因为太阳同人类的关系太密切了,所以两个多世纪以来,许多杰出的思想家都探讨过太阳系的起源。关于太阳系的起源问题,200年来因为没有一种权威说法,因此人们提出了一种又一种假说,累计起来,已经有40种之多,但其中影响比较大的,主要有以下几种观点。
灾变学说:这个学说的首创者是法国的布封。20世纪前50年,又有一些人相继提出太阳系起源于灾变。这个学说认为太阳是先形成的。在一个偶然的机会中,一颗恒星(或彗星)从太阳附近经过(或撞到太阳上),它把太阳上的物质吸引出(或撞出)一部分。这部分物质后来就形成了行星。根据这个学说,行星物质和太阳物质应源于一体。它们有“血缘”关系,或者说太阳和行星是母子关系。他们都把太阳系起源归结为一次偶然撞击事件,而不是从演化的必然规律去进行客观的探讨,因为银河系中行星系是比较普遍的,太阳系绝不应是惟一的行星系,只有从演化的角度去探求才有普遍意义。就撞击来说,小天体如果撞击到太阳上,它的质量太小,不可能把太阳上的物质撞出来,小天体必被太阳吞噬掉。1994年彗星撞击木星就是极鲜明的例证。21块蓄核对木星发起连续的攻击,在木星表面仅引起小小一点涟漪,消化掉的是彗星。如果说恒星与太阳相撞,这种几率就更小了。因此,曾提出灾变学说的一些人,后来也自动放弃了原有的观点。
星云说:这种观点首先由德国伟大哲学家康德提出来,几十年以后,法国著名数学家拉普拉斯又独立提出了这一问题。他们认为,整个太阳系的物质都是由同一个原始星云形成的,星云的中心部分形成了太阳,星云的外围部分形成了行星。然而康德和拉普拉斯也有着明显差别,康德认为太阳系是由冷的尘埃星云的进化性演变,先形成太阳,后形成行星。拉普拉斯则相反,认为原始星云是气态的,且十分灼热,因其迅速旋转,先分离成圆环,圆环凝聚后形成行星,太阳的形成要比行星晚些。尽管他们之间有这样大的差别,但是他们大前提是一致的,因此人们便把他们捏在一起,称“康德——拉普拉斯假说”。
俘获学说:这个学说认为太阳在星际空间运动中,遇到了一团星际物质。太阳靠自己的引力把这团星际物质捕获了。后来,这些物质在太阳引力作用下加速运动。类似在雪地里滚雪球一样,由小变大,逐渐形成了行星。根据这个学说,太阳也是先形成的。但是,行星物质不是从太阳上分出来的,而是太阳捕获来的。它们与太阳物质没有“血缘”关系,只是“收养”关系。
尽管各种假说都有充分的观测,计算和理论根据,也都有致命的不足,所以一直也没有一种被普遍接受的假说。太阳系在等待着新的假说。
太阳光的神秘杰作
1.五个太阳同时挂在天空
中国有则很古老的神话,叫做“后羿射日”。传说在远古的尧帝当政的时候,天上一下子同时出现了10个太阳!江河枯竭,草木枯死,百姓奄奄一息。在这种危难的时刻,尧帝命神箭手后羿射下太阳,挽救万民。后羿弯弓搭箭,9个太阳纷纷坠地。不想,落在地上的竟是一只只乌鸦,他们的羽毛四散在空中,随风飞去。后来天上就只剩下一个太阳了。
这只是一个美丽的传说,无需考证真伪,但天空中出现多个“太阳”,却是有人亲眼所见。
1933年8月24日上午9时45分,在我国四川省峨眉山的上空,出现一种奇异的景象,在太阳的左面和右面,各有一个太阳,人们惊奇不已。
1934年1月22日和23日,上午11时至下午4时,古城西安的人们目睹了3个太阳并排在天空的奇景。
1965年5月7日下午4时25分和6月2日晨6时,在南京浦口盘诚集的上空,接连两次出现了这种景观。
1981年4月18日的清晨,海南岛东方板桥的人还碰到过5个太阳同时悬在天际的胜景。那天早晨,红艳艳的太阳已升上天空,人们习惯地抬头东望,咦,东边居然有3个太阳,相隔数米的西边还有2个太阳,太阳中间还有一条绚丽的彩环相连。这一奇景让当地人们奔走相告,议论纷纷。
看来,这种现象是时有发生的。古时候科学技术不发达,人们在天空看见未曾见过的东西,只当是“天意”。当时天灾人祸又很频繁,因此,人们更加迷信这是上帝震怒的先兆。
据史料记载,公元1156年,意大利的米兰上空,太阳周围出现三个彩环,一连数小时闪闪发光,蓝环消失时,出现了三个太阳,编年史作者认为这暗示着米兰在遭七年围攻后,末日快来临了。
历史上还记述了这样一件有趣的事实:1551年德国的马格德堡被西班牙国王卡尔拉五世的军队围攻,城中将士坚持不懈地守卫,让西班牙的围攻持续了一年多。最后,西班牙国王恼恨之下准备强攻城池。在这紧急关头,天空中出现了3个太阳,这一奇景使侵略者极端惊恐,认为苍天有意捍卫马格德堡城,于是国王慌忙下令撤军。太阳出现的这些形状是怎么回事?太阳系中有几个不同形状的太阳吗?当然不是,太阳独一无二的地位是不容置疑的。
随着科学的进步,自然现象的谜也随之解开了。原来,这是大气变的戏法,是光学原理玩的游戏。这种现象在科学上称之为晕。
在离地面6~8千米的空气中,无论冬夏都是寒冷的,这里有大量的冰晶体,它们有着不同的形状,最常见的是六角形小柱或薄片,冰晶随着大气上下翻腾。当阳光照到这些小冰晶上,就会像照在玻璃三棱镜一般被折射,或者像射在镜面上被反射出去。由于阳光被折射后偏折出不同角度的光,就会在太阳周围绕成美丽的光环——晕。
其实,人人都见过简单的晕。在严寒的冬天,空气里充满冰晶或雪花的情况下,如果你观看街道上的路灯,很可能见到路灯周围的光晕。而彼得堡的学者洛维茨所看见的晕或许算得上最复杂的了。
请看他在1970年夏季的一次详细描述:“在太阳的周围有两个虹彩的光圈。一个大,一个小。在它们的上面和下面各有一个光亮的半弧,犹如宽大的牛角与光圈上下相连。一条与地平线平行的白色光带穿过太阳和虹彩光圈,环绕蓝天。在白色长带与小光圈交叉的地方有两个幻日光彩夺目。幻日在它朝向太阳的一侧呈红色,而背离太阳的一侧伸展着很长的发光的尾部。在白色长带上对着太阳的地方能看见三个同样的光斑。在太阳上面的小圆环上闪烁着第六个耀眼的斑点。所有这一切在天空上持续了5个小时。”
看来,多个太阳的出现是由于六角形冰晶的缘故,只有一个是真正的太阳,其余的是太阳的孪生幻影,冒牌的“假太阳”。
2.神秘的“十字架”图案
有一种情况也曾让人惊骇不已。白日将尽,奇迹突现了,一个闪闪发光的十字架清晰而神秘。注视着这样的天象,现在应该不难理解。这是因为我们往往只看到太阳垂直光环的一部分,穿过太阳的水平光环也只能看到一部分,两环相交部分在太阳两侧,不就仿佛形成十字架了吗?在太阳下山以后,冰晶薄片也参加了这场游戏,它们反射已经在地平线以下的太阳光,于是一条灿烂的光柱便从地平线直指天空,光在与垂直环的上部相交,在昏暗的天空就产生巨大的十字架形象。如果这时落霞万丈,那不就像一柄火光闪闪的利剑吗?
魔幻万变的自然现象,在科学面前,显现出真实的面目。受过良好训练的专业人员,每年可看见数十次晕,但复杂多彩的晕,还是十分罕见的。所以,平常人们看见这种太阳奇景,自然感觉迷惑不解又十分稀奇了。
我们已经领略了太阳光在大气中玩的游戏,太阳由此显得变幻莫测。
3.海市蜃楼
明丽庄重的太阳其实还有活泼好玩的一面,前提条件是,只要存在适合太阳玩儿的大气条件。
让我们再欣赏几幅太阳的“另类”姿态。悬挂在地平线上的太阳,突然开始改换形态——它那圆圆的形体变成了扁圆、三角形,还有蘑菇状、鸡蛋状;太阳的妆容也在变化着——最为明显的是红色和橙红色,民间说法是“日落胭脂红”。不仅如此,太阳还可以在原地跳跃、抖动,忽而升起,忽而落下,就像的士高舞者。
说穿了,所有这一切,都是海市蜃楼,是大气层这位“魔术师”捏拿的结果。
海市蜃楼是一种镜子般的反射。我们知道镜子里是虚幻的影像,就像湖边柳树在水中的倒影。
这里的镜子不是玻璃,不是湖水,而是地面上的大气。
光线在空气中通常是直线传播,这种空气一般密度均匀、平稳。然而空气密度在不均匀的情况下,光的前进方向会发生弯曲,这种现象叫折射。
在你面前放一杯水,拿着筷子倾斜插入水中,我们眼睛会看见,筷子在水下那部分与露在水上的部分好像折断了。这就是光线在两种不同密度的媒质——空气和水中,引起折射的例子。
空气的密度随高度增大而递减,越是高空,密度越小,所以光的折射是普遍的现象,不过这种折射几乎看不出,也习以为常。
必须具备一些特殊条件,才能使这种扭曲引人注目。
在空气密度垂直变化反常时,光在大气中折射或全反射,就像镜子一样,将远处的看不见的物体投射在空气中,让人们看到幻觉般的虚像,这就是海市蜃楼。
在地球表面上,当太阳接近地平线,万道光芒从水平的方向射向我们时,它们必须通过十分深厚的具有不同密度的且各层之间时常变化的低层大气,太阳开始扭曲起来:压扁的、拉长的、弯曲的……甚至面目全非,观看的人面对这些奇特形状,可以发挥他们天才的想像力了。
当光线射向我们时通过受热的空气,它们不停地对流、流动,光线也多次改动方向,太阳似乎在摇摆、颤动。
“红日初升”、“残阳如血”是我们形容日出、日落的景观,这两种时候的太阳为什么特别红?这也得归功于大气。太阳白茫茫的光线实际是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同颜色的光波组成的,红色光波最长,紫色光波最短。空气的水分、微尘和空气分子像三棱镜把七色光分散开来,这叫做散射作用。
散射的规律是波长越短,散射越厉害。地平线上的太阳光穿透厚厚的空气时,紫光和蓝光被空气大大地减弱了,剩得最多的就是红色光了。因此,日出、日落的太阳总是红红的。
4.绿色的太阳
如果你运气好,还可以观赏到“绿太阳”。七彩光轮相互重叠产生白光,在太阳的上、下边缘,光轮的颜色不混合,在太阳的上缘呈蓝色和蓝绿色。这两种光穿过大气层时“命运”不同。蓝光受到强烈散射,几乎看不见;而绿光就可以自由地透过大气。正因为如此,你就可以看到绿色的太阳!
