世界科学博览2-人类未来与地外星球
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    地球的前世今生

    地球幼年期就拥有强大磁场

    地球美国地球物理学家进行的一项最新研究表明,地球在32亿年前就已经拥有相当强大的磁场。这说明,在地球的最早期阶段,地磁场就已经可以很好地抵御太阳风,从而使得地球大气层没有被逐渐剥离,地球上的生物也免于遭致命的辐射。

    领导该项研究的是美国罗彻斯特大学(University of Rochester)地球与环境科学系地球物理学教授John Tarduno,他表示:“远古地磁场的强度非常接近于现在,研究数字表明,当时的地磁场出人意料地强大和猛烈。这很有趣,因为它意味着地球在32亿年前就已经拥有固态内核,这是理论模型所始料未及的。”

    火星就是在形成初期丧失了磁层(magnetosphere)的典型例子,太阳辐射因此逐渐侵蚀了火星早期的大气层。尽管相关理论已经表明,地磁场是由地球的液态金属核对流形成的,但是科学家对固态地核以及保护性的“磁茧”(magnetic cocoon)的形成时间更感兴趣。

    此次研究得出的32亿年前的地磁场强度的确让人大吃一惊,因为在Tarduno的研究之前,科学家从岩石得到的唯一数据表明,当时的地磁场强度可能只有现在的十分之一。

    Tarduno在此前的研究中已经证实,25亿年前的地磁场强度与现在相当。此次,他又将这一时间向前推移了7亿年。现在,地球上一些特定的岩石中含有微小的长石或者石英晶体,这些纳米级的磁包合物在快速固化的过程中记录下了地磁场的信息。不过,为了防止地质因素的影响,比如晶体再次融化引起原始记录的“污染”,Tardtno特意从南非露出地面的花岗岩岩层中挑选出保存最好的长石和石英颗粒来进行研究。

    Tarduno利用二氧化碳激光来加热单个晶体,这样可以比传统方法更快地达到较高温度,从而减少“污染”的可能,然后他们利用超导量子干扰设备,对晶体中极细微的磁场进行探测。

    Tarduno说:“数据表明,远古地磁场至少有现在强度的50%,一般是40~60微特斯拉。这意味着磁层确实存在,并且在32亿年前就开始保护地球。”

    为保证结论的准确性,Tarduno还检测了晶体中所记录的地磁场在当时、当地的极性,并将其与年龄和位置相近的其他晶体样品包含的信息进行了对比。

    Tarduno现在正在进一步研究35亿年前的岩石,从而试图确定地球内核初次形成的时间。而对于地球早期过程的深入了解,将对大气层和生命进化研究具有重要的意义。

    25亿年后地球七大洲会合并吗

    德国地质学家阿尔弗雷德·魏格纳提出的大陆漂移学说在今天获得了广泛肯定。很多人相信,在两亿年前,地球上只有一个大陆,那就是“盘古大陆”。随着岩石圈板块的移动,“盘古大陆”分裂开来,形成了今天的各大洲。

    依靠当今科技手段的不断成熟以及全球卫星定位系统的发展,地质学家们现在又向前迈进了一步:从对过去的挖掘进入到对未来的预测,第一次精确描绘出了过去2亿年到未来25亿年间地球外貌变化的模拟图。模拟图显示:近到1000万年后,洛杉矶将成为旧金山的邻居;远到25亿年后,七大洲将久别重逢,重新合并为一个超级大陆:“究极盘古”。

    对于地质变化趋势的预测,相关研究一度发展得十分缓熳,这是因为板块构造论直到20世纪60~70年代才逐渐被人们所接受。

    板块构造论是为了解释大陆漂移现象而发展出的一种地质学理论。该理论认为,地球的外貌是由十几个岩石圈板块拼合而成的,刚性的岩石圈薄板在上地幔粘性较小的软流圈上移动。在过去的漫长时间里,由于地球重力作用等因素,这些岩石圈板块像拼图碎片一样被撕裂开来,形成了今天的大陆与海洋分布。

    大陆漂移学说的创始者、德国地质学家阿尔弗雷德·魏格纳提出,在古生代至中生代期间,存在一个超级大陆。这就是距今两亿年前的“盘古大陆”,它可以被看作是今天各大陆的“胚胎形态”。“盘古大陆”在一亿年前开始分裂开来,逐渐形成了今天的大陆和大洋分布。

    1970年,美国亚利桑那州立大学地质学家罗伯特·迪茨迈出了预测地质变化的第一步,描绘出了未来5000万年大陆运动的蓝图。

    位于加州的“圣安德烈斯断层线”是罗伯特·迪茨的研究对象之一。通过观测发现,太平洋板块正向北移动,不断挤压着北美大陆板块。迪茨据此预测,1000万年后,“洛杉矶将成为旧金山的邻居”;5000万年后,洛杉矶将成为阿拉斯加的西岸城市。

    美国得克萨斯大学的地质学家克里斯多弗·斯科特斯运用电脑技术,代替了这一领域最常用的传统绘图技术,描绘出大陆漂移在过去以及未来更为详细的模拟图。他提出一种大胆的推断:在两亿年后,分散的大陆将再度漂移到一起,重新形成一个超级大陆,斯科特斯将它命名为“究极盘古”。

    针对斯科特斯的学说,西澳大利亚大学构造学特殊研究中心地质学家谢尔盖·皮萨莱夫斯基指出,大陆之间移动的方向如何还值得商榷。他表示,不排除这样一种可能性,那就是大陆将向着与斯科特斯预测相反的方向移动。这样北美洲与南美洲将与亚洲合并在一起,形成一个截然不同的超级大陆,可以被命名为“美亚大陆”。地层深处的未解之谜

    神秘大洋惊现地球深处

    美国科学家在地球深处发现了一个面积与北冰洋一样大小的“大洋”,这是科学家第一次在地表下发现如此多的水。有意思的是,这一巨大水体的位置主要是在东亚及北京的地下深处,因此科学家把这种新的地底特征称为“北京异常”。

    迈克尔·维瑟逊和耶西·劳伦斯两人一起分析了将近60万份的震波图(地震穿过地球时产生的震波的记录)。他们注意到,在亚洲大陆下面,地震波表现出了减弱的现象,而且速度也略有减慢。

    维瑟逊猜测,地震波的衰减有可能是由于受到大面积的地下水的影响,而这片地下水体的面积有可能与北冰洋一样大小,它们被禁闭在位于地表以下700~1400公里的岩石之中。这些岩石的可能含水量不到01%,但是从这一区域的大小来判断,仅仅这01%的水量累计也足够达到一个巨大的程度。

    地表以下700~1400公里位置本应该是属于地幔层。地幔有可能存在如此大面积的地下水吗?

