行星之間

☉[美]尼爾·德格拉斯·泰森 [美]唐納德·戈德史密斯 著 陽曦 譯

遠遠望去，我們的太陽系顯得十分空曠。如果沿著海王星軌道畫一個球，那么太陽和太陽系內所有行星及其衛星加起來的體積也只比球體總體積的萬億分之一多一點點。當然，這個描述隱含的前提是行星際空間真的空無一物。但要是近距離觀察，我們會發現行星之間的太空中充滿了各種各樣的巖石、石礫、冰球、塵埃、帶電粒子束和人造探測器。除此以外，行星際空間中還彌漫著強大的引力場和磁場，雖然你看不見這些力場，但它們仍會影響周圍的物體。對于那些想在太陽系范圍內旅行的人來說，這些小物體和力場帶來的威脅的確不容忽視。最大的太空碎片甚至可能威脅地球上的生命，因為它們撞向地球的速度高達每秒幾千米，而且這樣的撞擊不算罕見。

行星際空間并不空曠，以30千米/秒的速度繞太陽旋轉的地球每天都會遭受數百噸太空碎片的洗禮，其中大部分碎片比沙子還小。幾乎所有太空碎片都會在地球的上層大氣中燃燒殆盡，它們攜帶大量能量闖入大氣層，擋在它前面的任何粒子都會被蒸發。正是因為厚厚的“氣毯”保護了大氣層內的世界，人類這個脆弱的物種才有機會發展壯大。如果碎片的個頭更大一點，比如說，和高爾夫球的尺寸差不多，那它會在摩擦中迅速升溫，但碎片內部各處的溫度并不均勻，所以在蒸發前它通常會崩裂形成大量小碎片。更大的碎片表面會被燒焦，但最終會墜落在地面上——至少有一部分會。你或許會認為，既然地球已經圍繞太陽轉了46 萬億圈，那它應該已經“清空”了公轉軌道上的所有碎片。事實并非如此，不過地球的努力頗有成效：以前的情況比現在還要糟得多。太陽和太陽系內的行星形成之后的第一個5 億年里，大量太空垃圾雨點般墜落到地球上，沖擊帶來的能量讓地球大氣層變得灼熱滾燙，地面上更是干凈得毫無生命跡象。

確切地說，某塊太空垃圾扮演的角色十分關鍵：它的撞擊促成了月球的誕生。科學家分析了阿波羅號帶回地面的月球巖石樣本，結果發現，月球上的鐵和其他重元素都十分稀少，這意味著組成月球的很可能是地球上鐵含量相對較低的地殼和地幔材料：一顆火星大小的原行星飛速掠過地球，將地面上的這些物質“舀”了出去。這次邂逅產生的一部分軌道飄浮物聚集起來，形成了我們可愛的低密度衛星。45億年前，除了月球形成這一重大事件以外，初具雛形的地球、其他行星和太陽系內的其他大型天體都經歷了太空碎片的“彈雨”洗禮。密集的撞擊在天體表面留下了相似的損傷，直到今天，沒有空氣、未經侵蝕的月球和水星表面仍保留著這個時期留下的大部分隕石坑。

除了太陽系形成時殘余的飄浮物以外，行星際空間中還飄浮著火星和月球（很可能也包括地球）被高能碎片撞擊后產生的大大小小的石塊?？茖W家利用計算機模擬了流星撞擊地面的過程，結果發現，撞擊點附近飛濺的石塊完全有可能達到逃逸速度，一舉擺脫地球引力的束縛。根據我們在地球上發現的火星隕石，科學家推算，每年都有大約一千噸火星巖石墜落到地球上。墜向地球的月球碎片可能也有這么多，所以要收集月巖樣本，我們不必專程前往月球。幾十塊月球巖石早已抵達了地球，雖然這些樣本并不是我們自己挑選的，而且在阿波羅計劃那個年代，我們還不知道這件事。

如果火星上曾經存在生命——幾十億年前，液態水曾在火星表面自由流淌，那時候的火星可能存在生命——那么毫無疑問，藏在巖石角落和縫隙（尤其是裂縫）里的細菌完全有可能和隕石一起墜落到地球上。我們知道，某些種類的細菌能在冬眠狀態下存活很長一段時間，前往地球的旅途中高劑量的太陽電離輻射也很難傷害它們。隕石在太空中傳播細菌，這既不是瘋狂的妄想也不是純屬虛構的科幻概念，而是完全有可能存在的客觀事實，它甚至有一個響亮的名字：泛種論。如果火星真的先于地球孕育出了生命，如果簡單的生命的確搭乘隕石從火星來到了地球，那么我們也許都是火星人的后代。如果事實果真如此，我們似乎就不必擔心宇航員在火星上打噴嚏可能污染外星環境。不過，就算人類真的都是火星人，我們也很關注生命是如何從火星來到地球的。

