太陽系六大未解之謎2

日全食是最壯麗的自然景觀之一。如果你一輩子都呆在一個地方,那麼你至少可以目睹一次日全食。如果運氣好的話,也許可以看到兩次。在日全食發生的時候,月亮可以完全遮擋住太陽的光芒。只有透過月面上的山谷,才能有一線光線透過來,形成絢麗的“貝利珠”,就好似天空中的一顆閃亮的鑽戒。


太陽系六大未解之謎2


日全食

太陽系六大未解之謎2


貝利珠  

這一切都要歸功於太陽和月亮的大小是如此的契合。太陽的直徑大約是月亮的400倍,而太陽到我們的距離也正好是月亮的400倍。這兩者的“此消彼長”就使得太陽和月亮在天空中看上去具有一樣的大小,這在太陽系中的8顆行星和已知的100餘顆衛星中,絕對是絕無僅有的。另一方面,地球也是目前已知的唯一擁有生命的行星。那麼這是否純屬巧合呢?

絕大部分天文學家的觀點是肯定的。但也許這些數字背後,還隱藏著不為人知的一些“天機”。

毋庸置疑,我們的月球是“與眾不同”的。類似木星、土星、天王星和海王星這樣的巨行星的衛星,都是通過兩種方式形成的。它們要麼形成於由行星引力維繫的物質盤中,要麼就是由行星的引力俘獲而來的。火星的兩顆衛星火衛一和火衛二,就被認為是通過第二種方式形成的,而火星也因此成為了內太陽系中,唯一具有兩顆天然衛星的行星。


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火衛一

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火衛二

但是由於月亮相對於地球的大小來說太大了,所以無法通過這兩種方式中的任意一種形成。行星科學家們相信,月球的形成只有一種解釋,那就是在太陽系的最初1億年裡,小天體在太陽系裡橫行,其中一個火星大小的天體撞上了地球。這一碰撞完全地改變了地球,由此撞擊出的大量物質最終形成了個頭偏大的月球。


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月球起源

當然了關於月球的成因有多種解釋,之前的節目也提到過,今天就不多說了。總之,萬分重要的是,這麼大的月亮對於地球上的生命來說是一種恩惠。由於來自其他天體的引力作用,地球在繞其自轉軸轉動的同時也會自然地擺動,這被稱為“進動”。而月球無形的引力則抑制住了這種擺動,防止了地球自轉的不穩定性,以及由此造成的災難性氣候變化。這無疑對地球上的生命來說是至關重要的。

所以結論就是,即便地球處於太陽旁的“宜居帶”中,在這個帶中行星可以保持充沛的液態水,這無疑是承載生命的最重要因素。但是一個大到足以引發日全食的月亮的存在,可能也是關鍵的因素。如果真是這樣的話,那麼這將為在其他行星上搜尋生命產生重要的影響。

現在,月亮正在以每年3.8釐米的速度漸漸地遠離地球。所以,恐龍看到的日食和我們的截然不同。2億年前月亮要比現在看上去大得多,可以輕而易舉地遮擋住整個太陽。而對於幾億年之後的地球居民來說,由於月球已經變得太“小”,因此也就不會再有日全食發生。

我們看起來很幸運正好位於兩者之間,如果你足夠幸運在有生之年經歷過一次日全食,請想象一下這一可能:也許正是這樣一個月亮,才使你有幸站在那裡目睹日全食的發生。所以在今天這個月圓之夜,我們在賞月思念遠方親人的時候,也不要忘記感謝一下這個長久高懸於我們天空之上的月亮吧。同時也再度發出那個千萬年來的疑問吧:明月幾時有?把酒問青天。不知天上宮闕,今夕是何年?

太陽系六大未解之謎之三:是否存在X行星?

如果說太陽系就像一張網,那麼我們並不瞭解這張網上的所有結點。傳聞在太陽系黑暗的深處潛藏著X行星,它是一顆如火星甚至地球這麼大的冰冷行星。


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X行星

自從1930年發現冥王星以來,X行星就成為了太陽系最重要的“擴編”。2006年國際天文學聯合會為行星設立了三條標準,分別是:圍繞太陽轉動、在自引力下呈近似球形,以及質量足夠大能清空其軌道附近的區域,並由此將冥王星降級為矮行星。冥王星的降級正源於第三條,因為它只是眾多柯伊伯帶天體中的一個,這些冰質天體都分佈在海王星以外30個天文單位到50個天文單位之間的區域裡。

也就是說,任何位於柯伊伯帶的天體,想成為行星的話,就必須清空它,既然柯伊伯帶還存在,那麼X行星是不可能存在於這一區域中的。但有意思的是,對柯伊伯帶的研究,預示著可能確實有X行星的存在。一些柯伊伯帶天體的軌道可以延伸到距離太陽非常遠的地方,而另一些的軌道則是長橢圓形的,並且和大行星的軌道互相垂直。這些特殊的軌道可能就是一顆大質量遙遠天體攝動的結果。