    中国地质科学院地质所研究员韩同林解释,前苏联有科学家就曾提出,现在地球表面的水仅仅占地球总水量中的13%,还有87%的水量保存在地幔里,成为不断补充地表水分的后备来源。

    有一种关于地表水来源的假说称,地球表面本来没有水,地表最初的水大部分以岩石结晶水的形式存在于地球内部,或者溶解在岩浆中。随着地球的演化,这些地球内部的水通过火山喷发,也可能通过岩浆侵入等方式跑出来,蒸发到大气中,再降落下来形成了地球上最初的地表水。甚至还有人估计,目前全世界每年仅因为火山爆发,就带到大气中4000万~5000万吨的水。

    韩同林指出,地幔层如果真的有大量含有水分的岩石,那么在火山爆发时形成的高温高压的情况下,岩石中的水必然会蒸发出来,在地面形成温泉、汽泉。但是我们在北京却很难看到这样的现象。

    而地震波的衰减和很多因素有关,不仅仅是因为地下水,不同性质的岩石、过渡层等等都可以引起地震波的衰减。因此,东亚地区地下是否有含水岩石区还需要进一步研究。就算进一步的勘测证明了维瑟逊的推测,理论上我们也可以通过开采这些岩石经过高温融化蒸发收集和过滤获得水,但这项工作的成本人们是负担不起的。

    地核温度竟然接近太阳表面

    美国的科学家日前公开表示,他们目前已经测出地核与地幔之间边界的温度大约为3677℃,并估计地核内部温度可能高达4982℃,几乎与太阳表面一样热,太阳表面的温度约为5526℃。

    地球内部美国麻省理工学院教授罗伯特·希斯特和他的科研小组称,他们目前已经测出了地核最上层的温度,地核所含水银的温度可以高达约6650华氏度(约合3677℃)。

    罗伯特·希斯特在论文中表示,研究人员们通过对由地震引发的地震波进行实时监控,进而对中美洲下面的地域进行了详细的检测。科学家们计算,从地核传到地表的热量中,约有三分之一从地表散发到了大气层中,也就是约42万亿瓦。

    地核罗伯特·希斯特称,通过读取地震波数据,可以有效测出地核与地幔边界的温度。地震波的速度显示了它们所过之处的化学和物理属性。研究小组将地震波数据与矿物质物理属性的数据进行综合,就算出了地幔、地核和两者边界上的温度。具体来说,有一种叫做钙钛矿的矿石可以在特定温度和压力下转化为后钙钛。而对应的这个温度压力边界,可以通过定位该矿石转换出现的点来确定。科学家计算出这个温度约为6650华氏度(约3677℃),因此进一步估计地核部分区域的温度甚至可以达到9000华氏度(约4982℃)。在太平洋下面的某区域,地球在地心-地幔边界损失的热量约为75~15瓦,远比原先估计的要高。

    目前很多专家认为,地球内核中的主要物质有可能是处于晶体状态的铁镍合金。但也有科学家在实验中发现,将铁加热至熔融状态,并把熔融铁所处环境的压力逐渐升高至10万个大气压时,熔融铁的粘滞性会不断增强,铁中的晶体会逐渐受到破坏,其原子结构呈现出不规则排列状态,即非晶体状态。地球内核中的压力最大可达约370万个大气压,随着压力和温度的增加,熔融铁的粘滞性会继续升高,其非晶体特性会愈加明显。因此,地球内核中的主要物质很有可能是粘滞性极高、处于非晶体状态的、含铁镍成分的物质。

    罗伯特·希斯特说:“数年来,我们通过研究地震波的路径,可以确定在不同深度地球密度的变化情况。在我们所能往下钻探的范围内,地球皆由岩石组成,其密度并未随深度出现明显的增加。明显大于岩石密度的物质是金属,而最常见的金属是铁。因此,我们确信,地球有一个被岩石幔所围的铁核。随着向地核深入,压力会不断增加,铁的熔点也会不断增高。事实上,铁的熔点似乎比温度上升得要快。这样,在地球最中心的75英里范围内,铁核变为固态的内核。压力已使铁的熔点变得非常高,以至于不断升高的温度也不能熔化内核。”

    由于地核的特征,科学家们在实验室里很难进行模拟,因此对它的了解也就很少。但有一点科学家是深信不疑的,那就是地球内部是一个温度极高而且极不平静的世界,地球内部的各种物质始终处于不停息的运动之中。

    地球居然也有伤口

    英国一支科考队2007年3月5日出发,前往大西洋中部海域,准备探秘一个被誉为“地球伤口”的海底巨坑。

    大西洋海底出现的这个巨坑令科学家大惑不解。该巨坑位于从佛得角群岛到加勒比海途中的大西洋海域之中,在海底延伸约有数千平方公里,最高处位于海平面之下3000米。海底其他地区都有大约4英里(约64公里)厚的地壳部分,而这个巨坑上层只有一层薄薄的地幔。

    科学家认为,依据板块构造理论,随着大西洋板块每年以2厘米的速度相互分离,板块之间的空隙应该渐渐被火山物质填充,并形成地壳,而这个巨坑却成为例外,由地幔覆盖。

    那么,原本应该填充在这个巨坑中的地壳部分到哪里去了?这就是此次科考活动要寻找的答案。

    科考队由12名科学家组成,其中包括3名女队员,以达累姆大学海洋地球物理学家罗杰·西尔勒教授为首,乘坐“RRS詹姆斯·库克”号科考船从西班牙特内里费岛出发。他们将在大西洋海脊附近停留6个星期,对这个海底巨坑展开一系列细致的声呐测量。整个科考项目预计耗资4000万英镑(约合7880万美元)。

    这条被称为世界上最先进的科考船上配备了多种学科的仪器和设备,可以使科考队员在世界上任何海域展开考察,为揭开一些海洋奥秘提供了不可多得的机会。

    科考队打算使用遥控潜水艇,深入海平面以下164万英尺(5公里)的地方提取地幔样本,并启用潜水艇上的摄像设备拍摄海底巨坑,揭开这一“地球伤口”的神秘面纱。

    科学界对这一海底巨坑的成因有两种看法。其一,在地球板块分离过程中,地幔不是以液态岩浆而是以固态形式产生;其二,由于某种力量作用,地壳向四周裂开,只剩下地幔覆盖着巨坑。也有人认为,这个海底巨坑的形成可能是两种因素共同作用的结果。