太陽系八大行星

太陽系內大部分小行星都分布在“小行星帶”里，這個扁平區域位于火星和木星軌道之間。按照傳統，小行星的發現者擁有該天體的命名權。藝術家筆下的小行星帶往往是太陽系中飄浮著大量巖石的平面區域，不過，雖然小行星帶的寬度綿延數百萬千米，但這些天體的質量加起來也不超過月球質量的5%，而月球的質量只有地球的1%多一點點。乍看之下，小行星似乎微不足道，但事實上，對地球來說，這些小家伙宛如一柄始終懸在頭頂的達摩克利斯之劍。不斷積累的軌道擾動造就了一批“致命小行星”，它們的數量可能多達幾千顆。這些小行星長橢圓形的軌道可能和地球軌道發生交叉，由此帶來了碰撞的隱患。只需要粗略計算一下，你就會發現，未來幾億年里，公轉軌道與地球軌道交叉的大部分小行星最終都會撞向地球，如果小行星的直徑超過1.6千米，那么它攜帶的能量足以摧毀地球生態系統，毀滅陸地上的所有物種。這真是太糟糕了。

與此同時，小行星并不是唯一有可能威脅地球生命的太空物體。荷蘭天文學家揚·奧爾特首次發現，冰冷的恒星際空間深處，來自太陽系形成早期階段的大量冰凍殘骸仍在圍繞太陽公轉，它們的軌道半徑遠大于任何行星。幾萬億顆彗星組成的“奧爾特云”一直綿延到了太陽與最近一顆恒星的中點附近，這遠遠超出了太陽系本身的尺寸。

與奧爾特同時代的荷裔美籍天文學家杰拉德·柯伊伯提出，有一部分冰冷的彗星來自最初孕育行星的物質盤，如今這些彗星的軌道半徑比海王星大得多，卻比奧爾特云里的彗星小得多。天文學家將這類彗星所在的區域命名為“柯伊伯帶”，這片孕育彗星的環狀區域始于海王星軌道外側，一直延伸到海日距離的幾倍以外，冥王星就位于柯伊伯帶內。柯伊伯帶中最遙遠的天體名叫“賽德娜”，這是一位因紐特女神的名字。它的直徑相當于冥王星的2/3。由于附近沒有大質量的行星干擾，柯伊伯帶大部分彗星的軌道都能穩定地維持幾十億年。和小行星帶的情況一樣、柯伊伯帶里也有一些彗星的公轉軌道可能與其他行星發生交叉。比如，冥王星（我們可以把它看作一顆特別大的彗星）及其小兄弟（天文學家稱之為“冥族小天體”）的公轉軌道就和海王星的軌道發生了交叉。柯伊伯帶的其他天體偶爾也會離開正常的遠軌道，一頭扎進內太陽系，和其他行星軌道發生交叉，哈雷彗星就是一個最著名的例子。

奧爾特云的彗星公轉周期都很長，甚至遠遠超過人類壽命。和柯伊伯帶的彗星不一樣，奧爾特云彗星可能會從任何角度、任何方向大量進入內太陽系。過去30年里最明亮的彗星百武二號（1996）就來自奧爾特云，這顆彗星高懸在太陽系軌道平面上方，我們有生之年恐怕都看不到它重返地球。

如果我們的眼睛能看到磁場，木星看起來應該比天空中的滿月還要大10 倍。造訪木星的飛船必須有能力抵抗強磁場的影響。1831年，英國化學家兼物理學家邁克爾·法拉第發現，如果用一根電線切割磁場，電線兩頭就會產生電勢差。因此，太空中高速運動的金屬探測器內部可能產生感應電流，這些電流會和行星的磁場互動，從而干擾探測器的運動。這種效應或許可以解釋兩艘先驅者號飛船離開太陽系后速度為什么會莫名其妙地變慢。

隨著探測技術的進步，我們發現的天然衛星越來越多，再加上不斷升空的行星探測器，統計衛星數目幾乎變成了一個不可能的任務。這會兒，整個太陽系的衛星數量說不定就翻了一番?，F在天文學家更感興趣的是，這些衛星到底哪顆更值得我們造訪，或者更有研究價值。