太陽系十大奧秘（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，充滿碳氫化合物的湖泊在風和閃電的作用下泛起漣漪。

歡迎來到土衛(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)六的表面為何會覆蓋著這樣一層奇特的濃霧般的大氣？是因為它具有龐大的體積嗎？的確如此。大氣之所以沒有逃逸，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)六卻是個非常結(jié)實的“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，其他衛(wèi)星也有類似的“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)六相差無幾。奇怪的是，木衛(wèi)三和木衛(wèi)四卻赤裸裸，一絲不掛……

對于土衛(wèi)六大氣的形成之謎，向來不乏想象力的天文學家自然也有一番見解。他們認為，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，具體來說，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，繼而被土衛(wèi)六的引力留住。隨著時間的流逝，氨分子在太陽高能粒子的作用下，轉(zhuǎn)變成了液氮和氫氣，后者大部分都逃逸了。而在這超過千萬年的歲月里，原先的甲烷也在太陽光的作用下發(fā)生化學反應(yīng)直至消失?，F(xiàn)在，大氣中之所以仍留存有5%的甲烷，是因為土衛(wèi)六的深處總是在不斷噴射這種氣體。

好吧，現(xiàn)在只剩下一個問題了：為什么木衛(wèi)三和木衛(wèi)四沒有大氣？這至今仍是個謎。不過，這個看似令人摸不著頭腦的謎題其實也有跡可循。據(jù)科學家推測，相較于土衛(wèi)六而言，這兩顆衛(wèi)星的形成過程相對緩慢，吸積過程可能也溫和許多，釋放的熱量則相對較少，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。既然沒有氣體，又何來大氣？

然而，研究并沒有結(jié)束。若想進一步解開個中奧秘，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航空航天局合作的“木衛(wèi)二一木星系”任務(wù)的目標所在。不過，這一美好的愿景在2025年之前恐怕是難以實現(xiàn)的了。

7.土星環(huán)越搓越亮？

一輪輪精細絕倫、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)，是太陽系里璀璨的“明星”。不過，如所有萬眾矚目的明星一般，年齡是其不能言說的秘密。你相信嗎，外表看起來存在不足數(shù)億年的它們，實際上已經(jīng)足足誕生40億年了。

為了查明土星環(huán)的歲數(shù)，天體物理學家曾悉心觀察其外形，發(fā)現(xiàn)它們由無數(shù)不停地相互碰撞的冰塊所構(gòu)成。這樣，疑問便產(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？此外還有個疑問：按理說，這些不停相互碰撞的冰塊應(yīng)該已將環(huán)面切得無比細碎，土星環(huán)里除了塵土外為何還存有直徑約10米的相當龐大的巖塊？照此看來，這一輪輪神采奕奕的土星環(huán)應(yīng)該正值青春韶華！可是，為何天體物理學家會將其追溯至太陽系早期？

這是因為，天體物理學家?guī)缀蹩梢詳喽?，土星環(huán)是由一個直徑約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圍，形成一道道美麗的光環(huán)。但問題是，一顆顆干癟的天體在太陽系中閑逛的情形只存于各行星剛剛形成的早期太陽系。此外，如前所述，彼時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系。誰曾想，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”號探測器搜集了不少數(shù)據(jù)資料，為世人揭開其面紗的一角。該探測器發(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，大顆粒進一步聚積成更大的團塊——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。

在早期太陽系，飄浮在氣團中的宇宙塵埃組合成石塊，然后，這些石塊經(jīng)過無數(shù)次相撞最終聚積成直徑可達數(shù)千米的天體。然而，夢魘也隨之開始！土星可怕的引力開始殘酷地作用于這一初生天體，使其遭遇先前被撕裂天體的厄運：分崩離析，回歸塵埃。碎片從這個初生衛(wèi)星的內(nèi)部拋射出來，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，在環(huán)內(nèi)物質(zhì)的循環(huán)過程中，它們將來自宇宙的污染物稀釋和吸收掉了。這就好比當你打碎已堆砌好的雪人后，你會發(fā)現(xiàn)此時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？那顆渾身布滿條紋、其貌不揚的小冰球竟是生命絕佳的藏身地？是的，這個深藏不露的家伙是木衛(wèi)二，其實力不可小覷。木衛(wèi)二上具備生命誕生的三個必要條件：熱量、有機分子和液態(tài)水。

