溯至太陽(yáng)系早期？

這是因?yàn)椋祗w物理學(xué)家?guī)缀蹩梢詳喽ǎ列黔h(huán)是由一個(gè)直徑約400千米的天體解體而成。該天體可能是土星的衛(wèi)星，因其軌道距土星太近而被土星的引力撕裂瓦解，產(chǎn)生的碎片分布到土星周?chē)纬梢坏赖烂利惖墓猸h(huán)。但問(wèn)題是，一顆顆干癟的天體在太陽(yáng)系中閑逛的情形只存于各行星剛剛形成的早期太陽(yáng)系。此外，如前所述，彼時(shí)天體的相撞事件頗為頻繁，早期的水星、火星和地球都曾遭受巨大拋射物的撞擊。而與它們不同的是，土星在遭受撞擊之前，已使巨大的拋射物解體，而這種情形也只可能發(fā)生在約40億年前的早期太陽(yáng)系。誰(shuí)曾想，外表光鮮亮麗的土星環(huán)竟已如此年邁。

已繞土星飛行了5年的“卡西尼”號(hào)探測(cè)器搜集了不少數(shù)據(jù)資料，為世人揭開(kāi)其面紗的一角。該探測(cè)器發(fā)現(xiàn)：土星環(huán)中在不斷形成幼年衛(wèi)星。小顆粒聚積形成大顆粒，大顆粒進(jìn)一步聚積成更大的團(tuán)塊——這便是前文所述的吸積現(xiàn)象，許多行星及其衛(wèi)星都是吸積而成。

在早期太陽(yáng)系，飄浮在氣團(tuán)中的宇宙塵埃組合成石塊，然后，這些石塊經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次相撞最終聚積成直徑可達(dá)數(shù)千米的天體。然而，夢(mèng)魘也隨之開(kāi)始！土星可怕的引力開(kāi)始?xì)埧岬刈饔糜谶@一初生天體，使其遭遇先前被撕裂天體的厄運(yùn)：分崩離析，回歸塵埃。碎片從這個(gè)初生衛(wèi)星的內(nèi)部拋射出來(lái)，由于外部包裹著塵埃，這些碎片仍一塵不染，潔凈如新。也就是說(shuō)，在環(huán)內(nèi)物質(zhì)的循環(huán)過(guò)程中，它們將來(lái)自宇宙的污染物稀釋和吸收掉了。這就好比當(dāng)你打碎已堆砌好的雪人后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)破碎的雪塊顯得尤為潔白。土星環(huán)正是以這樣的方式不斷循環(huán)自新，為世人留下永葆青春的假象。

8.木衛(wèi)二上有汪洋大海？

什么？那顆渾身布滿(mǎn)條紋、其貌不揚(yáng)的小冰球竟是生命絕佳的藏身地？是的，這個(gè)深藏不露的家伙是木衛(wèi)二，其實(shí)力不可小覷。木衛(wèi)二上具備生命誕生的三個(gè)必要條件：熱量、有機(jī)分子和液態(tài)水。

是的，液態(tài)水，千真萬(wàn)確！科學(xué)家深信，在木衛(wèi)二厚厚的冰層下存在著一片廣袤的海洋，而它表面那些縱橫交錯(cuò)、密如蛛網(wǎng)的條紋便是明證。這些條紋是冰層裂縫，即各大冰塊的連接點(diǎn)。在地球上，地殼并非一個(gè)整體，是由幾大板塊組成，這幾大板塊在灼熱的巖漿上漂浮。而在木衛(wèi)二上，冰層代替了巖石陸地，巖漿換成了地下海洋。

如果說(shuō)冰層下一定有汪洋大海，那么這海里是否存在作為生命基礎(chǔ)的有機(jī)分子？對(duì)此，研究人員也頗有信心。目前我們已知的地球上最初的有機(jī)質(zhì)正是源自早期太陽(yáng)系中撞擊地球的隕石，而木衛(wèi)二沒(méi)有任何理由能夠逃脫隕石雨的襲擊。