    地震会催化火山爆发吗

    日前,科学家们利用美国航空航天局所属卫星采集的数据发现绝大多数的地震可以增加火山爆发的几率。

    一位美国科学家称:2006年5月印尼爪哇岛两座大型活火山爆发后的第三天,该地区就发生了里氏64级的地震。并且这次火山活动持续了9天。

    据夏威夷大学的安德鲁·哈里斯教授称:“在印尼爪哇岛两座火山爆发期间,我们根据所采集的数据可以清晰地看到地震能使火山释放出更多的能量,例如热能等;而且我们还发现火山喷出的火山灰和熔岩等比平时要多而且温度更高。”

    在地震发生时,作为全球“热点”项目监测的一部分,隶属美国航空航天局的两颗卫星Terra和Aqua严密监测了每座火山在整个地震过程中释放热量的变化情况并采集了相关数据。两个卫星上装备的成像分光辐射计(MODIS)精确记录了比其他地表温度高的地表状况,而且还绘制了全球温度变化的数据图。

    科学家们仔细整理了印尼火山爆发的相关数据,分析了在整个地震期间,火山活动的35天里地表和熔岩温度的变化情况。两座火山,Merapi火山和Semeru火山分别距震中260公里(合162英里)和280公里(174英里)。根据这个距离,科学家们推测地下的地震波就像抽水泵一样,熔化了所有的物质并把熔浆抽到地表,最终导致火山的爆发。

    哈里斯称:“Merapi和Semeru两座火山在地震发生3天后才爆发,这也许是由于熔浆从地下到地表需要花费一定的时间所致。”

    科学家们认为地震和火山爆发之间有着密切的联系,他们因此建议在地震发生后的一段时间里要密切注意在地震所辐射到的地方的火山活动情况。科学家们表示,卫星的早期预见作用是所有传统预测方式所不能比拟的,现今卫星上所装备的仪器可以提供可信、准确的数据,这样人们就能更了解火山活动。

    “黑烟囱”惊现海底

    执行中国大洋19航次科考任务的“大洋一号”科考船在西南印度洋发现了新的海底热液硫化物活动区域——俗称“黑烟囱”,实现了中国人在该领域零的突破,标志着我国已成为世界上发现洋中脊海底热液活动区的少数国家之一。

    当地时间2007年3月1日早上,“大洋一号”派出水下机器人潜航到2800米水深的西南印度洋中脊上,在离海底5米的高度进行了10个多小时的连续拍摄。图像清晰地显示了海底正在冒黑烟的“黑烟囱”,黄褐色的混浊液体从海底不断喷涌而出。探测结果表明,活动的“黑烟囱”直径约100米,属于体型较大的一个。

    更为幸运的是,我国科学家在取得的样品中还发现了附着的生物个体。因为该区域是大西洋和太平洋不同生物群的交错地带,因此,这将有利于研究全球洋中脊热液生物多样性分布与迁移活动,而这些因素与生命的起源息息相关。

    但是,与2005年首次环球航次所观察到的其他洋底活动热液区不同,这个新发现的活动热液区大型生物相对较少,我国科学家正在分析其原因。

    我国此次在印度洋中脊首次发现“黑烟囱”,也是世界上首次在西南印度洋中脊和超慢速扩张洋中脊发现并“捕获”海底热液硫化物活动区及样品,证实了在超慢速扩张洋中脊上也存在热液喷口活动区的推断。

    对此,中国大洋协会办公室主任张利民兴奋地说,这次发现“不仅实现了我国海底考察区域由单一的太平洋向三大洋转变,而且实现了由单一多金属结核资源调查向多种资源调查和资源与科学研究相结合的战略性转变”。

    19航次第一、二航段首席科学家陶春辉介绍说,海底热液是20世纪海洋地质学最重要的科学发现之一,对海底热液的研究处于当今科学研究的前沿。由于洋中脊岩浆活动,不但硫化物沉淀到“黑烟囱”附近的海底,多金属元素也在此富集。同时,巨大的热通量、海底热液生物、“黑暗生物链”等与生命起源有关的因素,也有助于研究生物的起源。

    南极冰雪下的明波暗流

    南极冰流下的奇特湖泊网络

    美国研究人员利用美国宇航局卫星拍摄到的图像分析发现,在南极洲西部两处冰流之下,有一个奇特的大型湖泊网络,水流可以快速充满这些湖泊,也可以快速流空。

    虽然科学家此前已经发现了100多个冰川下湖,但这次发现的新湖十分特殊,它们位于快速移动的两处冰流之下。加利福尼亚大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋学研究所海伦·弗里克领导的研究小组,利用美国宇航局(NASA)600公里高空的“冰云和地面高度卫星(ICESat)”,采集了这两处冰流下游的厚度变化数据。据介绍,这两处冰流是从南极洲西部内部冰原向漂浮的罗斯冰架运冰的两个大型的快速移动冰流,它们每天大概能移动几米,这个速度对于冰川来说已经算是“全速前进”。

    南极企鹅2003~2006年间的卫星观测发现,这些冰流之下存在一个大型的湖泊网络,当水流充满这些冰下湖或从湖中流空时,卫星就能测量到湖泊之上冰原厚度的增减。研究人员利用卫星图像绘制出了这个活跃的冰川下水系图,其中最大的三个湖面积大约有120~500平方公里,其他的小湖广泛散布在这两大冰流之下。

    “冰川学家们早就知道在冰流之下存在流动的水,但这次能观测到一个成网状分布的大型贮水系统是前所未有的发现。”弗里克说。这次发现最让人吃惊的是湖网中的流水量以及这些流动的水从一个湖移向下一个湖的步伐。

    研究人员称,虽然目前尚不清楚这些冰下湖液态水对于湖上冰的移动有何影响,但冰流是南极广大冰原在全球变暖趋势下作出反应的信号器,而冰下流水就好比冰流前进过程中的“润滑剂”,这个大型冰下湖网的发现将有助于科学家们进一步分析全球变暖和南极冰融化之间的交互作用,有助于预测南极冰融化对全球海平面上升的影响。

    南极海底的秘密新探

    英国遥控深海机器人“埃西斯”最近对南极海底进行了考察,并拍摄到了丰富的海底生物,为了解南极海底的过去和未来提供了新证据。

    这次考察是在南极大陆西部玛格丽特湾海底进行的。当地海域几乎终年冰封,在“埃西斯”抵达之前,那里的海底从来没有进行过大规模考察。

    “埃西斯”是英国第一台遥控深海机器人,这次在3500米深的水下对南极海底进行了深入考察,首次拍摄到了海底基岩上的“融水河道”照片,并拍摄到了王蟹、海葵等丰富的海底生物图像。“埃西斯”的设计下潜深度达6500米,配备有照相机、声呐、采样器和机械臂等设备,并通过一根10公里长的电缆和水面上的科考船连接。科学家可以在科考船上的控制室操控“埃西斯”并可以看到海底的实时图像。