是的，液態(tài)水，千真萬確！科學家深信，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、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。在地球上，地殼并非一個整體，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)的有機分子？對此，研究人員也頗有信心。目前我們已知的地球上最初的有機質(zhì)正是源自早期太陽系中撞擊地球的隕石，而木衛(wèi)二沒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。事實是，科學家曾在該湖的冰芯樣品中發(fā)現(xiàn)細菌！沒錯，即便在這樣極端惡劣的自然環(huán)境中（終年沒有陽光，厚重冰層造成巨大壓力，來自地心的熱量使湖底的溫度高達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？問題是，勘察冰川湖或許相對容易，但探測距離地球?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，即使成功抵達木衛(wèi)二，接下來還得在深不可測（科學家眾說紛紜，認為2千米～100千米不等）的冰層上鉆孔！看來，若想揭開木為二深藏的秘密，恐怕還得耐心等上數(shù)十年。

9.太陽有個隱身的“兄弟”？

什么？太陽還有個“兄弟”？它在哪里？為何我們看不見它？分明只有一個太陽在天空中閃耀啊！事實的確如此。假如太陽還有一個“兄弟”，那么它可能存在于太陽系之外，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鏡探測到。這顆太陽伴星被天文學家命名為“涅默西斯”（希臘神話中的復(fù)仇女神）。在引力作用下，太陽和“涅默西斯”圍繞著共同的質(zhì)量中心旋轉(zhuǎn)運行。

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？因為它可能是導(dǎo)致太陽系（包括地球）遭受周期性隕石轟擊的元兇，6500萬年前的恐龍滅絕可能正是某顆小行星撞擊地球所致，拋射物可能來自奧爾特云。具體來說，當“涅默西斯”經(jīng)過奧爾特云附近時，由于引力的作用，它以某種方式攝動奧爾特云，從而將一些長周期彗星從奧爾特云里拋射出去，引起彗星雨。

能證明太陽存在伴星的另一個重要線索是：冥王星軌道之外有一顆被稱為“賽德娜”的神秘矮行星。不過，這顆矮行星那怪異的運行軌道著實令人不解：它循著一個罕見的、偏心率非常大的軌道繞太陽運行，其近日點和遠日點分別約為76天文單位和975天文單位。賽德娜的存在間接證明了太陽還有一顆伴星：假如它在太陽和“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)太陽并非孤家寡人，而是和銀河系中1/3的恒星一樣擁有伴星?？茖W家余下的工作是把太陽的這位隱藏的“兄弟”找出來?？墒牵煳膶W家20余年來孜孜以求，卻始終無果?，F(xiàn)在，科學家希望于2009年年末發(fā)射升空的“廣域紅外巡天探索者”觀測衛(wèi)星能夠覓得它的蹤跡。一出圍捕好戲業(yè)已開場。

10.火星具有“陰陽臉”？

盡管火星素來不乏“造訪者”，這顆紅色星球卻仍藏有未解之謎。真是個不好對付的家伙！仿佛我們越是苦心探究，它越是醉心于躲貓貓的把戲。不過。更令研究人員頭疼的是它頗為奇特的“陰陽臉”：北半球地勢低平，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格為何如此迥異？長久以來，令研究者頗感迷惑的是北半球。畢竟，天體上布滿隕石坑的情形再合理不過了。在早期太陽系，隕石曾轟擊所有行星，并留下大量隕石坑。地球也未能幸免，只不過由于隕石留在地球上的痕跡被侵蝕作用和板塊運動等自然因素撫平磨滅了。由于地球內(nèi)部的板塊運動，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動而幾乎完好無損地保留著隕石坑。

那火星呢？縱然這顆紅色星球過去曾經(jīng)歷過一場內(nèi)部活動，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？

對于這個謎題，自2003年起便一直繞著火星運行的歐洲探測器“火星快車”號已給出了部分答案。借助雷達分析，該探測器發(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，也布滿了隕石坑！只不過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)象獨獨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。之所以有如此多的熔巖和沉積物堆積在一起。正是因為北半球的地形如同一個巨大的盆地，這與南半球截然不同。

接下來科學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？

仍是撞擊說！沒錯，按照這一理論，在火星幼年時，它的北半球或許曾遭受某顆巨型天體的強烈轟擊，從而形成一個巨大的盆地，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到70千米。至于南半球，僥幸躲過撞擊，幾乎完好無損。

目前，在各種學說中，撞擊說可謂一帆風順。盡管如此，仍有待證據(jù)進一步論證。假如火星周圍確實存在一顆巨大的衛(wèi)星，那么這一理論將得到完美印證。因為，撞擊時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，一些模擬實驗證實了火衛(wèi)一（火星最大的衛(wèi)星）正是產(chǎn)生于此類撞擊。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從地殼彈回宇宙空間的碎片數(shù)量，火衛(wèi)一的“塊頭”實在小得可憐。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。

無疑，各種探測器在這顆紅色星球上演出的芭蕾還遠未謝幕！

（盛文娟 插圖）