更加令研究人員感到大有希望的是：木衛(wèi)二的環(huán)境與沃斯托克湖（位于南極俄羅斯沃斯托克站附近3000余米厚的冰層下，是世界上最深和最大的冰川湖，面積約為法國(guó)巴黎的150倍）頗為相似。倘若能在沃斯托克湖中發(fā)現(xiàn)生物，或許就能印證木衛(wèi)二冰層下的海洋中存在生命。事實(shí)是，科學(xué)家曾在該湖的冰芯樣品中發(fā)現(xiàn)細(xì)菌！沒(méi)錯(cuò)，即便在這樣極端惡劣的自然環(huán)境中（終年沒(méi)有陽(yáng)光，厚重冰層造成巨大壓力，來(lái)自地心的熱量使湖底的溫度高達(dá)350℃），仍可孕育生命。

既然如此，是否意味著木衛(wèi)二上也存在生命？問(wèn)題是，勘察冰川湖或許相對(duì)容易，但探測(cè)距離地球?qū)⒔?億千米的木衛(wèi)二則困難得多！首先要經(jīng)歷一段極其艱難的旅程，即使成功抵達(dá)木衛(wèi)二，接下來(lái)還得在深不可測(cè)（科學(xué)家眾說(shuō)紛紜，認(rèn)為2千米～100千米不等）的冰層上鉆孔！看來(lái)，若想揭開(kāi)木為二深藏的秘密，恐怕還得耐心等上數(shù)十年。

9.太陽(yáng)有個(gè)隱身的“兄弟”？

什么？太陽(yáng)還有個(gè)“兄弟”？它在哪里？為何我們看不見(jiàn)它？分明只有一個(gè)太陽(yáng)在天空中閃耀啊！事實(shí)的確如此。假如太陽(yáng)還有一個(gè)“兄弟”，那么它可能存在于太陽(yáng)系之外，距離地球至少1光年，且非常暗淡，是一顆褐矮星，因此從未被空間望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到。這顆太陽(yáng)伴星被天文學(xué)家命名為“涅默西斯”（希臘神話(huà)中的復(fù)仇女神）。在引力作用下，太陽(yáng)和“涅默西斯”圍繞著共同的質(zhì)量中心旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。

順便提一下，研究者為何假設(shè)存在這顆未曾謀面的星體呢？因?yàn)樗赡苁菍?dǎo)致太陽(yáng)系（包括地球）遭受周期性隕石轟擊的元兇，6500萬(wàn)年前的恐龍滅絕可能正是某顆小行星撞擊地球所致，拋射物可能來(lái)自?shī)W爾特云。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)“涅默西斯”經(jīng)過(guò)奧爾特云附近時(shí)，由于引力的作用，它以某種方式攝動(dòng)奧爾特云，從而將一些長(zhǎng)周期彗星從奧爾特云里拋射出去，引起彗星雨。

能證明太陽(yáng)存在伴星的另一個(gè)重要線(xiàn)索是：冥王星軌道之外有一顆被稱(chēng)為“賽德娜”的神秘矮行星。不過(guò)，這顆矮行星那怪異的運(yùn)行軌道著實(shí)令人不解：它循著一個(gè)罕見(jiàn)的、偏心率非常大的軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，其近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)分別約為76天文單位和975天文單位。賽德娜的存在間接證明了太陽(yáng)還有一顆伴星：假如它在太陽(yáng)和“涅默西斯”間左右為難，那么這驚人的偏心率就很好解釋了。

鑒于這些證據(jù)，研究者假設(shè)太陽(yáng)并非孤家寡人，而是和銀河系中1/3的恒星一樣擁有伴星。科學(xué)家余下的工作是把太陽(yáng)的這位隱藏的“兄弟”找出來(lái)。可是，天文學(xué)家20余年來(lái)孜孜以求，卻始終無(wú)果。現(xiàn)在，科學(xué)家希望于2009年年末發(fā)射升空的“廣域紅外巡天探索者”觀測(cè)衛(wèi)星能夠覓得它的蹤跡。一出圍捕好戲業(yè)已開(kāi)場(chǎng)。