    报道说,“埃西斯”还在南极大陆架1000米深的地方捕捉到了王蟹。科学家认为,在深海看到本应生活在南极浅海的王蟹可能是气候变暖的一个证据。

    在月球上绘制蓝图

    2024年我们能住在月球吗

    美国宇航局(NASA)对外公布“重返月球”计划,其核心目标是2024年在月球上建立永久基地,并以此为跳板,为人类登陆火星甚至探索更遥远的太空做准备。

    基地:宇航员能长驻180天

    美宇航局将使用两种车辆登陆月球,一种为“猎户座”号月球探险车,另一种为全功能月球车(该车几乎可以在月球任何一种地形着陆)。美国2008年将发射“月球勘测轨道飞行器”;2009年将试验登月太空船;2014年将进行“猎户座”号月球探险车的有人驾驶飞行试验;2020年,NASA将派4名宇航员登上月球,并进行为期一周的考察。接着,宇航员会数次登陆月球,将建设永久基地所需的电力和其他设备运送到位。

    永久月球基地将最终于2024年前建成,规模与大型购物中心类似。建成后的月球基地上有探测车和生活区,能够实现电力供应,保证宇航员在月球上长驻180天;它还将成为太空旅行者的中转站和避难港。基地上提供氧和氢,使人类能够在太阳系表面合成水并制造火箭燃料。

    选址:两极可能性大

    至于考察站地点,则将在适合长驻的月球两极之中选择。目前,最有可能的地方是南极沙克尔顿火山口边缘。那里几乎永久都能接受日光照射,这对于依靠太阳能发电的基地来说是非常理想的选择。而且科学家们在南极发现了一些“弹坑”,并推断南极附近可以搜集到能用作商业用途的挥发性气体;科学家还探测到那里有大量的氦-3,这种可用作核燃料的气体地球上极少。加之人类对月球和火星的两极了解不多,因此科学家们对这个选择也颇感兴趣。

    NASA计划2010年将遥控登陆车送上月球,来解决具体的选址问题。

    合作:中国有望加入

    美国总统布什2004年宣布,美国将在2020年再度登月,从而启动一系列登月计划。由于登月使用的火箭和载人用的宇航船将仅限于美国制造,NASA将在新一代的航天飞船上花费巨资,因此计划的持续资金来源是一个巨大问题。如果这项计划一直继续下去,到2025年它将耗去美国2170亿美元的巨额费用。

    NASA官员表示,人类重返月球的计划将与其他国家合作,甚至不排除一些商业航天公司的加入。NASA副局长助理道格·库克表示:“目前,NASA官员已经和欧洲宇航局,澳大利亚、英国、加拿大、中国、法国、德国、印度、意大利、俄罗斯、韩国、乌克兰举行过初步的合作洽谈。”

    美国宇航局局长格里芬对国际合作有更高的期望。格里芬披露,美国将于2008年发射月球探测轨道器,带有激光高度计和其他仪器,可以为即将到来的探测活动制作一张精确的月球立体地图。

    意义:探索火星的跳板

    库克在休斯敦举行的新闻发布会上说,新登月计划在各方面都将不同于20世纪60年代的阿波罗登月计划,它将成为人类太空探索进入新阶段的标志。这项计划将使人类更加充分地了解月球以及比月球更远的地方,为人类探索火星做好准备。

    目前,《纽约邮报》已经初步评选出了5名“未来月球居民”,他们分别是:豪门艳女、希尔顿酒店女继承人帕丽丝·希尔顿,曾经三次连任的纽约州州长乔治·帕塔基,歌坛巨星芭芭拉·史翠姗,好莱坞巨星汤姆·克鲁斯,纽约出版业和地产巨头莫特·扎克曼。

    神奇月球车亮相上海

    我国自行研制的两款月面巡视探测器(月球车)于2007年3月31日在上海宇航系统工程研究所亮相。这是我国“绕、落、回”“三步走”探月工程中,实现第二步“落”的重要部分。

    此次展示的两款月球车型号分别为MR-2和MR-3,是由上海航天局牵头,哈尔滨工业大学、沈阳自动化研究所、国防科技大学等数十家单位联合研制的。

    月球车MR-2样机高15米、长12米、宽08米。在技术人员的操控指令下,这辆六只轮子的小车演示了爬坡、越障、自主避障导航、地面遥控操作等关键技术。与其外观较为接近的MR-3样机,因尚在研制中,被摆放在支架上。

    MR-2月球车采用了独立驱动的六轮摇臂式行走系统,可在松软的模拟月壤上行走自如,可爬越30度斜坡,跨越25厘米障碍;行进速度为每小时100米,最快可达每秒5厘米。

    这辆月球车配备了一套自主视觉导航系统,可观察前方3米以内的地貌,通过计算建立三维立体地图,判断行进路径,遇到大于30度斜坡、高于25厘米的石块,或者直径大于2米以上的撞击坑时,能够进行避让行走。

    此次亮相的两款“月球车”还只是原理样机,要成为真正意义上的“月球车”,下一步还需攻克一些关键技术,如在极端温差以及相当于地球六分之一重力环境下的生存适应、月夜期间能源供应、视觉导航等。

    月球上究竟有没有水

    英国科学家正与美国太空总署(NASA)合作,共同研究在月球上建立人类移民地的可能,尝试在月球上寻找水源。

    来自英国牛津大学的研究员正建造“探水者”,为NASA出征探月。科学家利用红外线绘图技术,希望看清楚月球两极附近的深坑,有没有蕴藏可融化成水的冰块。

    由于水非常重,所以运水上太空很不容易;如果月球上有冰,航天员就可以从中取得饮用水,这对未来人类征月会大有帮助。若能觅得水源,NASA便可在2020年开始在月球上兴建永久基地,成为下一步探索火星的跳板。

    月球两极的坑洞很深,长期处于黑暗和寒冷之中。科学家早已肯定水星的两极有冰存在,因此相信月球的深坑中可能同样有冰。NASA宇宙飞船1998年调查所得,月球约有1100万~33亿吨冰分布在两极25万平方英里的地方。

    在这次计划中,科学家会先用红外线摄影机拍摄深坑,量度坑底的温度,找出可能有冰的地方;然后再发射火箭,把卫星运送到月球表面30英里的轨道上,花一年时间拍摄月球表面,制成立体影像。

    第二艘宇宙飞船被称为月球坑观测与感知卫星,它会射出重4吨的探测飞船到估计有冰的深坑底部,卫星之后也会飞到深坑中,分析飞船撞毁后产生的微尘成分是否含有水分。

    德国欲绘最精确的月球“地图”

    德国计划不经过欧洲航天局独自实施探月项目,预计在2013年左右向月球发射轨道探测器,其主要任务为绘制比以往更加精确、清晰、完整的月球“地图”。

    2006年11月,德国科学家开始讨论德国独自实施探月项目的可能性。德国11家航天研究所在2007年2月共同制订了探月时间表。目前,德国预计于2013年左右向月球发射轨道探测器,但无载人登月计划。