看见绿太阳,需要天时、地利、人和。
有关专家这样告诉我们:
天时指:日落时,太阳黄白色光没多大变化,并且在落山时鲜艳明亮,就是说大气对光吸收不大,而且是按比例进行的。
地利指:观测点适当,站在小丘上,远处地平线必须是清晰的,如近处没有山林、建筑物遮挡。
人和指:观测者切记,在太阳未下到地平线时,不能正视太阳。当太阳快要沉没时,只留下一条光带,那你应目不转睛地注视太阳,享受美妙的一瞬间——绿色闪光。它的神奇出现不会超过3秒钟,给你留下的印象却永生难忘。
以前人类观察太阳,犹如井中观天。在相当长的历史时期,古人把太阳作为神来崇拜。希腊的太阳神名字叫阿波罗,阿波罗每天把太日冕阳载在金光灿灿的马车上从东边的大海登上天空,晚上隐没在西方的大海里。墨西哥的阿斯德加入甚至把人作为活祭品供奉给太阳,以为这样太阳才能长久生存。后来,开始从事农耕的人类,为了知道季节而开始了对太阳的观测。在中国,传说在公元前27世纪帝尧时,已经有了专司天文的官员“羲和”负责观象授时,由于有一次预报日食出了差错,而被帝尧处以死刑。帝尧还派“羲仲”到山东半岛去祭祀日出,目的是为祈祷农耕顺利。当时已经用太阳纪年了,一年为366天。到公元前600年左右的春秋时代,人们能够用土圭观测日影长短的变化,以确定冬至和夏至的日期。我国的甲骨文上还有世界最早的日食记录,即发生在公元前1200年左右。大约从公元3世纪魏晋时期开始,就能比较准确地预报日食了,并且逐渐形成了一套独特的方法和理论,这也是我国天文学史上的一项重要成就。
太阳对于地球上的人们,乃至地球上的一切,无疑是非常重要的。把太阳作为远离地球的天体之一来研究的天文学已经有了日新月异的发展,从而使我们拥有的太阳知识也日益丰富、准确起来。
从发现天王星到发现海王星相隔了65年,从海王星到冥王星的发现又隔了74年。冥王星自发现以来到现在还不到70年。空间技术的发展却是突飞猛进的,一艘艘无人太空船或载人宇宙飞船带着人们无限希望相继升空。探索宇宙之路是永无止境的,我们相信终有一天会揭开太阳系的奥秘。
太阳系有第十颗行星吗
太阳的引力作用范围是很大的,大约应该可达到4500个天文单位,而冥王星最远距离太阳只有49个天文单位。因此推断,太阳系的边缘,远在冥王星之外很远很远。在这片冥外空间,应该存在第十颗,甚至第十一颗行星。
曾经,有天文学家宣称发现了第十颗行星,并指出行星的距离、轨道、质量、位置和亮度,但多家天文台据此寻找,却怎么也发现不了,因而也不可能确认它。1977年底,美国天文学家科瓦尔在天王星和土星之间发现一个环绕太阳运行的天体,后经天文学家半年多的努力观测,认为它还不够大行星的资格,基本上认为它只是一颗小行星——这就是“喀戎”小行星。
现在,我们完全可以不借助已知行星的偏移来寻找新的行星了!空间探测器的精密仪器已经伸进了遥远的行星际空间,20世纪70年代美国先后发射“先驱者10号”和“先驱者11号”。“旅行者1号”和“旅行者2号”,它们都担负着考察太阳系外围空间的重大任务,在一路上飞掠过木星、土星、天王星、海王星后,会飞出太阳系,到茫茫的宇宙中去探索!但就目前发回的照片及资料中,还没找到新行星的证据。
地面上的天文学家并不泄气,他们一边等待航天飞船带回更新更奇的成果,一边也坚持不懈地借助大型望远镜搜巡天空。
每当发生日食时,天文学家的观测项目总有一项寻找水星内侧行星的任务。
太阳系外的九颗新行星
据《北京晚报》2000年8月8日报道,正在英国曼彻斯特举行的国际天文联合会昨天宣布,天文学家又发现了太阳系外的9颗新行星,其中包括一个在地球“后院”发现的木星大小的巨大行星。至此,科学家们在一周内宣布发现的新行星数目已达10颗。
与会的科学家表示,他们对发现具有人类生存条件的其他地球类行星有信心。他们认为宇宙中肯定存在温度合适、不结冰也不蒸发而保持液体的行星。在过去的5年间,科学家们已发现了50颗其他星系的行星。
绕太阳运行的神秘天体
英美科学家们惊奇地发现,已飞行很久的“先锋10号”宇宙探测器竟给他们带来一个令人振奋的消息:一个新的天体正围绕太阳运行。
观测者们还没有见到这一天体,但他们坚信它的存在,因为“先锋10号”的轨道因它发生了变化!
据悉,如果这一发现属实,那它将成为因重力这一惟一原因而被发现的太阳系中的第二颗行星。第一次是1846年海王星的发现:科学家在1787年发现了天王星,后来发现天王星的轨道十分异常,从而发现了对其具有引力的海王星。
这颗新星是由英美天文学家组成的小组发现的,它很可能就是所谓的“Kuiper带”天体。而“先锋10号”的轨道数据则来自于国宇航局“深度空间”网络,这一网络是由一系列大型射电望远镜构成,目的是为了观测太空深远处的情况。
早在1992年12月8日,那时“先锋10号”已飞离地球84亿公里,该天文小组就发现探测器的飞行轨道出现偏差,他们一直在研究这一现象,希望找出原因。直到最近,在经过多种方法分析研究“先锋10号”发回的数据后,他们才肯定了自己的推论:即太阳系又有了新成员。
在近几个星期中,他们力图计算出此天体可能达到的最远距离以及具体位置。他们初步预计,此天体是在撞上一大行星后而被抛到太阳系边际的。该天文小组的一位英国博士称:“我们对这一发现欣喜若狂,它真是天文学上一个极好的标志性事件!”
据称,这一天体可能是在茫茫宇宙中已知的数百个围绕太阳运行的天体中的一个,它们大都是由冰及岩石构成,且远在冥王星之外。这些天体在行星大家族中属于小字辈,直径仅有几百公里,但天文学家相信,有几百万个这种小行星在围绕太阳运行,并形成一条庞大的“星带”。1992年,天文学家发现了第一个这类天体。
1972年3月,“先锋10号”被发射升空,它是第一个要穿过火星及木星间小行星带、飞向更远太空的探测器。但天文学家无法知道,它是否能安全闯过这一地段。
“先锋10号”也是第一个到达气体行星——木星的探测器。随后,它又成功飞离太阳的行星系统。虽然它还未进入星际领域,但这已开了太空探测器的先河。
在“先锋10号”飞了25年后,虽然它仍在发回信息,1997年美国宇航局还是暂停了对它的监控。
今年早些时候,科学家突然发现,一股神秘的力量作用于这个“老太空旅客”,但一时又无法找到原因,后来,这股力量竞将它向一个方向推移。
据悉,“先锋10号”将在200万年后到达金牛座星群。
几个可能存在生命的太阳系星球
智慧生物与生命是两个不等同的概念。即使我们能十分有把握地断定,在太阳系诸天体中,除地球外,没有任何一个天体拥有智慧生物,但仍不能肯定,在其他天体中也不存在任何生命活动,特别是那些低等的微生物。
在被怀疑拥有原始生命的太阳系诸天体中,火星是被议论得最多的一个。
火星在20世纪70年代,“水手号”和“海盗号”飞行器对水星的探测,终于否定了“火星人”的神话。然而,从海盗号探测站所做的三项实验来看,却不能绝对地肯定,那里不存在任何生命形态。
第一项实验是检查有无以光合作用为基础的物质交换,结果是否定的。第二项实验是仿效地球上的物质交换,视察澄清土壤样品中有无微生物。实验时在土壤样品中加入含碳14的培养液,若土壤中有生物,会吸收与消化养分,会排出有放射性的碳14,这可在计数管中进行检测,结果记录到了。而在预先经过消毒处理的土壤中则没有记录到。第三项实验是测量生物与周围环境所发生的气体交换。在加入培养液的土壤样品中,质谱仪记录到有氧的发生,但两小时后却突然停止,不过微量二氧化碳的析出却持续了11天之久。有人指出,如果土壤中存在过氧化物,那末氧的析出就可能不是生物造成的。因此根据这三项实验的结果,人们既不敢肯定,也不能否定火星上生命存在的可能性。
即使退一步说,这三项实验证明了火星上没有生命。但它毕竟只能反映实验地点的情况,而不能以点代面地说明整个火星的情况。要知道,四十多年前,人们对环境恶劣的地球南极地区进行考察时,也曾认为那里是不适宜生命存在的,在早期的考察活动中也确实没有发现“定居型”的生物。然而在1977年,人们却在那里的石缝中找到了地衣和水藻。一些火星研究者指出,在火星赤道附近有两个地方,土壤中水的含量要比别处丰富得多。每天每平方厘米的地面至少能释放出100毫克的水(一到夜晚,水汽则凝结为霜,因此这两个地方从地球看去要比火星其他地方明亮得多)。他们认为这两个地方的环境比地球上一些已发现有微生物的极端恶劣环境,更适于生命的存在。
美国国家航空航天局和斯坦福大学最近发表了一篇报告,认为40亿~45亿年前,南极大陆上曾存在微生物。而从南极大陆的火星陨石中发现的显示火星生命体存在的物质看,地球外存在有生命体的迹象。
美国国家航空航天局局长克鲁把火星上可能存在生命体这个宇宙研究史上的最新发现称之为“令人震惊的发现”。
新发现是从1984年被发现的12个陨石中的一个叫作“ANL8400”的南极陨石分析中产生的。它大约是一千五百万年前火星与木星间小彗星群碰撞的结果,大致在一千三百万年前落在南极大陆,年龄大致是40亿~45亿年。
美国国家航空航天局和斯坦福大学的研究表明,对陨石进行薄片分析后,能见到一种叫“多循环芳香碳水化合物(PAH)”的有机物。这种有机物,可以证明火星的生成过程或微生物存在的可能性,从陨石切片,可以得出火星上曾有生物体存在的痕迹。