10.火星具有“陰陽(yáng)臉”？

盡管火星素來(lái)不乏“造訪(fǎng)者”，這顆紅色星球卻仍藏有未解之謎。真是個(gè)不好對(duì)付的家伙！仿佛我們?cè)绞强嘈奶骄浚绞亲硇挠诙阖堌埖陌褢颉２贿^(guò)。更令研究人員頭疼的是它頗為奇特的“陰陽(yáng)臉”：北半球地勢(shì)低平，光滑的平原上雖分布著幾處火山，但總體如干涸的海洋底部；南半球地勢(shì)高聳，主要以高地為主，大大小小的隕石坑星羅棋布（恰如月球地貌）。

火星南北半球的地形風(fēng)格為何如此迥異？長(zhǎng)久以來(lái)，令研究者頗感迷惑的是北半球。畢竟，天體上布滿(mǎn)隕石坑的情形再合理不過(guò)了。在早期太陽(yáng)系，隕石曾轟擊所有行星，并留下大量隕石坑。地球也未能幸免，只不過(guò)由于隕石留在地球上的痕跡被侵蝕作用和板塊運(yùn)動(dòng)等自然因素?fù)崞侥缌恕Ｓ捎诘厍騼?nèi)部的板塊運(yùn)動(dòng)，地表已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。相反，水星和月球則由于缺乏大氣和板塊運(yùn)動(dòng)而幾乎完好無(wú)損地保留著隕石坑。

那火星呢？縱然這顆紅色星球過(guò)去曾經(jīng)歷過(guò)一場(chǎng)內(nèi)部活動(dòng)，但也不至于令表面如此平坦，更何況為何只有北半球呈現(xiàn)這種地貌，南半球卻大相徑庭？

對(duì)于這個(gè)謎題，自2003年起便一直繞著火星運(yùn)行的歐洲探測(cè)器“火星快車(chē)”號(hào)已給出了部分答案。借助雷達(dá)分析，該探測(cè)器發(fā)現(xiàn)，隱藏在北半球光滑表面下的地殼竟然和南半球一樣，也布滿(mǎn)了隕石坑！只不過(guò)北半球的地殼上覆蓋著一層三四千米厚的熔巖和沉積物（沙和冰的混合物），掩蓋了坑坑洼洼的真相。

好吧，既然如此，那為何這種沉積現(xiàn)象獨(dú)獨(dú)存在于分布著火山的北半球？這恰恰是由于火星的地形特點(diǎn)。之所以有如此多的熔巖和沉積物堆積在一起。正是因?yàn)楸卑肭虻牡匦稳缤粋€(gè)巨大的盆地，這與南半球截然不同。

接下來(lái)科學(xué)家便要追查這一盆地形成的原因。你猜猜何種理論占據(jù)上風(fēng)？

仍是撞擊說(shuō)！沒(méi)錯(cuò)，按照這一理論，在火星幼年時(shí)，它的北半球或許曾遭受某顆巨型天體的強(qiáng)烈轟擊，從而形成一個(gè)巨大的盆地，并使一部分地殼蒸發(fā)。這一理論不僅解釋了盆地的成因，也解釋了為何盆地下方地殼的平均厚度僅40千米，而其他地方的地殼厚度達(dá)到70千米。至于南半球，僥幸躲過(guò)撞擊，幾乎完好無(wú)損。

目前，在各種學(xué)說(shuō)中，撞擊說(shuō)可謂一帆風(fēng)順。盡管如此，仍有待證據(jù)進(jìn)一步論證。假如火星周?chē)_實(shí)存在一顆巨大的衛(wèi)星，那么這一理論將得到完美印證。因?yàn)椋矒魰r(shí)拋射出的大量碎片可能聚集成了一顆衛(wèi)星。畢竟，地球的衛(wèi)星——月球——也是這樣形成的。巧合的是，一些模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)了火衛(wèi)一（火星最大的衛(wèi)星）正是產(chǎn)生于此類(lèi)撞擊。然而，火衛(wèi)一的最大直徑僅27千米。相較于盆地的尺寸以及撞擊時(shí)從地殼彈回宇宙空間的碎片數(shù)量，火衛(wèi)一的“塊頭”實(shí)在小得可憐。月球的直徑約有3400千米，而“火星之子”火衛(wèi)一呢？我們還在等待答案。

無(wú)疑，各種探測(cè)器在這顆紅色星球上演出的芭蕾還遠(yuǎn)未謝幕！

（盛文娟 插圖）