    此次计划的目标是用高精度探测仪器详细考察月球表面的构成,调查尚不为人类熟悉的月球极点,绘制比以往更完整、清晰的三维月球“地图”。该计划还包括考察月球表面的年龄、矿物质组成、磁场和月球内部结构等。德国专家还想了解月球内核的性态。德联邦政府将于2008年审查上述计划,所有探月项目预计花费3亿欧元。

    此前,人类已向月球发射了数十个探测器,但只有很少部分月球表面被绘制了精确度较高的“地图”。德国在太空研究、绘制高精度地图方面有较大的技术优势。欧洲航天局发射的首颗火星探测器“火星快车”上装载了德国研制的高精度拍摄装置。德国还能提供先进技术,协助建立连通月球和地球控制站的图像、数据快捷交流系统。

    月球是距离地球最近的太阳系天体,也是太阳系诞生、发展的“见证人”;此外,月球还有望成为人类飞赴太阳系其他行星的“跳板”。所以,了解月球意义重大。

    为此,美国、中国、印度等已纷纷出台了自己的探月计划。德国作为一个在太空研究领域拥有技术优势的国家,当然也要通过自己的探月计划,进一步发展其相关研究开发水平。

    月球土壤的神奇作用

    现在,人类登月已非难事,可是要在月球上长期居住、进行科学考察或者矿产开发还是很难。原因是月球上缺乏人们生存必需的资源,其中之一就是氧气。为解决这个难题,美国宇航局专门设立了一笔奖金,寻找在月球上制造氧气的方案。最近,美国化学家已经开发出相应的方案:从火山灰中分解氧气。

    美国宇航局专家通过对月球上不同地方的土壤和紫外线发射水平进行研究,来确定何处土壤中含有氧气。美国字航局专家吉姆加尔温称,专家用天文望远镜对月球阿里斯塔尔赫环形山进行观察,结果发现了大量的“钛铁矿石”,将这些矿石加热或通电,就可以从中分离出氧气。分离出来的氧气可以用来呼吸或者制造火箭燃料。

    美国宇航局提出设立奖项,给最先开发出使用化学方法利用月球上的沙子高效制取大量氧气的人奖励25万美元。这个项目以“MoonRox(月球风化层氧气)挑战”命名。竞赛规则是:参赛者必须研制出一种设备,其重量和功率符合一定标准;在地面实验测试时,以火山灰代替月球土壤,要在8小时内制取至少5千克氧气。谁在2008年6月1日前最先研制成功并现场示范运作,谁就赢得大奖。

    结果,美国宇航局的科学家提前两年制造出了造氧机。该机器对100克类似月球泥土的火山灰进行了测试,结果将该物质的五分之一都转换成了氧气。美国宇航局计划于2011年将这种造氧机送上月球进行测试。

    这种“月球造氧机”是一个类似透镜的结构,可以聚焦太阳光,使地面温度加热到2500℃。在最近的测试中,一个36米宽的圆碟将太阳光聚焦到了100克火山灰上,结果几小时后,该物质的五分之一就被转换成了氧气。测试时,这一泥土物质被保存在真空环境中,可以很好地测量所提取的氧气的质量。

    除了这一聚焦太阳光“榨取”月球氧气的方法外,科学家还设计了一些其他“月球造氧方法”,包括将月球岩石融化成液体,然后通过电流方法释放出氧气等。

    有关科学家称,如果这一造氧科技可行,那么月球上的造氧工厂将会非常庞大。它包含一个专门挖掘月球泥土的采矿厂,这些月球泥土将被送进一个巨大的“月球造氧机器”,该机器中进入的是泥土,吐出的将是氧气。从月球上挖土将会比地球上更轻松,因为月球的重力比地球小得多。

    美国宇航局的工程师艾里克·卡迪夫说:“这一科技的优点是我们可以靠月球土地生存,不需要浪费地球上有限的资源。通过该机器,你可以呼吸到纯净的氧气。尽管我们产出的氧气中还是有一些其他气体,但是它们的比例非常少,不会形成任何危险。”地球之外的家园——火星

    火箭撞火星唤醒火星生命

    美国“火星环球勘测者”飞船发回的一些照片显示,火星表面最近几年中曾有活水流过的痕迹。英国行星专家约翰·穆雷相信,火星表面下一定沉睡着一些处于“假死”状态的火星微生物,而他希望能向火星表面冰湖中发射一枚火箭,融化火星寒冰,从而唤醒那些沉睡的“火星生命”。

    美国NASA宣布,他们从“火星环球勘测者”飞船发回的一些照片上发现有力证据,证明火星表面最近7年中曾有液态水流过的痕迹。NASA科学家相信,火星液态水是从地下喷射出来的,然而由于火星表面温度极低,液态水流出时就迅速结冰,很难长期存在。

    约翰·穆雷认为,火星上一定存在过某种形式的杀手微生物,但由于目前火星表面干旱寒冷的环境不再适合它们生存,所以这些火星生物都转入了一种“假死”的睡眠状态中。一旦火星环境变暖,或寒冰融化,它们就会重新“复活”。

    穆雷是欧洲航天局“火星快车”任务的主要科学家,他希望能在将来向火星赤道附近的冰冻地带发射一枚火箭,在冰中炸出一个巨坑,从而寻获那些藏在底下的微生物。

    穆雷希望接着派一个机器人登陆该地区,将被炸出来的冰屑和泥土放到显微镜下面,加水进行观察,看里面是否有“复活”过来的微生物存在。

    虽然美国NASA和欧洲航天局都计划在未来10年中将火星泥土样本带回地球进行研究,但穆雷警告称,火星上的微生物可能是“致命的杀手”,一旦被带回地球并且“逃脱”,很可能会造成整个人类灭绝。所以人类在将火星微生物带回地球之前,最好先好好研究一下它们。

    地球部分早期生命真的来自火星吗

    科学家最新研究证据显示,地球上最早的一些简单生物很可能是搭载陨石从火星来到地球的。

    由美国和俄罗斯科学家组成的一个研究小组,最近发现了几种“特殊材料制成”的细菌。他们发现,这些细菌在几千倍于人体能够承受的辐射极限的条件下仍然能够成活,因此他们认为,这些稀有的特殊细菌内部已经形成了某种可以抵御超强辐射并且可以保持水分的功能。

    科学家们不相信任何起源于地球的生命可以演化出这些特异功能,因为有证据显示,在过去40多亿年中,地球上的辐射强度变化不大,所以他们认为,这些超级细菌可能源自火星,它们搭乘陨石来到地球,并最终成为地球上最早的简单生命。他们的研究成果将发表在最新一期《星际生物学》杂志上。