从PAH中还可发现,有的细菌酷似地球细菌,其分子结构为与磁铁和巴代利亚硫化铁相似的单细胞物质,这也为火星上有微生物存在的推论提供了证据。当然,美国航空航天局仅用“有力的证据”、“有待进一步调查证实”等字眼,尽量避免使用火星上存在微生物的肯定性语言。
克鲁局长解释说:“陨石中发现的火星上存在与地球细菌相似的单细胞生物痕迹,并不是说火星上过去就一定存在高等生物。”
有关的详细研究成果刊在《探索者》上。关于火星上生命体存在与否的话题,今后必将有进一步的争论。
总之,对火星是否拥有低等的生命形态这一问题,目前我们还无法作出肯定与否的回答。土卫六是土星的第六颗卫星。它的直径约五千八百公里,是太阳系中最大的一颗卫星。
土卫六它也是太阳系里已知的惟一具有真正大气层的卫星。根据1944年奎伯对其光谱的分析,认为它的大气主要由甲烷和氢组成,其大气压约在0.1~1个大气压之间。也就是说,其大气密度虽不及我们地球,但比火星大气却要密得多。土卫六的表面温度,因距太阳较远,大约维持在零下150℃左右。
根据科学家对生命起源的实验研究,人们知道,用紫外线照射甲烷和氢,就能形成许多有机化合物,如乙烷、乙烯、乙炔等。事实上,1979年9月,“先驱者”11号宇宙探测器在距离土卫六356000公里处拍摄到的照片显示,这颗卫星呈现桃红色。这表明它的大气中确实含有甲烷、乙烷、乙炔等,还可能有氮的一些成分。乙烷、乙炔的存在使人们相信,土卫六上有可能找到更复杂的有机物。因此人们认为,在土卫六表面可能存在一层由较复杂的有机物组成的海洋和湖泊,其情形也许酷似地球生命发生前夕的所谓“有机物海”。如果这一推测是可靠的,那么土卫六上就很可能有一些原始的生命形态。
1980年底,“旅行者”号飞船飞临土星上空时,人们曾期望它能给我们带来更多的有关土卫六的信息。遗憾的是,它只发现土卫六的大气并不像早木卫二先所认为的以甲烷为主,而是以氮为主,氮约占98%,甲烷占不到1%。此外,还有乙烷、乙炔和氢。值得高兴的是,在红外探测资料中,发现其云层顶端含有与生命有关的分子,可能是属于生命前的氢氰酸分子。但是,由于它的大气几乎完全呈雾状,妨碍了飞船对土卫六表面的观测。因此土卫六上是否真有生命,也还有待进一步证实。
第三颗引起人们注意的可能拥有生命的天体是木星的卫星木卫二。
木卫二,直径为三千公里左右,在木星的卫星中属第四大卫星。根据近红外波长的光谱分析,这个卫星的表面存在大量由水构成的冰。而根据其平均密度为3.03克/厘米,来估算,它可能有一个厚约一百公里的由冰和液态水组成的壳层。
1979年3月,当“旅行者号”飞船飞越木卫二上空时,人们曾非常惊奇地注意到,木卫二具有奇特的与众不同的外貌,分布着许许多多纵横交叉的条纹,犹如一大堆乱麻。经分析,这些条纹应是木卫二冰壳上的裂纹,其中有些裂缝的宽度可能有数千米,长达1000千米,深为100~200米。更有意义的是,人们还注意到,这种像乱麻一般交叉的裂缝具有褐色的基调,与其周围颜色浅得多的部分相比,显得轮廓分明。对这种褐色物所作的光谱分析表明,它们很可能是有机聚合物。据此,人们推测,当木卫二从原始星云中形成时,可能也和地球等天体一样,聚集有一些来自原始星云的甲烷和氨。以后,这些气体可能在内热的作用下不断地释放出来,当其渗透到表面时,便会在太阳紫外辐射和来自木星的带电粒子的激发下,合成为有机物。尽管同样的辐射也会摧毁这些有机物,但液体水却能保护它们,甚至还会促使它们进一步水解,复合形成氨基酸,为生命的形成提供了条件。
与此同时,来自地球的一项发现也启发着人们的思考。那是在南极的干谷,有一些常年冰封的湖泊。极其微弱的阳光在透过上部厚厚的冰层以后,到达湖底已是微乎其微。然而,当人们潜入这冰冷的、幽暗的湖底时,却意外地发现那里生活着一大片蓝绿藻。它们就靠这微弱的阳光生活。木卫二尽管离太阳比地球远得多,温度低,阳光弱,但并不比南极冰湖下的环境更差。而且由于自转和公转的耦合关系,它有长达60小时的白昼。因此在一些裂缝刚刚破裂开来的地方,水体里将有可能接受到较充足的阳光,从而使生命在那里繁殖生存。一直到5~10亿年后,当裂缝重新为厚厚冰层所覆盖时,生命也就暂时地潜伏起来,等待另一次机会。
当然,以上所述还只是一些推测,要证实这一猜想,需要有一个能潜入木卫二冰壳下的太空潜水装置。
其实,不仅是上述三个天体,就是对金星、木星、木卫一,甚至我们的月球,是否完全没有任何生命形态,人们也没有完全排除怀疑。
金星以其表面具有高达400℃以上的温度,而一直被人们认为是不适宜生命生存的。然而1977年以来,人们在调查洋底的地壳裂缝时,却发现在一些温度高达300℃甚至更高温度的海底喷泉旁,生活着许多可耐高温生物。这使人们认识到,生命对环境的适应能力远比人们想象的大许多。因此,我们不能保证金星对生命来说就是绝对的禁区。何况,即使金星表面没有生命,也不能排除在它的大气层里温度适宜的地方,就没有漂浮着一些含微生物的云层。
木星是一个主要由氢和氦组成的天体。理论分析表明,它的云层厚约七百三十公里,下面是厚约二万四千公里的液态分子氢组成的木星幔,再下面是具有金属特性的原子氢组成的下部木星幔,然后才是一个可能由硅和铁组成的石质木星核。木星距太阳较远,理论计算表明,其云层顶的表面温度应在-168℃左右,但实测的结果比理论值高出20~30℃,这表明它有来自内部的热量。因此可以算出,在云层底部,温度可高达5500℃。
1979年,“旅行者号”飞船飞临木星上空所作的光谱分析表明,木星大气中除了氢、氦、氨、甲烷和水外,还可能有乙炔、乙烷、硫化铵、硫化氢铵、磷化氢等各种有机或无机聚合物。人们还发现木星上不时发生闪电。这使人们推测,在木星的大气层里完全有可能合成复杂的有机物,甚至出现生命。一些研究者指出,由于木星大气存在着垂直湍流运动,来自云层底部的高温、高压气流会对生命造成毁灭性的破坏,所以气流运动相对平稳的两极地区,存在生命的可能性要比木星赤道地区大一些。
木星及其2个较大的卫星木卫一是木星的另一颗卫星,具有石质的表面。根据对其红外反射光谱的研究,没有水的痕迹,但富含硫质。1979年,“旅行者号”飞临它上空时,曾观察到它的上面有活跃的火山活动。木卫一上这种强烈的火山活动,和伴随火山活动喷溢出来的硫,使一些人猜测,在它的上面有可能存在像太平洋底热喷泉周围的那种以硫为食料的生物。换言之,这种生物可以不必依赖阳光来提供能源,也无须依靠光合作用来生活。
木卫一至于月球,尽管已有阿波罗6次登月和前苏联2次月球自动站的考察记录,但仍有一些人对月球生命问题不肯轻易罢休。他们提出了种种怀疑,并猜测是否会有生命隐居在月面之下。
综上所说,我们对太阳系中其他天体是否拥有生命的讨论远远没有结束,人们正期待着今后更深入的探索。地球的秘密地球的秘密
地球的秘密
1.悬在空中的地球
我们通常认为脚下的地面,很实在很平稳;天空在头顶,很遥远很飘渺,天地对立。事实上我们就在天上,且已经在太空中运行了几十亿年。
地球,就是我们正踩在脚下的行星。我们在上面生活,呼吸着它的空气,喝着地球表面的水,最熟悉不过了。
当然,地面上的人们不可能一眼看出大地是球形的。只有当太空人乘坐宇宙飞船,飞出地球,才可以清楚地看到它是个圆球,如果飞到月球上或者更远的行星上,才能亲眼看到地球是个行星在天空中,绕太阳运动着。
在广阔无际的宇宙中,行星地球又恰似一颗微尘。地球的历史一般认为有46亿年,它在太空中运行几十亿年中,既受别的天体吸引(如太阳),同时又吸引别的天体(如月亮),既受万有引力作用,又受离心力作用。互相保持着平衡,在自己的轨道上有条不紊地运行着。整个太阳系,乃至整个宇宙组成一个看不见、摸不着的有机网络,地球就在网络中的一个网节上。
地球大小:半径6378公里,体积是太阳1/130万;
地球质量:5.98×1024千克,质量是太阳1/33万;
地球自转速度:赤道上465米/秒;
自转周期:23时56分,公转周期:365日6时9分;
地球公转速度:30公里/秒。
地球环绕太阳转一圈是365日多一点,是一个回归年,叫做一个地球年(水星一年88天,金星224.7天,火星687天),在这365天中,我们能看到星空斗转星移,同样的天空图景在一年后会再次重现。
地球同时又绕自己的轴心在旋转,自西向东每24小时转一周,这是地球上的一天,(水星一天176小时,金星117小时,火星24.6小时),我们观察到日、月、星东升西落,昼夜交替,面向太阳一面是白昼,背向太阳一面是夜晚。
地球斜着身体绕太阳公转。自转轴与公转轨道面的垂直方向有23.5。的夹角,于是,太阳在一年中轮流在地球南北纬23。之间直射,于是地球有了四季的变换。当太阳正对地球北半球直射时,就是北半球的夏季及南半球的冬季,反过来,当太阳直射南半球时,南半球转为夏天,北半球进入冬天。地球上大部分地区就有了春夏秋冬的更替、寒来暑往的变化,我们按得到太阳光的多少和昼夜的长短把地球分为热带、温带和寒带,我们中国绝大部分地区都在温带。
2.太阳系中惟一有生命的星体
直到今天据我们所知,地球是惟一有生命的星球。与人类性命攸关的地球到底在哪些地方得天独厚呢?