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反常的小行星軌道

顯而易見的是,關於這一點遠沒有在科學家之間達成共識。只是說,巨行星軌道的內外遷移,確實可以解釋一些柯伊伯帶天體的奇特軌道。在過去的幾十年時間裡,天文學家已經在大片的天區中搜尋了那些緩慢運動的天體,並且已發現了超過1000顆的柯伊伯帶天體。但是這些大天區的巡天,只能發現大而明亮的天體,而用於尋找小而闇弱天體的長時間曝光巡天,只能覆蓋較小的天區。如果有一顆火星大小的天體,位於距離太陽100個天文單位的地方的話,那麼它可以輕而易舉地躲過地面上的偵察。

當然了,如果X行星真的存在的話,那麼不論其多麼闇弱,也早晚會有被發現的一天,而這一切就要靠人類的自我奮鬥了,技術的發展最終會讓我們對X行星的存在與否得出定論。

如果X行星確實存在的話,天文學家推測,它應該是一顆形成於太陽系早期的大型天體,隨後,其在和巨行星的引力相互作用中,被拋射到了太陽系的外圍。它的發現會佐證我們對太陽系形成的認識,也可能會成為人類邁向太陽系更深處的階梯。也許孤寂地遊走於太陽系邊緣的X行星,現在正在等待著人類的目光。


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X行星藏身奧爾特雲?

太陽系六大未解之謎之四:彗星來自何方?

可以說,很少有什麼“宇宙來客”能像彗星那樣,使得人類對它既敬畏又恐慌。特別是肉眼可見的哈雷彗星,在猶太教法典上寫道:每70年出現一次的星星會讓船長們犯錯。1066年,黑斯廷斯戰役之前,哈雷彗星猶如厄運的徵兆出現在了天際。1456年教皇卡利克斯特三世甚至將哈雷彗星逐出了教會。


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哈雷彗星

而到了現代,科學對待彗星則採取了更多實證的觀點。彗星是塵埃和冰的聚合體,在大橢圓軌道上繞太陽運動。當它們靠近太陽的時候,由於太陽風的吹拂而形成了壯觀的彗尾。現在我們甚至還知道它們發源自海王星軌道以外的柯伊伯帶。

但這裡也存在著問題。比如1997年造訪地球的海爾-波普彗星,它難得會出現在我們的天空中。由於它的軌道非常長,所以不可能來自柯伊伯帶。許多天文學家對此的結論是,我們已知的太陽系被一個巨大的、由冰質天體組成的暈所包圍,這些天體是幾十億年前在巨行星的引力作用下被從太陽附近“驅逐”到這裡的。


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海爾-波普彗星

這一片天空中的“荒漠”就是所謂的“奧爾特雲”,用以紀念1950年第一個提出它的荷蘭天文學家簡-奧爾特。這個包圍著太陽系的球形物質暈還從來沒有被觀測到過,但是如果長週期彗星確實發源於此的話,那麼奧爾特雲一定是非常巨大的,它所延伸的範圍可以達到柯伊伯帶外邊界的大約1000倍。在這樣遙遠的距離上,它不再會受到太陽系行星的影響,相反,銀河系和近鄰恆星對它的作用則成為了主導。奧爾特雲可能就存在於我們的太陽系向星際空間過渡的某個地方。


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奧爾特雲

太陽系六大未解之謎2


簡·奧爾特

不幸的是,如果要搜尋奧爾特雲的話,那將是一個夢魘。對於望遠鏡來說,組成它的天體實在是太闇弱、太遙遠,也太小了。同樣不幸的是,由此我們也錯過了通過統計和估算這些天體的大小,來重建太陽誕生地,並且一窺形成巨行星原始物質的機會。

到目前為止,有關這些原初物質的信息,都來自彗星和最大的柯伊伯帶天體,因為它們被認為具有類似的組成。儘管如此,但說不定在幾十年之後,人們就能描繪出這頭“大象”的全貌了。這是因為,奧爾特雲中的天體會使得遙遠恆星變暗或者發生衍射。雖然這些掩食所持續的時間只有幾分之一秒,但是天文學家將採用已經用於柯伊伯帶天體上的技術,來測量這些天體的大小和距離。目前,雖然地球大氣湍流造成的閃爍,會使得地面上的望遠鏡無法探測到它們,但未來空間望遠鏡巡天應該可以發現大量的奧爾特雲天體。

除此之外,根據目前已知的長週期彗星的數目和軌道估計,奧爾特雲中可能含有千億個直徑大於1千米的天體,它們的總質量可以達到地球的幾倍。天文學家認為,如此多的物質超出了目前的太陽系形成理論可解釋的範圍,這說明還需要對我們現有的模型進行細緻的檢查。也許,太陽系的歷史就要重寫了。那也是個好事兒,因為節目又多了一個話題,當然到那時也許我們就完全娛樂化了,而對於真正的科普節目來說,恐怕又可以水上一年了。

以上來自回到2049。


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