    不过,有学者对此提出了质疑。一些学者指出,这些超级细菌的DNA与普通细菌相差无几。还有一些科学家指出,在地球上已被发现的数万枚陨石中,只有20多枚来自火星,即便火星上有这些超级细菌,它们搭乘陨石从火星到地球的可能性也不大。

    长途跋涉的探测卫星

    中国嫦娥一号中国国家航天局与俄罗斯联邦航天局在俄罗斯共同签署了《中国国家航天局和俄罗斯联邦航天局关于联合探测火星“火卫一”合作的协议》。双方确定于2009年联合对火星及其卫星“火卫一”进行探测。届时,俄罗斯的福布斯探测器将搭载中国的一颗用于探测火星环境的微型卫星。

    俄罗斯的火星研究计划第一阶段预计在2009年10月展开,届时俄罗斯将向火星的卫星“火卫一”发射“火卫一土壤”号航天器(简称福布斯探测器),其任务是将火卫一的土壤样本送回地球用于进一步的研究。

    中国将在2010年展开火星探测活动。福布斯航天器经过10个月的飞行,于2010年8月左右抵达火星附近,它会把中国的环境卫星送到火星轨道。经过一段时间的调整,这颗卫星会对火星的空间环境进行自主探测,并与福布斯探测器联合完成对火星环境的掩星探测,了解火星大气层的水汽和温度分布,进而了解火星大气环境。

    对3亿公里之外的中国小卫星进行控制和通信,是火星探测的关键。中国这颗环境卫星只有100公斤左右,它要完成对火星气候条件、空间环境等的探测,使命重大。

    火星离地球3亿~35亿公里以上,达到火星轨道的飞行时间要8~10个月,以往中国气象卫星的高度仅36万公里,“嫦娥一号”离地球也只有36万公里。远距离测控卫星是一个极大考验,控制中国小卫星,指令一个来回需要40分钟。这样长距离的测控卫星,在中国是没有先例的。

    这颗价值约100万美元的卫星和福布斯探测器将成为火星的人造卫星。目前,在火星轨道上,只有美国和欧洲航天局的两个航天器在进行科学探测工作。

    俄罗斯科学院通讯院米哈伊尔·马洛夫院士说,目前,俄罗斯的火卫一土壤样品提取计划是独一无二的,这也算是俄罗斯恢复航天大国地位的一个机会。但这也是一项极其困难的探测任务。因为:第一,探测器登陆火卫一的地点误差要控制在1~3公里范围内,因为整个火卫一的直径仅有26公里;第二,要保证探测器登陆时的安全,其降落速度要控制在每秒1米左右。

    米哈伊尔·马洛夫强调称,福布斯探测器将使用最新材料打造,重量很轻。此外,为保证探测项目顺利完成,俄罗斯科学家们还将开发出全新的地面高精度跟踪观测与指挥系统。

    火星将是人类下一个“家”

    美国著名航天员张福林博士认为,火星将是人类的下一个“家”。相对月球而言,火星独特的空间位置、气候和地质状况更有可能成为人类的“移民地”。

    1969年“阿波罗”登月计划成功后,人类就把火星定为下一个要远航的星球。科学家设想在火星上建立一些制造温室效应气体和臭氧的工厂,使火星大气层逐步变暖,变暖的大张福林气会使火星极冠的冰逐渐融化成水,逐渐变得适宜人类居住。科学家估计,大约需要一到几个世纪,火星才能变成和地球一样的蓝色水行星。科学家认为人类会立刻适应火星上的重力环境,并相应地改变行为动作。

    张福林说,目前研制的火星探测器都没有载人是因为距离的原因。现有的化学能驱动飞船从地球到火星单程要飞行近两年,因此难以载人。人类正在研制核能驱动的宇宙飞船,用于载人火星旅行。

    张福林博士2006年7月离开了供职25年的美国宇航局,并在美国成立了AAT实验室,进行等离子发动机方面的研究工作。而等离子发动机一旦研制成功,就可以将现在地球至火星所需要的航行时间大大缩短,同时还能大幅减少使用的燃料,从而减轻航天器的重量,降低太空旅行的成本。

    千年后可否移民火星

    火星是除金星之外离地球最近的行星,由于运行轨道的变化,它与地球的距离在5570万~12000万公里之间,也是目前科学家勘探到的环境最接近地球的星球。

    人类至今只派出过探测器登上火星。现在美国宇航局(NASA)的火星登陆计划已开始逐步实施,根据计划,美国人将在2030年登陆火星;俄罗斯更提出,要在2015年将宇航员送上火星。

    在移民火星的科学探索中,最热心的要算美国的火星协会了。它总部位于美国科罗拉多州,是一个非营利性科研组织,有5000名付费会员,他们来自世界29个国家,其中既有顶尖科学家,也有世界各地的火星探险“发烧友”。他们的目标只有一个——争取实现人类移居火星。这些“火星人”甚至设计好了未来火星共和国的国旗,它类似法国国旗,不过颜色是红绿蓝。

    移居火星,最重要的是要让火星上生成氧气。对于这一目标,很多科学家认为需要2万~10万年的时间。但火星协会的创始人、科学家罗伯特·祖柏林认为,这个过程只要大约1000年时间就可以完成。

    祖柏林已制订出一套详细的改造火星计划,并领导火星协会逐步实施。这个改造计划共分五步。

    第一步:达到“环境地球化”的临界点

    要使火星的冰冻物质完全融化,火星的外层大气至少要达到40℃左右。因此祖柏林表示要在火星上制造一场“巨大的温室效应”,计划完成的时间为2150年左右。祖柏林提出了三个让火星变暖的方案,其中第三种方案得到许多科学家的赞同。

    第一方案:太空镜

    就是用一面直径超过120公里的镜子,在火星表面21公里以上的轨道运行。这面镜子将把太阳光反射到火星指定区域,以释放出冷冻地表下面的大气和水。但这面镜子太大,人类目前的科学水平还造不出。

    第二方案:小行星撞击

    让一颗直径25公里左右的小行星撞击火星,撞击产生的巨大能量将使火星上的1万亿吨冰融化成水,而小行星撞击后释放的氨气也可以让火星大幅升温。他估计,40次这样的撞击就可以使火星达到适合人类居住的水平。不过,实现难度也很大。

    第三方案:制造温室气体

    祖柏林计划在火星上建几处化工厂,不停地制造最有效的温室气体——四氟化碳。如果每小时排放1000吨这种气体,30年内火星的平均温度将升高278℃。这项过程预计耗能5000兆瓦,5个核电站就可以满足这些能量需求。