九大行星中地球距离太阳不远不近。地球是从太阳往外数的第三颗行星。距太阳1.5亿公里,远近适中,吸收阳光适度,既不像水星、金星遭太阳炙烤,又不像外行星被太阳冷落;因而具有适宜的温度,成为孕育生命、繁衍生命的天然温室。
九大行星中惟有地球携带生物所需的一切物质。大多数地球生物需要水和氧气,而地球恰好能自给自足。水覆盖了大半个地球,占7/10,氧气和其他气体混合包围在地球四周,生物们可以随时取用。氧、水和食物不断更生循环,新陈代谢。物质供应便源源不断。
九大行星中,只有地球表面生机勃勃。如果一位外来的太空旅行者,他一眼就会看出,地球比任何邻居都有趣。外面云层翻卷,压强、温度、湿度瞬息万变,时而风雨交加,时而电闪雷鸣,时而又云淡风清。往里看,会发现地球是个潮湿的星球,水面占71%的地面,除此之外,就是岩石组成的陆地,占29%地面。陆地的平均高度比海平面高840米,最大的陆块叫做大陆。大陆表面万紫千红,两极有白皑皑的厚冰壳,赤道上绿郁郁的热带丛林,沙漠中黄沙漫漫,草原上碧草茵茵。降临地球,更会被形形色色的生命吸引住。面积约五亿平方公里,纵深约为三千米的生物圈,它像一层外衣紧紧包裹着地球,厚度虽只有地球的1/4250,然而它对于生命却非同小可,绝大多数的植物、动物,包括人类,就在此栖息、繁衍、演绎着一个个一命的故事,地球因此而富有生气。
地球是人类的摇篮。所有的探测表明,尚没有发现哪里还有一个像地球这样适宜生命生存的星球,地球是宇宙中惟一的“绿洲”,我们在这片绿洲上生活,真是一大幸运!没有理由不好好保护它,并努力发展。
3.地球内部结构推测
今天探测器可以遨游太阳系外层空间,但对人类脚下的地球内部却鞭长莫及。目前世界上最深的钻孔也不过12公里,连地壳都没有穿透。科学家只能通过研究地震波、地磁波和火山爆发来揭示地球内部的秘密。一般认为地球内部有四个同心球层:内核、外核、地幔和地壳。地壳实际上是由多组断裂的,很多大小不等的块体组成的,厚度并不均匀。大陆地壳平均厚约30多公里,海洋地壳仅5~8公里。地壳上层为花岗岩层,下层为玄武岩层。理论上认为地壳内的温度和压力随深度增加,每深入100米温度升高1℃。近年的钻探结果表明,在深达3公里以上时,每深入100米温度升高2.5℃,到11公里深处温度已达200℃。
目前所知地壳岩石的年龄绝大多数小于20多亿年,即使是最古老的石头——丹麦格陵兰的岩石也只有39亿年;而天文学家考证地球大约已有46亿年的历史,这说明地球壳层的岩石并非地球的原始壳层,是以后由地球内部的物质通过火山活动和造山活动构成的。
地幔厚度约2900公里,主要由致密的造岩物质构成,是地球的主体。放射元素大量集中在此,将岩石熔化。故此层可能是岩浆的发源地。地核的平均厚度约3400公里,外核呈液态,可流动。内核是固态的,主要由铁、镍等金属元素构成。中心密度为每立方厘米13克,温度最高可达5000℃左右,压力最大可达370万个大气压。
4.地球的年龄
我们居住的地球,自诞生以来,已有46亿年的历史了。在这漫长的岁月中,地球不断发展变化,逐步形成了今天的地球模样。
地球生命史也长达38亿年,人类则有二三百万年的历史。如果把地球46亿年的演化史比作24小时的话,人类的出现则只有半分钟,这时,我们会看到一幅十分奇异的演变图景。
在一昼夜的最初子夜时分,地球形成。
12小时以后,中午,在古老的大洋底部最原始的细胞开始蠕动。
16时48分,原始的细胞体发育成软体动物、海绵动物和藻类,然后,出现了鱼类。
21时36分,恐龙王朝到来。
23时20分,鳞甲目动物全部绝迹,地球是哺乳动物的天下。
只是到了23时59分30秒,才出现最早的猿人。
人类从原始蒙昧进入现代,在这一昼夜中只有1/4秒。
自然界在极漫长的时期逐步发展起来,人类在其过程中只占了短暂的一瞬间,我们对地球的了解是极其有限的。
事实上,地球是既古老又新鲜的。我们对他既熟悉又陌生。
5.地球在不断膨胀
地球的体积在膨胀。过去一直认为,地球的体积是1100亿立方公里。科学家最新研究表明,地球实际体积要比这个数字大,因为地球在不断地膨胀。地质学家在收集大西洋中脊东西两侧的大量资料时,看到了令人吃惊的一幕:大洋的底面在不断扩大!由于海底火山不断涌出熔岩形成新的地壳,海脊西侧的旧地壳便被向外推移过去,大西洋的东侧海底正在向东移动,西侧海底在向西移动一大洋底部在扩张!海底扩张,导致1910年魏格纳提出大陆漂移理论。他提出,所有大陆在很久以前都一度全部合而为一成超大陆,以后超大陆逐渐破裂,分离形成了北美大陆、格陵兰大陆和欧亚大陆大部分,以及南美大陆、非洲大陆、南极大陆和澳洲大陆。现在的大陆仅是我们地球外层几个巨大板块的最上面部分,板块的边界都是有着剧烈地质活动的地区,火山、地震频频发生,熔岩在这里从地球深处涌上来形成新地壳。两板块碰撞,那里便耸起高大的山脉,同时有强烈地震发生。由于海底扩张,影响地球内部的物质组成,地心的密度逐渐变小,而地球的体积愈来愈大。由于体积的增大,使它自转的速度也降低了。美国科学家威尔斯分析许多珊瑚虫化石,从这种生物坚硬甲壳上的年轮和生长线得知,在3.7亿年前,地球上的一年等于395天,而现在只有365天。据此推论,在2亿年前,恐龙统治着整个世界,当时一年有385天,当时一天仅为23小时。当第一批植物离开水向陆地生根时,距今约4亿年,那时一年有405天,一天只有21.5小时。在原始海洋拥有丰富的无脊椎动物,开始诞生有保护骨骼的脊椎动物时,是距今6亿年前的事,那时,一年不少于425天,一天长仅为20小时。
这应该又是地球每天时间变长的一个解释了,相信不久的将来,地球自转的秘密会全部揭开。
6.地球在不断升温
不仅地球表面的气温在明显升高,而且地核的温度也在大幅度上升。
美国科学家通过金刚石和钻枪模拟地核压力的实验,得出:地核温度为6880℃不仅较以前人们认为的2700℃~3700℃要高几千度,而且比太阳表面的6000℃还要高。同时,经实验表明,大陆漂移的动力热源也来自地核,而不是以前认为的地核上面的地幔。这给科学家研究地球运动的规律提供了新线索。地球是个固体星球,往地球里面看,首先最外面是海洋下7.2公里,陆地上40公里的地壳。地壳下面是地幔,厚度约为2900公里,地幔下是地核,地核的压力惊人,所以温度虽高,仍然是固态。
新计算出的地核温度,让我们意识到地幔和地核之间就像有一个压力锅,绝大部分地核热量不能释放出来,但少量热气可以溢出通道,使地幔慢慢沸腾,整个地幔都在对流。
7.地球的未来命运
日本东京技术学院的一项研究称,地球的海洋将会在10亿年后完全干涸,地球表面的所有生物将会消失,地球的命运将同火星一样。
这项研究的负责人、东京技术学院地球及自然科学教授村山成德在研究报告中指出,海洋与大地板块正逐步下沉进地幔处。地幔是地壳中的疏松岩层,位于地球高热核心(地核)的外层。他说:“根据目前水分消失速度加快的情况来看,地球表面的水大约将在今后10亿年内消失殆尽。”
村山说,这项研究报告以测量地表下温度的实验及2000项旨在计算沉积岩生成时间的学术工作为基础,从而作出有关结论。他指出,地表下100公里深的岩浆因地心逐渐冷却而降温收缩,每年把超过11亿吨水抽进地壳,但只有2.3亿吨被重新释放出来。
报告指出,从7.5亿年前开始,大量海水从外围流向地幔,导致今天这样大陆露出水面。报告称,这样就为大部分大陆为何在7.5亿年前都沉睡海底带来了新的解释。
如果上述理论正确,同时也就进一步解释了那段时期大气中氧的含量大大增加的原因。报告称,在石头上生活的制氧浮游生物,因大陆露出水面而暴露在空气中,释放出大量氧气进入大气层,而充沛的氧气则逐渐孕育出不同的生命形态。
然而村山指出,地球表面的水量自此不断减少,这种情况意味着这个星球上的生物最终将成为历史。
村山表示,所有在拥有水源的星球上生存的生命体,将无可避免地重复历演一在水分完全消失后走向“灭绝”。他表示,这种情况早已在火星上发生过。科学家们估计火星上曾有河流流动,但一直未能了解水源为何消失。
不过,地球终会干涸的“预言”绝不说明地球人类面临所谓“世界末日”。首先,10亿年实在是太漫长了,漫长得令当今世人无法想像;其次,以地球人类的高度智慧,相对于10亿年而言,人类在不到弹指一挥间即能在地球以外找到或创造新的定居点,目前人类所掌握的空间技术就已经描绘了这一蓝图。所以,哪怕真有那么一天地球不再适合人类生存,人类也早已在别的地方繁衍、进化、生息得更兴旺了。说不定,“火星人”也早就搬往别处了哩!
8.50亿年后的地球
太阳从出生到今已50亿岁了,基本属于中年阶段。根据恒星演化阶段分析,50亿年后,太阳走过的路程将是:
太阳一红巨星一白矮星一黑矮星
(体积巨大)(收缩发光)(不发光)
太阳从原始星云诞生到不发光的恒星残骸终其一生,大约要走100亿年的光景。
太阳衰亡过程中,质量越来越小,引力越减越弱。太阳系也就面临着散伙的结局。
太阳的末日当然意味着地球的末日。这不得不让我们顿生惆怅之情,尽管这是50亿年以后发生的。
可能还会发生另一种“不能善终”的结局,就是太阳在中途遭遇灾变。太阳系的离散过程并非简单,它要走过的路可以说是曲折的,也可以说是“风云翻卷”的。大仙女座的星云距银河系190万光年,正以每秒125公里的速度和太阳系靠近,大约45亿6千万年以后,会“碰在一起”。这两支天体大军,恐怕还有一拼,仙女座星云实力强劲,其可见光强度是太阳的20亿倍。
也许由于巨大的引力,俘虏了太阳系,在温度、运动大振荡以后,太阳系成为绕另一个星系转动的恒星系统。
也许,两军对垒,两败俱伤,它们的尘埃合二为一,于是东山再起为新的大星系。
以上都是我们的推测,不管怎样,现在的我们是看不见那一幕的。
我们和太阳系所巡游的宇宙空间,不仅创造了我们,而且使我们生存。尽管我们无法预知这样的巡游将向何方,但相信人类的后代能创造更高的文明,能渡过航程中的急流险滩。即使太阳灭亡,相信人类的后代能驾驭整个地球或是在宇宙空间找到新的绿洲,到达胜利的彼岸!
9.失落的世界
天文学家在1999年7月1日出版的著名科学杂志《自然》中撰文称,在遥远的宇宙边缘,存在着一些不为人知的与地球环境相似的行星,它们被称为“失落的世界”。
科学家们相信,这些行星在太阳系形成初期被摒出太阳系,从而成为宇宙中的游魂野鬼。它们的气候适合而且湿度足够,足以支持生命的存在。
美国加州技术学院行星科学家史蒂文森表示,尽管这些地球的“孪生兄弟”没有像太阳那样的恒星为它们提供热力,但它们的表面很可能有厚厚的氢气层,氢气层中蕴藏着由行星天然放射作用所发出的热量,并使这些微热得以长期保存。
史蒂文森说,这些“被逐者”从太阳系形成过程中所获取的热力,即使经过几百亿年也不会冷却。
史蒂文森强调,科学家们的这一新发现并不是简单的推想,而有一套完整的理论体系。早在数十年前,天文学家们就认为星际空间存在“被逐”的天体,这些天体是太阳系产生时的“副产品。”
在太阳系形成时期,与地球质量大致相同的天体被认为往两种方向发展,一是撞出像木星那样的大行星,二是被更大的行星的万有引力弹射入太空。
史蒂文森关注的是那些被大行星的万有引力拉入太空的天体,这些天体是在数百万年前被摒出太阳系的,也就是在太阳系于大约45亿年前合并之后。
因为在太阳系形成过程中的那一阶段,太空中很可能充满了氢。因此,被释放的行星就可能被氢包围,从而使它们能保留大致与地表相同的温度,甚至使它们也有海洋存在。如果没有阳光,像地球这样的行星内部的放射活动就会使温度只上升到绝对零度之上一点,但是厚厚的氢气层却能防止内热逃逸,从而使被“放逐”的行星保持温暖舒适。
液态的水被认为是与地球生命类似的生物存在所应有的条件,但不是绝对条件。史蒂文森说,那些“被逐”天体上面也可能有火山及闪电,从而使其表面温度可以支持生命,并维持生命长久存在。此外,在这些行星的大气层中,除氢以外还很可能含有甲烷和阿摩尼亚。这一切与40亿年前地球开始有生命的环境相似。
不过,史蒂文森指出,由于这些星球获得的能量只等于地球的1/5000,因此就算有生物存在,它们也会较为低等。
史蒂文森这样描绘这些星球上的景象:“那里并不完全是冰冷黑暗的世界,频繁的火山爆发所喷出的红色岩浆使整个大地呈暗红色,而天空中则布满红云,你在这里可能看不到美丽的星空。”
“失落的世界”理论问世后,引起了极大的争议,因为史蒂文森的论点目前基本上不能得到证实。那些遥远的孤星如果存在的话,也只能发出极少的放射热能或无线电波,以目前的技术而言,地球上的科学家根本无法观察到它们。
地球灾难之谜
我们的地球是在渐变和灾变中演化过来的,渐变是缓慢的变化,是宇宙中任何星体共有的规律,也是地球自身演化的基本规律。但古生物和古地质在短时间发生的巨变现象,用渐变很难解释沧海桑田、生物灭绝等翻天覆地的变化,对地球而言,就是“灾变”。
20世纪80年代以来,宇宙天体碰撞学说风行一时,科学家开始相信,在地球历史中所发生的重大事件都与碰撞密切相关,这些事件的爆发造成了地球环境的灾变,从而导致了生物的大规模的绝灭。这种绝灭又为生物的进一步进化铺平了道路,一些生命消失了、衰落了,另一些生命诞生了、进化了。
1.传说中地球的三次特大灾难
凡是在历史悠久、文化传统丰富的民族之中,总是会流传一些不入典籍的神话传说,这些代代以口相传的古老传说,充满了神奇的魅力。而且,在科学研究中,它们又有一定的参考价值。然而,如何看待一个到处流浪且行将消亡的古老部落留下的传说呢?
这个古老部落就是中美洲印第安人中霍皮斯部落,他们对自己部落的流浪史及宇宙的复杂情况,有着惊人的了解。他们的编年史里,记载着地球的三次特大灾难:第一次是火山爆发;第二次是地震以及地球脱离轴心的疯狂地旋转;第三次就是12000年前的特大洪水。
令人疑惑不解的是,这些传说竟与科学家的某些推测乃至后来发生的事实相吻合。
如休·奥金克洛斯和布朗提出一种假设,认为假如地球两极中有一极的冰覆盖重量突然变大,地球的旋转就会发生颤动,最后便离开轴心狂乱地转动。这与霍皮斯部落的地球脱离轴心的传说不谋而合。可是霍皮斯部落何来这种对太阳系的非凡知识呢?
至于霍皮斯部落的12000年前特大洪水的记载也与事实相吻合。而且,类似的传说也很多,如《圣经》中幸运的诺亚方舟;在印度史诗《玛哈帕腊达》中逃脱洪水灭顶之灾的佩斯巴斯巴达;中国大禹治水的故事;哥伦比亚神话中的在地球上挖洞才免遭被淹死的浓希加等等……
事实上在12000年前,的确发生了一场世界性的特大洪水。那是由于原因不明的气候突变,第三冰期的冰川突然开始融化,使得全球水位上升,淹没了大西洋、地中海、加勒比海及其他地区的陆地和岛屿,形成了海峡。后来,加上海底火山爆发,使部分陆地下沉,因而形成了世界性的特大洪水。
关于这次洪水,许多岩石给我们提供了有力的佐证。十几年前,前苏联科学家在亚速尔群岛北部海水下2200米深处取出的岩石试样,经鉴定是17000年之前在空气中形成的。19世纪,人们在亚速尔群岛的一次海底疏浚工程中,从水下捞出的一些玄武玻璃块,这是一种在大气压力下的空气中形成的玻璃化熔岩。1956年,斯德哥尔摩国家博物馆的马莱斯博士及柯尔勒博士,在北大西洋3600米深处的硅藻上发现了淡水。经研究,2000年前,这里曾经是一个淡水湖的所在地。科学家们还证实,巴哈马群岛被淹部分的岩石,在12000年前,曾经在空气中存在过。
当然,凭以上的证据来证实霍皮斯部落的传说完全属实,尚显不足。假若那部分是事实,那么,那样落后的一个部落何以能有这样的知识?这的确是一个谜。
2.遍体鳞伤的地球
尽管地球上大多数的冲击坑都被自然之手抹平了,或者被海水吞没了,但科学家们还是发现了一百二十多个地球上幸存下来的冲击坑,而且现在每年还在辨认若干新的冲击坑。
亚里桑那陨石坑——亚里桑那陨石坑。是1905年美国工程师、企业家巴林格首先确认是陨石坑的,所以,该坑又名巴林格陨石坑。它不仅大,而且奇特,是当地旅游观光的好去处。坑的直径约1200.米,深约180米,边缘高30~40米,接近为四方形,如此巨型陨石坑,就是你绕周边走一圈,至少也得花好几个小时。形成巴林格陨石坑的是“大铁块”,估计直径达60米,质量约100万吨,在2万年以前以每秒约20公里的速度,冲击地球,发生特大爆炸,从而给地球留下至今难愈的“创伤”。
——南非阿扎尼亚的维列德福盆地。在南纬27。附近,直径达70公里,调查结果表明它大约形成于3亿年以前。
——澳大利亚中部的亨伯里陨石坑群。澳大利亚中部气候干旱,亨伯里地区人迹稀少,这里保存着13个坑穴,其中最大1个是卵圆形,最长直径220米,深12米。亨伯里陨石坑的发现,是1930年11月25日一场流星雨引出来的。
——爱沙尼亚萨莱马岛的卡利湖。在20世纪20年代末,确定该湖是一个陨石坑,直径为110米,深22米。在湖周围0.75公里范围内,还发现有至少6个坑。萨莱马岛位于波罗的海东侧,面积2600多平方公里。在不大的小岛上有陨石坑群,也是很难得的。造成该岛陨石坑群的流星雨爆发在大约3500年前。
——加拿大魁北克省的环形湖。最初是一架美国飞机在魁北克省的昂加瓦地区发现的一个特别圆的小湖,后来,查明是一个陨石坑。直径比亚里桑那陨石大3倍,最大深度超过500米,据估计,陨石坑的年龄不到2亿年。
——我国学者徐道一、严刚等认为太湖是一个陨石撞击坑。
我国也陆续发现一些陨石坑。内蒙河北交界处,多伦陨击坑,直径170公里。吉林九台县的上河湾陨击坑,直径30公里。广州始兴县的陨击坑,直径3公里。在广东新兴县还发现内洞陨击坑,直径达6公里。
——最近也有学者撰文指出四川盆地就是一个巨大的陨石坑。
——科学家还宣称在海底探明有陨石坑,并大胆提出,地球上的许多海洋盆地,甚至是太平洋、墨西哥湾等,也是陨石撞击出来的。不过这种推想毕竟太不符合观测事实。
无论如何,天体冲撞地球,在地球演化中扮演了不可或缺的角色,这是多数科学家公认并认真思考的事实。
几亿年、几万年前的灾难性碰撞,虽然离我们太遥远,但发生在我们眼皮底下的碰撞,不能不引起警惕和深思。
3.地球最危险的敌人
彗木大碰撞作为历史一页已经翻过,留给地球的警示启迪却发人深思:一地球会遇上这种灾难性碰撞吗,可能性有多大?一如果有朝一日遇上了,人类能够战胜吗?——地球这艘宇宙飞船会在这类宇宙交通事故中遇难吗?