    第二步:释放火星土壤中的大气

    30亿年前,火星的表面包围着厚厚的二氧化碳大气层。由于火星变冷,大部分二氧化碳都被土壤吸收并冷冻起来。当人类完成改造火星第一步后,温暖的气候将使这些二氧化碳释放出来。这些气体可以在20年内让火星温度再升高56℃,这时候冰开始融化成水,水也开始蒸发,进而形成雨雪等天气现象。根据计算,到2200年,火星表面将拥有01个大气压的二氧化碳。

    第三步:种植植物

    随着土壤中二氧化碳的释放,到2250年,火星上的大气含量将达到021个大气压,相当于地球的五分之一,其中大部分是二氧化碳。此时的火星居民不用穿太空服就可以走出户外,当然他们还需要氧气袋;普通飞机可以在火星上起降;人们还将建设一个带有穹顶的封闭型城市。

    一旦火星赤道附近的温度长年保持在0℃以上,火星上就可以有稳定的液态水供应,到2250年,火星已经可以生长植物,但最先考虑培育的,应该是能够促进光合作用的菌类和苔藓。

    第四步:收获氧气

    为加快制造氧气的速度,火星居民将大规模种植各种植物,并小心处理垃圾,因为垃圾腐败会制造二氧化碳。届时科学家将培育出能释放更多氧气的“超级植物”。

    第五步:再等1000年

    规划中50年就可以制造大气,再过50年可以在火星上散步,但接下来的是一个漫长的过程,因为要使火星植物释放出足够人类自由呼吸的氧气,大概需要1000年。在这1000年里,火星居民要不停地种植、收获,努力“生产”更多的氧气。

    火星档案

    火星半径为地球的53%,体积为地球的15%,质量为地球的11%,表面重力为地球的38%。火星有稀薄的大气,其中95%是二氧化碳,还有3%的氮,大气密度约为地球大气的1%。火星每2463小时自转一圈,并在一条椭圆轨道上以252度的倾斜角绕太阳公转,周期为687天,因而有四季分明的气候,冬季最低温度为零下125℃,夏季最高温度为22℃,平均气温为零下63℃。这样的自然状态不适合人居住,但比月球好。目前在火星上还看不到液态水,但迄今探测发现的大量水流痕迹,至少说明火星上曾经有过滔滔大水,而且科学家们也发现火星两极有大量的冰存在。

    火星上的绿黏土和火山灰有利于植物生长;火星大气中有足够的二氧化碳气体,可提高植物光合作用的效能,使农作物获得比地球上更大的丰收。火星上到处都是氧化铁等氧化物质,可还原出氧气。火星上有丰富的能源,如风能,比地球上要丰富得多;有地热能;还可利用二氧化碳和氢制造甲烷燃料;也可用重氢进行核发电等等。还有火山活动和水流冲击形成的各种金属富矿,这比散布在土石中的月球金属元素优越得多。

    火星表面覆盖“致癌尘埃”

    科学家发现覆盖火星地表的尘埃对登陆的宇航员构成严重威胁。科学家经过实验证明,尘埃中的细小尘粒具有很强的活性,它比石英粉尘对肺组织细胞造成的毒害更大。

    一直以来,美国宇航局认识到火星表面覆盖的尘埃可能会引起人类一系列的健康问题。1972年,在阿波罗17号使命期间,登月的美国宇航员曾在登陆后发现月球磨屑粘在航天服上。宇航员Harrison Schmitt因此患上了月球尘埃引起的“花粉热”。

    2002年,美国国家研究委员会研究小组指出火星气载尘埃对人类有害。

    来自美国纽约州立石溪大学(Stony Brook University)的一个研究小组对火星表面尘埃的属性进行了研究,发现了三种最为常见的硅酸盐矿石——长石、辉石和橄榄石。

    研究员将200毫克的火星尘埃倒入5毫升的水中,发现尘埃中矿石的化学键被破坏,使得尘埃与水发生剧烈反应生成过氧化氢,同时还包括高活性氢氧基(OH)化合物和带一个电子的氧化物(即过氧化物)。研究员经过反复实验,证实火星尘埃矿物质比石英粉尘的活性更大,它们都是致癌物质。而月球尘埃与水产生高活性化合物的含量比火星尘埃高出20倍。

    密歇根州大学的Sushil Atreya指出,由于火星还不能提供足够潮湿的环境,因此火星尘埃并不能与火星表面的水分子反应生成过氧化物。Sushil Atreya认为,火星地表存在令人迷惑的极少量有机化合物(即过氧化物和其他氧化物)是由于火星尘埃引起静电场的缘故。

    尘埃粒子被宇航员吸入后,与肺部的水分子反应,其生成的化合物也许会对身体健康构成严重威胁。因此,在人类登上火星之前,全面了解与静电场有关的火星尘埃的性质是非常重要的。

    更宽的视野

    移民外星过三关:可选星系有五个

    物理学家斯蒂芬·霍金曾表示,人类必须移民其他星球以摆脱灭亡命运。他认为,小行星撞击地球和核战争等威胁迟早会将人类消灭殆尽,人类必须寻找另外一颗星球来生存。

    美国航空航天局(NASA)局长格里芬也曾表示,从历史来看,单独一颗行星上的物种是不可能永久生存下来的。

    移民外星有难关,第一关:往哪里移。20世纪初,有人认为火星和金星可选,但NASA发现,金星太热,火星太冷,环绕太阳的其他行星都不适合人类生存。

    华盛顿卡内基研究所的天文学家玛格丽特·特恩巴尔博士总结出“最适合生命生存的星系”的四大标准:第一、至少存在30亿年,这样才足以形成行星并发展出复杂生命体;第二、中心恒星体积不能超过太阳的15倍,否则难以产生适合生命生存的行星;第三、应有足够多的铁元素,这样才能形成类地行星;第四、中心恒星应处于既非红巨星、也非白矮星的发展阶段,这样周围行星上的复杂生命体才有足够长的生存时间。按照这一标准,他推断在宇宙中有5个符合标准的星系:一是距离地球26光年的猎犬座Beta CVn;二是距离地球42光年的HD10307;三是金属元素含量约为太阳一半的HD211415;四是天蝎座Sco18;五是飞马座51。

    NASA局长格里芬第二关:人类如何到达这些星球?地球离与之最近的半人马座α星之间大约有423光年远,按照航天飞机现在的速度,需要158万年才能到达。美国空军和NASA目前正在秘密研究一种“超空间发动机”。据称,科学家有望在5年内制造出“超空间发动机”的样机并进行测试。一旦可行,由地球前往火星只需3小时,由地球前往距离11光年的星球只需80天。有科学家预测,真正能制造出合适的宇宙飞船并启程飞往目的地星球的时间是26世纪,而预计抵达时间将是公元12500年。