像彗星、流星体这样的不安分子,到底有多少?对地球到底构得成威胁吗?在这场角逐中,小行星也是不可缺少的角色。
1801年元旦,意大利天文学家皮亚齐在火星和木星轨道之间发现新行星起,就揭开了人类发现和研究小行星的序幕。从第一颗谷神星、智神星、婚神星、灶神星……整个19世纪,发现400个以上,到了20世纪,小行星的发现愈加频繁。到现在为止,天文学家已发现多达5000颗。
其中已测算出运行轨道并编号的近3000颗。据估计,现代天文望远镜发现的小行星不到总数的千分之几。
虽为数众多,但这些小行星体积和质量都很小。最大的谷神星直径只有770公里,不到月球直径1/4,体积不足地球体积1/450,如果你登上小行星,能一目了然地意识到是在一个行星上,四周越远越向下弯,球形感油然而生。1937年发现的赫梅斯小行星,直径不足1公里,只有泰山的一半高。因此到现在为止,小行星全部聚集成团,充其量只有一颗中等卫星的大小,同大行星的大小相比,真是差得太远了。
这么浩浩荡荡小行星军团,多数都集中行走在火星和木星轨道之间的小行星带上,越出这个范围的极少,但也有少数不老实的“卒子”,沿椭圆轨道运行,远时可以跑到木星以外的空间,甚至跨过土星轨道之外,近时却大踏步走进地球轨道里侧,甚至深入到金星轨道之内,为“近地小行星”,成为太阳家族的不安定分子,很可能是未来对地球的主要“杀手”。
小行星近地小行星轨道偏心率一般比较大,从它与地球之间距离来说,最近时一般几百公里至5000万公里,少有贴近到百万公里的。1937年10月小行星赫姆,在地球外80万公里附近掠过,只相当于月地距离的两倍,1989年3月,也有一颗小行星飞到距地球75万公里的位置,又远离我们而去,从辽阔的宇宙空间尺度来看,说它们与地球近在咫尺,也许并不夸张。这么多小行星在地球附近空间穿来穿去,确实让人捏一把汗的。
4.地球遇上灾难性碰撞的可能性有多大
根据专家的看法,直径大于1公里的小行星以及超过600米的彗星,原则上都有可能成为地球的潜在敌人。据天文学家计算,目前宇宙中,直径为1公里的“危险分子”大约1200~2000颗,太阳系中,直径100米的彗星达100万颗,潜在威胁很大。
那么近地小行星与地球碰撞几率如何呢?各方面估计不尽相同,出入也大。有人估计,平均几十万年或几千万年才发生一次,这对地球46亿多年的漫长岁月而言,可以用“司空见惯”来形容了。
——每年都发生的可能性50万分之一。
——今后100年的可能性10万分之一。
一—人的一生中的可能性20万之一。
像彗木碰撞每1000万~8000万年有一次。
日本吉川真通过分析,直径为1公里以上小行星撞击概率12万年一次,今后2600年间,有五六个小行星处于和地球较为接近的状态,最近是相距15万公里,约为月地距离一半。
所以,所谓杞人忧天不无道理,所谓天地冲撞也并不是危言耸听。应唤起天文学家和公众注意。
目前,从这一角度看,就算是百万分之一的几率,一旦小天体突袭地球,人类应抢先预报,测算轨道。对此,中国天文学家通过传媒公布了科学预测:未来100年之内,地球可相安无事,北京天文台研究员李启斌和同事经研究,他们说到21世纪会有小行星三度“接近”地球,第一次是编号4179的小行星于2004年9月29日在距地球150万公里处一擦而去;第二是编号2340号的小行星于2069年在距地球100万公里处与地球照上一面,再于2086年重新来到距地球105万~110万公里的地方拜会地球。
而人类可能会采取拦截、击毁、改变轨道等方法保卫地球家园,使其不至在地面造成巨大的危害。
总之现代的地球人不会坐以待毙,等待灭绝。人类有能力保护自己!
5.防范地球遭撞击之策略
设想未来某一天,一个巨大的天体向地球飞驰而来,人们该采取何种措施呢?小天体撞击地球已经是一个非常现实的问题。
科学家们比较一致的认识是:对地球威胁最大的是那些数以千计的近地小天体。它们主要是小行星、彗星以及它们抛洒在轨道上的碎块,此外还有流星体等,它们是人类的天敌,要随时监视它们,想尽一切办法控制它们,决不可掉以轻心。
我们要做的工作是:——建立小天体档案,把所有直径大于1公里的近地小天体的全部数据编制成观测表,登记在案,加强观测和监视。——筛选出有危险“企图”的近地天体,及时探讨如何有效预防和拦截措施。——建设“空间警戒网”。准备在全球范围内建立6架专用于小天体观测的天文望远镜。望远镜口径不小于2米,首先寻找和监控可能在下个世纪“骚扰”地球的近地天体。—研究和实施拦截、击毁、改变小天体运动轨道的高超技术。办法是:给小天体一个垂直于它运动方面的横向速度,这个天体就不会再按“危险历程”运行了;也可以采用爆炸的形式打掉小天体,但也有科学家不赞同此做法。——重要的是给出近地小行星的预警时间,使人类有可能作好充分准备来避免。
进行这项工作绝非一朝一夕之功,它需要唤起全世界的注意,集中全人类的智慧,参与到保卫地球的行动中来。
1993年4月,天文学家们特意在意大利的埃里斯召开专门国际会议,共同讨论了小天体可能撞击地球的问题。会议通过并发表了《埃里斯宣言》,受到了很多国家和组织的重视和关注。
防卫策略之一:使其偏离原轨道
防范空间来犯者,首先测定潜在撞击物体的位置并掌握他们在地球附近的活动。只需一个很小的冲力,就可改变天体的运行速度,即可使小天体偏离原来的轨道,它们就不会同地球相撞,使其在冲击地球前几十年就推出原来的轨道。改变天体的速度,可以通过改变其质量来实现。具体办法有二:
①激光束。通过一种巨大的激光装置,它能把极大能量投射到危险天体一侧。激光束使被投射一侧表面温度急剧升高,使它裂开并最终分离出来,这样就减少了天体质量,从而改变其运动速度和轨迹。当然这种技术要求,目前实难达到。
②质量转移器。想法在危险目标上安装一台质量转移器,让其在上面不断挖掘矿物,并不断抛入太空并持续数年或数十年,最后达到减小其质量和改变其轨迹的目标。
当然,这种机械任务对目前来讲,实属难度太大。
防卫策略之二:在目标上空引爆核弹
该措施是在目标物上空几百米处引降一枚核弹。可使用一个巨大的俄国发射装置装上美国核弹头的拦截导弹射向目标上空。
该办法的原理同前面讲到的“激光束”一样,炸弹的能量使目标物一侧急剧升温使之分裂。
科学家们计算了各种可能性,其重量达到1万吨(可偏转1公里直径的物体),大到1000万吨(可偏转10公里直径的物体)。这种技术被认为是最节能的,使潜在杀手发生偏斜的手段。
防卫策略之三:粉碎来犯者
想避免宇宙大碰撞,看来最有效的办法是摧毁来犯者。但是,严重的问题是这类爆炸势将不可避免地产生巨大的、无法预测的碎片。为了摧毁撞击物,爆炸必须大得使每个碎片小于10米,以确保它们在地球大气层中全部烧光。想要取得效果最大的爆炸,最好的办法是把爆炸物深深地置于撞击物的内部。这种技术要求性能良好的深埋装置(目前尚未发展这类产品),也需要炸毁天体所需的巨额能量。一枚百万吨级的核弹头能摧毁一个750米直径的球体,10亿吨级的核弹能摧毁一个7公里直径的物体。与偏转办法相比,粉碎行动不仅危险得多,所耗能量之大也无法比拟。
防卫策略之四:“以毒攻毒”方案
此方案,又称“灵巧峰峦”计划。
这一计划堪称是争议中的星球大战计划“灵巧卵石”的老大哥。它建议把体积很小的小行星准确地引入地球轨道,用它们攻打一颗较大的小行星。这一办法纯属异想天开,但尚未经受过认真研究。
陨石曾毁灭地球吗
近日,英国科学家向政府提交了一份报告,建议政府必须积极努力地采取预防措施,防止来自外太空的陨石撞向地球。
为研究被称之为“近地球物体”(Neo’s)与地球相撞的可能性而成立的一个特别工作小组称,来自太空陨石的威胁并不是科学幻想,而是一项必须严肃对待的事情。这项报告是由为几家太空机构和政府研究协会工作的哈里·阿特金森和英国前大使克里斯宾·蒂凯尔以及伦敦学院戴维·威廉姆斯教授联合发表的。
这项报告发表的内容与将要掠过地球的2000RD53小行星的情况有关,这颗行星距离地球的距离是月亮与地球距离的12倍。尽管这颗“太空巨石”不会撞向地球,但这颗直径在300到400米的行星会在“极近”的距离掠过地球。这应该是特别工作小组结论中最重要的部分。
天文学家最近预测说,大约会有一千颗直径在一公里,或者更大的行星沿着它们的运行轨道掠过地球。
大约六千五百万年前,一个直径10公里的行星撞在地球上,导致了恐龙的灭绝。但是,到目前为止,还没有人因为陨石的撞击而死亡。然而,科学家称,来自太空陨石的威胁可以说是我们必须认真考虑的问题了。
科学家们估计,大约每1万年就有一颗直径100米、相当于百万吨级炸弹的太空物体撞向地球。每10万年就有一颗直径1公里大小的太空物体撞向地球。
这次的报告向政府提出了14项建议,其中包括:1.敦促国际社会就此问题作出努力。2.提高对外来陨石的预测能力。3.预估风险及事情发生后的后果。
尽管陨石的坠落会给地球带来毁灭性的灾难,但科学家们对它本身的研究的热情依然不减。美国航天局的一位科学家宣布,30年前坠落在澳大利亚的一颗陨石中含有石化的微生物。
当地媒体报道说,科学家使用新的技术在陨石中发现了这种石化的外星生命,这颗陨石的年龄为46亿岁,是1969年坠落在默奇森的维多利亚镇的。
马歇尔航天中心空间生物学小组的负责人理查德·胡佛教授对墨尔本的《先驱太阳报》说,他认为这种微生物是能够在极端环境中存活的细菌。
他说,生物有可能先是在太阳系中别的什么地方进化,然后才随着陨石来到地球上的。
他说,另外一种可能是,一颗陨石在撞击地球之后把尘埃抛到了太空中,此时穿过这些尘埃的小行星或者彗星有可能会沾染上一些尘埃。
采用电子显微镜拍摄的这块陨石的照片表明,这种“外星生命”在结构上与生活在温泉或者南极洲冰盖下的微生物相似。
他说:“在默奇森陨石中有大量的微生物化石。如果我们是在地球的岩石中发现这些东西的,那么整个科学界都会认为这无疑就是微生物的化石。我个人认为这是生命起源于陨石的强有力的证据,我们找到了细胞壁的证据,这些微生物与蓝细菌和紫硫磺细菌相似。”
胡佛说,现代技术使科学家能够区分陨石样本中近期的生物污染和真正的微生物化石。
美国航天局目前正在研究其他6块陨石,胡佛认为这些陨石中都含有微生物。
地球成因之谜
关心我们这个地球,并热爱它的人,难免会提出这样的问题:我们生活的这个地球是如何形成的?具有了一定科学知识的当代人,当然不会满足上帝“创世说”这样的答案。实际上,早在18世纪,法国生物学家布封就以他的彗星碰撞说打破了神学的禁锢。然而,人们也许还不知道,随着科学的进步,关于地球成因的学说已多达十多种,它们主要是:
1.彗星碰撞说。认为很久很久以前,一颗彗星进入太阳内,从太阳上面打下了包括地球在内的几个不同行星。(1749年)
2.陨星说。认为陨星积聚形成太阳和行星(1755年,康德在《宇宙发展史概论》中提出的)。
3.宇宙星云说。1796年,法国拉普拉斯在《宇宙体系论》中提出。认为星云(尘埃)积聚,产生太阳,太阳排出气体物质而形成行星。
4.双星说。认为除太阳之外,曾经有过第二颗恒星,行星都是由这颗恒星产生的。
5.行星平面说。认为所有的行星都在一个平面上绕太阳转,因而太阳系才能由原始的星云盘而产生。
6.卫星说。认为海王星、地球和土星的卫星大小大体相等,也可能存在过数百个同月球一样大的天体,它们构成了太阳系,而我们已知的卫星则是被遗留下来的“未被利用的”材料。
在以上众多的学说当中,康德的陨星假说与拉普拉斯的宇宙星云说,虽然在具体说法上有所不同,但二者都认为太阳系起源于弥漫物质(星云)。因此,后来把这个假说统称为康德——拉普拉斯假说,而被相当多的科学家所认可。
但随着科学的发展,人们发现“星云假说”也暴露了不少不能自圆其说的新问题。如逆行卫星和角动量分布异常问题。根据天文学家观察到的事实:在太阳系的系统内,太阳本身质量占太阳系总质量的99.87%,角动量只占0.73%;而其他九大行星及所有的卫星、彗星、流星群等总共只占太阳系总质量的0.13%,但它们的角动量却占99.27%。这个奇特现象,天文学上称为太阳系角动量分布异常问题。星云说对产生这种分布异常的原因“束手无策”。
另外,现代宇航科学发现越来越多的太空星体互相碰撞的现象,1979年8月30日美国的一颗卫星P78—1拍摄到了一个罕见的现象:一颗彗星以每秒560千米的高速,一头栽入了太阳的烈焰中。照片清晰地记录了彗星冲向太阳被吞噬的情景,12小时以后,彗星就无影无踪了。
1887年,也发生了一次“太空车祸”,人们观测到一颗彗星在行经近日点时,彗头被太阳吞噬;1945年,也有一颗彗星在近日点“失踪”。
前苏联天文学家沙弗洛诺夫还认为,地球所以侧着身子围绕太阳转,是地球形成1亿年后被一颗直径1000千米、重达10亿吨的小行星撞斜的……
既然宇宙间存在天体相撞的事实,那么,布封的“彗星碰撞”说的可能性依然存在,于是新的灾变说应运而生。
今天,地球起源的学说层出不穷,但地球是怎样形成的,仍是一个谜。
地球转动之谜
众所周知,地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转,同时又绕地轴自转。因为这种不停的公转和自转,地球上才有了季节变化和昼夜交替。然而,是什么力量驱使地球这样永不停息地运动呢?地球运动的过去、现在、将来又是怎样的呢?
人们最容易产生的错觉,是认为地球的运动是一种标准的匀速运动,否则,一日的长短就会改变。伟大的牛顿就是这样认为的。他将整个宇宙天体的运动,看成是上好发条的机械,准确无误,完善无缺。
其实,地球的运动是在变化着,而且极不稳定。根据“古生物钟”的研究发现,地球的自转速度在逐年变慢。如在4.4亿年的晚奥陶纪,地球公转一周要412天;到4.2亿年前的中志留纪,每年只有400天;3.7亿前年的中泥盆纪,一年为398天。
到了亿年前的晚石炭纪,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天。天体物理学的计算,也就证明了地球自转正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用的结果。
石英钟的发明,使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动,发现在一年内地球自转存在着时快时慢的周期性变化:春季自转变慢,秋季加快。
科学家经过长期观测认为,引起这种周期性变化,与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外,地球内部物质的运动,如重元素下沉,向地心集中,轻元素上浮、岩浆喷发等,都会影响地球的自转速度。
除了地球的自转外,地球的公转也不是匀速运动。这是因为地球公转的轨道是一椭圆,最远点与最近点相差约五百万千米。当地球远日点向近日点运动时,离太阳越近,受太阳引力的作用越强,速度越快。由近日点到远日点时则相反,运行速度减慢。
还有,地球自转轴与公转轨道并不垂直;地轴也并不稳定,而是像一个陀螺在地球轨道面上作圆锥形的旋转。地轴的两端并非始终如一地指向天空中的某一个方向,如北极点,而是围绕着这个点不规则地画着圆圈。地轴指向的这种不规则,是地球的运动所造成的。
科学家还发现,地球运动时,地轴向天空划的圆圈并不规整。就是说地轴在天空上的点迹根本就不是在圆周上的移动,而是在圆周内外作周期性的摆动,摆幅为9″。
由此可以看出,地球的公转和自转是许多复杂运动的组合,而不是简单的线速或角速运动。地球就像一个年老体弱的病人,一边时快时慢、摇摇摆摆地绕日运动着,一边又颤颤巍巍地自己旋转着。
地球还随太阳系一道围绕银河系运动,并随着银河系在宇宙中飞驰。地球在宇宙中运动不息,这种奔波可能自它形成时起便开始了。
就现在地球在太阳系中的运动而言,其加速或减速都离不开太阳、月亮及太阳系其他行星的引力。人们一定会问,地球最初是如何运动起来的呢?未来将如何运动下去,其自转速度会一直变慢吗?
也许,人们还会问,地球运动需要消耗能量吗?若是这样,所消耗的能量又是从何而来?它若不需消耗能量,那它是“永动机”吗?最初又是什么使它开始运动的呢?存在着所谓第一推动力吗?
第一推动力至今还只是一种推断。牛顿在总结发现的三大运动定律和万有引力定律之后,曾尽其后半生精力来研究、探索第一推动力。
他的研究结论是:上帝设计并塑造了这完美的宇宙运动机制,且给予了第一次动力,使它们运动起来。而现代科学的回答是否定的。那么,地球,乃至整个宇宙的运动之谜的谜底究竟是什么呢?
地球内部之谜
怎样才能了解地球内部的情况呢?最好的办法,就是钻到地球里头看一看,就像法国科幻小说作家尼尔纳写的《地心游记》那样。可惜科幻小说毕竟代替不了现实,到目前为止,人们还没有能力自由自在地钻到地球中心去活动。
按照目前的科学技术水平,我们采掘的矿井,最深能达到一两千米。我们的钻井一般深度也只有三五千米。为了特殊的目的打的超深钻井,最大钻探深度也不过万米左右。
可是,地球的半径有多少呢?足有六千三百多千米!对于六千多千米半径来说,一两千米、最多十千米的深度,就像我们吃苹果时,用刀子划破了的薄薄的苹果皮。苹果皮自然不能代替整个苹果,所以我们今天的的确确无法清楚地知道地心深处到底是什么。
当然,人们也不是对地球一无所知。因为地球总是每时每刻在活动。人们运用已经掌握的知识,对许多来自地下深处的信息进行分析判断,可以推测出地下大概的情形。
地球上的火山活动告诉人们,地下有炽热的岩浆。人们还根据已经流到地球表面上的岩浆,把地下的岩浆分成含硅酸盐比较多的酸性岩浆和含硅酸盐比较少的碱性岩浆。但是,岩浆来自于地下并不是很深的地方,最多也不过几十到几百千米。那么再深的地下是什么呢?
科学家们又找到另一种了解地下情况的武器:地震。
我们知道,一年之内地球上大震小震不断。地震时产生的地震波可以在地下传播很远。地震波在地下传播时,传播速度与地层深度有一定关系。人们发现,地球内部有两个引起地震波变化的深度。一个在地下33千米处,一个在地下2900千米处。在对千米深处,地震波传播速度突然加速;到地下2900千米深处,地震波速度突然下降。
为什么地震波传播速度会发生变化呢?原来,地震波传播速度的快慢与通过的物质状态有关。如果是在固态物质中传播,速度就低;如果在液态物质中传播,速度就快些。据此,科学家判断,在地表33千米以内,一定是固态的物质,就是我们可以看得见的各种各样的岩石,科学家称这一层为“地壳”。由33千米到2900千米,地震波速度与在地壳内的传播速度相比明显加快。科学家推断,这里可能存在着一种近似于液态的岩浆物质,科学家称这一层为“地幔”。当地震波传到地下2900千米以下,一直到地心,地震波再次减慢。于是科学家推测,这一部分可能又变成固态物质,科学家把它称为“地核”。就这样,地球划分出地壳、地幔、地核三个圈层。
打个不怎么恰当的比方,地球就好比一只鸡蛋,有蛋壳、蛋清和蛋黄三部分。虽然谁也没有亲眼看到地幔和地核到底是什么模样,但是,这种判断是有充分的科学根据的,因此,得到科学界的普遍认可。
人们早就知道,地下温度较高,每往下100米,地温要增加3℃。到15千米以下,温度增加速度变慢;到了6300千米的地心,地温要达到3000℃以上。不但地下的温度特别高,而且压力还特别大。有人估计,如果以地面大气压做标准,地心的压力要达到300万个大气压以上。当然,这些数据都是科学家们的推测,不一定那么准确,但是,地下是一个高温高压的环境大概不会有问题。
再一个问题要回答的是,地球内部都是由什么元素组成的。
今天,我们在地球上已经发现有一百零几种元素。实际上,这些元素在地球里并不是平均存在的。有的元素特别多,有的元素特别少。以地壳(地壳研究得比较清楚)为例,氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛这10种元素占去了地壳99%以上。其余的八九十种元素只不过占1%以下。在上面提到的10种元素中,氧的含量最多,占地壳总量的近一半。其次是硅,占地壳的四分之一强。再次是铝,占地壳的十三分之一。这三种元素占去了地壳总量的80%。
那么,地壳以下都有些什么东西呢?是不是与地壳的元素分配完全相同呢?应该承认,我们对地下的物质组成知之甚少。人们大致可以这样估计:在地幔层,氧和硅的含量会比地壳有所减少,铁与镁的成分有所增加。在地核部分,大概铁与镍有明显增加,所以有人把地核又叫做“铁镍核心”。
所有这些说法都没有得到进一步的证实,只停留在假说阶段。
地球生命起源之谜
不仅是科学家,包括许多普通人在内的人类,自始至终最感兴趣的一个问题是:在我们这个生机勃勃的地球上,所有的生命是怎样开始的,是地球固有的还是外来的呢?