    第三关:到达星球后,如何解决人类的生命保障问题。美俄等国已在空间站上培育了豌豆、小麦、玉米、稻谷、洋葱、兰花等100多种植物,果蝇、蜘蛛、鱼类等动物在失重状态下也可以生长、繁育。若这种技术能应用到未来星球上,就可以解决人类的生存了。

    但长期在失重状态下生活,人类能否繁衍呢?一位法国科学家发现,在失重状态下,活细胞的重要结构不能正常成形。这就意味着人类不能在接近失重状态下长期生活和繁殖。不过有科学家表示,在另一星球定居后,人种和身体结构也将随环境发生变化,也许繁衍的问题可以解决。

    移居外星球看起来希望渺茫。美国普林斯顿大学的奥尼尔博士认为,最好的办法是在太空中建造太空城,逐步把人类都移居其中。地球恢复几百年甚至上千年后,会变得动物成群、风调雨顺,那时人类可以重返地球。

    人类到底能飞多远

    目前,人类发射的探测器中飞得较远的有:“先驱者”10号和Ⅱ号、“旅行者”1号和2号,它们都被派往银河系。

    阿波罗飞船1972年3月2日,“先驱者”10号在美国发射。1973年4月5日,美国又发射了“先驱者”11号探测器。它们发射时的重量都是2585公斤。“先驱者”10号探测器携带一块镀金铝质金属牌,它不仅能反映出太阳系在银河系的位置和太阳系的主要组成,还画有“先驱者”10号探测器和男女地球人的简图以及探测器的飞行轨迹,如被外星人获得并破译,他们就有可能与地球人取得联系。目前它与地球的距离大约是110亿公里,它将继续向金牛星座的方向前进,如果顺利,将在200万年之后抵达金牛星座。

    “先驱者”11号探测器是第一个造访土星的探测器,在1995年9月因为电池耗尽而与人类失去联系。据科学家推算,它于1990年2月越过冥王星的轨道,现在正向天鹰座前进,将在400万年后飞近天鹰座的一颗恒星。

    阿姆斯特朗1977年在美国升空的“旅行者”1号和2号探测器发射时的重量为7219公斤。“旅行者”1号探测器携带一张直径305厘米的镀金铜质唱片,它密封在一个铝盒内,可以保存10亿年。在这张镀金唱片上,一面录制有116张照片,一面录有联合国秘书长和美国总统的贺辞、55种语言的问候语、27首世界古今乐曲和35种自然界声响。目前它与地球的距离约125亿公里,正以每秒约17公里的速度向太空深处继续前进。

    “旅行者”2号探测器首次对天王星和海王星进行了探测。目前它距离地球约98亿公里,走过的整个航程约133亿公里,它还在以每秒约16公里的速度飞行。“旅行者”探测器目前都还在不断向人类发回外太空的资料。

    科学家认为,虽然上述探测器离地球都有百亿公里计的距离,但严格说来,这些并不能说成是人类飞行的距离,因为它们都没有载人飞行。

    真正人类最远的飞行距离,也就是载人航天器飞行的最远距离,只有从地球到月球那么远,约为384万公里。这一纪录是在20世纪六七十年代创造的,至今未能突破,创造者是“阿波罗”号载人登月飞船及其乘客。“阿波罗”号载人登月工程开始于1961年5月。1969年7月21日首次实现了人类的登月理想,宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶“阿波罗”11号飞船的登月舱降落在月球赤道附近的静海区,并相继走出舱外,在月球上迈出了人类的第一步。此后,美国又相继6次发射“阿波罗”飞船,其中5次成功,共有12名宇航员先后登上了月球。

    两万小行星可能撞地球

    防范小行星撞地球,能力足够但财力有限。美国宇航局(NASA)官员提出这一忧虑。

    在2007年防范小行星撞击地球会议上,NASA提交的报告说,总共约有2万颗小行星和彗星对地球构成潜在威胁,要追踪其中的90%需要耗资约10亿美元。

    报告中说,追踪小行星的方法之一是启用一部全新的地面太空望远镜,与世界上其他地方的地面太空望远镜建立联络,严密监视小行星的运行状况。这一方法需耗资约8亿美元。另外,也可通过向外太空发射红外线太空望远镜,尽管此举更快捷,但需花费11亿美元。NASA和白宫都认为,这两种方法花费太大。

    此外,还可仅在世界各地的太空望远镜之间建立联络,只需花费3亿美元,而这一提议也因耗资巨大遭到否决。

    目前,NASA一直在追踪直径超过3300英尺(约合1005米)的天体。如此大小的天体如果与地球相撞,将毁灭绝大多数地球生物。迄今,NASA已经成功追踪到769颗小行星及彗星,并证实其中无一会撞击地球。然而,这一计划的进度已经落后于预计目标。

    NASA还需定位其他体积稍小、但对地球同样具有潜在威胁的天体,它们多为直径超过460英尺(约合140米)的小行星。即使它们没有撞击地球,但在距地球一定距离时,这些行星上的岩石与大气层摩擦升温而发生爆炸,也会产生巨大的冲击波,相当于9100万吨炸药爆炸的威力,足以摧毁美国一个小州。

    土星惊现六角巨云

    美国宇航局(NASA)“卡西尼”飞船2007年3月27日首次完整捕捉到了环绕在土星北极的一个巨大六边形云团。科学家认为,对这个云团的研究能揭开土星旋转速度和内部构造之谜。

    与其他星球周围出现的错综复杂的云团不同,这个云团呈规则的六边形,与地球上的极地漩涡很像,土星南北两极的周围区域有类似被风刮起的圆形风暴图案。从捕捉到的图片来看,这个云团环绕在土星北纬78度附近,形状与蜂巢甚为相似。

    经测量,云团东西横跨25万公里,南北纵深100公里,体积相当于四个地球那么大。云团里生成有一个巨大云系,不断翻滚。

    “旅行者”号探测器在20世纪80年代就曾拍摄到这个云团的照片。科学家推断,它由来已久。科学家认为土星上厚实的大气层中环绕型的波浪和大量的对流涡,可能是这个云团形成的条件。在2006年10月和11月间,“卡西尼”拍摄到的一组图片显示,这个云团相对静止不动。

    这个巨大的六边形云团自从26年前第一次现身后,科学家们就已经开始对其进行研究,发现这个六边形的形成与土星的旋转速度和倾斜轴有关,而这些数据仍有待测量,至今没人知道土星的实际“年龄”。基于对这些新照片的研究,科学家认为云团的形成与土星的无线电发射或极光活动没有直接关系。

    在土星的南极,“卡西尼”还拍摄到了一个畸形的、类似飓风形状的天文图片。

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