关于这个问题,科学界到目前还未有一致的说法。不过,科学家相信地球上最初的生命,不论它是什么,都一定具有繁殖下一代的能力,而这个最初生物懂得把有关自己的信息资料,以遗传形式传给下一代,把生命延续下去。
关于地球生命的起源,有两种假说,一种认为原始生命是原始地球上产生的。进化论学派生物学家认为35亿年前岩石形成时期的一种单细胞细菌,是人类的祖先。这种“原始”生物的构造也相当复杂,它拥有DNA的BNA两种基因,并由蛋白质、脂类和其他成分组成。令人怀疑在这“原始”生物出现以前,另有一种构造更简单的生物存在。
1953年美国大学生斯坦利·米勒的实验证明,生命的单位氨基酸能从几种简单的化合物中得到。从而使生命的“地球产生说”几乎成了定论。但根据近15年的见解,原始大气不是“还原型”的。米勒的实验很难合成生命的基本素材——氨基酸。
人们一直相信,地球上的生命最早是从海里诞生的,也就是说,生命起源于水。然而在20世纪80年代初,西方有些科学家对四十多亿年前地球上最早出现的第一批生命(即原始生命)的起源问题,提出了一种新的看法,引起了科学界的注目。这种新看法用一句通俗的话来说,就是“生命是从火里诞生的”。
按照过去地质史学界长期以来的传统说法,在地球形成的初期(距今35亿~36亿年前),由各火山口喷出的炽热的二氧化碳气体,在大气层中筑成了一个相似于温室的气墙,它吸收了太阳的热力,把热力凝聚在地球的表面上,因此,在地球诞生后不久的那些岁月里,由于地球表面的温度高达540℃左右,所以那时绝对不可能有任何生命的存在。直到地球表面的温度逐渐降低之后,生命才开始孕育生长。可是,有些科学家近年对上述说法提出了怀疑和挑战。
据1981年8月3日《新闻周刊》和1982年第5期美国《读者文摘》发表的文章报道,美国的圣海伦斯火山于1980年爆发时,释放出来的高温和喷发出来的有毒化学物质,杀死了附近苏必利尔湖中几乎所有的生物。但是,令人惊奇的是:美国俄勒冈州大学的科学家们却在该湖中发现了一些微生物,它们非常类似四十多亿年前地球上最早出现的第一批生命一原始微生物。该大学著名的微生物学者约翰·贝洛斯说:“火山喷发释放出的酷热能够将一些最基本的原始气体变成蛋白质和其他分子。”一这是地球上最早产生生命的第一步。
火山爆发把一些金属和硫倾散在苏必利尔湖中,使湖内淤积了大量的金属和硫磺,并把火山口里表面覆盖着硫磺的岩石加热到194℃——这恰好是一些奇怪的细菌能够繁衍的适当条件。该湖里的微生物用它们多孔的“皮肤”吸收养料,包括铁、锰、氨、硫、碳等。这些微生物是厌氧的,它们根本不靠氧气生存。据一些科学家推测,地球上最早出现的第一批生命一微生物,就是厌氧菌,也是不靠氧气生存的。这一推测和20世纪80年代于加拉帕戈斯深海火山口周围发现的水下微生物是一致的。
另一些科学家不赞成生命原自地球本身说。
火山星体科学家们怀疑生命的起源来自星际空间,理由是在月球表面或火星的火山口,都可以找到不少有机合成物。早在19世纪初,人们已在陨石上找到有机分子,它们是有机合成物诞生的重要因素。这种观点认为:地球生命来源于宇宙,陨石是载着生命种子的星际“飞船”,地球上最初的生命就是由陨石送来的。日本电气通信大学的中川直截大胆地提出一种新设想,生命的基本物质诞生于漂浮在宇宙的尘埃上,掺杂在宇宙尘埃上的氢等受到放射线的照射,发生反应,形成氨基酸等复杂有机物。它们随陨石进入地球,形成生命的母体。如果这种见解是正确的话,那么昔日被人笑为幻想的生命地外说又死灰复燃了。
不过,持原始生命产生于地球本身观点的科学家们认为,这些星体上的有机物,迁居地球的机会绝无仅有,因为它们降落地球时产生的高温,足以把整个海洋蒸干,令地球成为不毛之地,任何生物也无法在其上生存。由此看来,两种见解都有难以服人的缺陷,两种见解至今还在不断完善,不断争论之中。
据2000年7月23日《大河报》报道,美国和欧洲的一些天文学家,目前仍在讨论这样一个问题。生命是否起源于火星而非地球,地球上的生命是否是由陨石带来的?
芬兰研究人员毛利威尔托嫩在给美国天文学会的一份报告中指出,近来的天文观察和实验结果,使得有关的科学家们越来越相信,我们地球人的祖先,很可能是来自火星的“火星人”。
当前,大多数科学家都认为,生命源于一个类似现代的细菌那样的“先祖”。这个细胞后来进化为植物、动物和人类等各种生命形式。传统的观点认为,地球上第一个这样的细胞出现在35亿~38亿年之前。
然而,一个由10位来自欧美国家的天文学家组成的专家小组最近提出,比地球小,并且离太阳更远的火星,早在地球冷却前,就已经适合生命的存在。这个小组中的来自瑞典皇家技术学院的资深学者米莱考斯基说:“火星先于地球出现生命,我们人类的祖先很可能是某种形式的‘火星人’。”
许多科学家还认为,如果生命形式真的起源于火星,那么,这种生命形式是很容易到达地球的。因为火星陨石是由彗星或小行星撞击火星表面造成的。这种撞击足以将火星表面的携带微生物的岩石抛到火星引力之外的地方。他们估计,虽然只有不到1%的这类岩石到达生命起源—ALH84001火星陨石中的“微生物化石”地球,但它们已经足以将生命的种子传到地球上来。证明这一观点成立的关键在于论证火星上是否存在着或存在过生命。而论证火星上存在生命,就必然论证火星上是否存在水的问题。
二十多年前,从美国“海盗”号飞船登陆火星时起,科学家就得出结论,火星在距今二三十亿年前可能遭遇过特大“洪灾”,但其引发“洪灾”的水源却不得而知。据“火星探路者”发回的观察结果表明,火星南北两极冰盖宽1200千米,长约30千米,面积比美国得克萨斯州还要大,但只及地球上格陵兰冰盖的一半,是地球整个南极冰盖的4%。研究人员认为火星两极冰盖中含有的水能够填满火星上的一个古代海洋。但有些科学家的观点不一致,认为火星冰盖中水分有限,火星表面上纵横交错的沟渠不太可能是水流冲刷所致。火星北极地区有一个很深的盆地,据推测是由小行星撞击形成的,冰盖就位于该盆地中。但2000年年初,英国科学家对火星“洪灾”又给出了新的解释,他们认为洪水很可能由火星地表下的火山运动所引起。他们建立数学模型并进行模拟分析,得出结论认为,炽热的火山岩浆可能融化火星地下的冰冻层,产生大量的水源,从而引发火星地表洪水泛滥,洪水最终在火星地表深处重新冻结,有一部分可能重新渗入地下。
水是生命之源。有水的地方,便有可能存在生命。寻找火星上的生命,人们渴望得到答案。1996年8月,NASA的科学家对一块名叫“阿兰山84001”的火星陨石进行了分析,它是从南极冰盖中发现的。他们认为这是火星与小行星发生碰撞时产生的碎片,在太空中游荡数百万年后,于几年前落到地球上,认为这块陨石是由古代火星细菌形成的。岩石中的氯是由微生物或其他生命沉积而成的,但是美国加利福尼亚大学的化学教授对此提出新的质疑,认为陨石中的氯元素与大气中的氯元素的化学特征相同,而与水中的氯元素不同。不过,从火星上有水的证明已充分说明了火星上生命的存在可能了。
科学家们也指出,还存在有另一种可能性,这就是生命起源于地球,然后传播到火星。可是出现这种可能性的机会不大,因为地球陨石是很难击中离太阳系中心较远的一颗较小的小星球的。
据英国《新科学家》2000年7月刊载的文章,英国皇家气象学会千年会议上,美国的科学家提出了一新假说,地球高层大气中的微小水滴具备形成复杂有机大分子的条件,生命也可能诞生于这些水滴之中。这一观点虽然与火星生命说、陨石说不同,但却有力地支持了地球生命来源于地外的学术观点,解决了有机物在降落地球时被高温所毁的理论缺陷。
长期以来,人们一直认为海洋孕育了所有的原始生命。然而美国科学家却认为不尽然,他们大胆假设部分地球生命乃“横空出世”。
美国专家对大气中悬浮的微小水滴进行研究后发现,其中近一半杂质是有机物。这些有机物是随水一起从海洋中蒸发起来的,它们在水滴周围形成一层有机物薄膜。这些尺寸仅有几微米的水滴在同温层中可停留一年之久,在此期间它们会彼此融合,并与其他悬浮微粒相结合,使水滴中的杂质越来越多、越来越杂。
随着水的蒸发,水滴中的有机物浓度越来越高。在强烈阳光的照耀下,这些有机物可能发生化学反应,使简单的有机分子结合成复杂分子。原初的DNA(脱氧核糖核酸)和蛋白质也许就是这样形成的。此外,当水滴因彼此融合而变大,最终落回海洋之中时,海水中的有机物可能在它周围形成另一层薄膜,与原来的薄膜共同构成一个双分子膜,其结构与生物细胞膜类似。科学家说,这或许可以成为细胞膜起源的新解释。
地球人类的起源之谜
人类的祖先是谁?很多对人类历史感兴趣的人,都想知道答案。20世纪90年代中期,美国《发现》杂志列举了现代世界十大科学谜团,人类的起源即是其中之一。
其实,探索人与猿之间的空白的过渡环节也一直是现代人类学家的热门话题,化石研究者与分子生物学家之间关于何时出现人类的争论时起时伏。
古生物学家认为,2000万年以前,我们的祖先就不再属于灵长类动物了。新一代的分子生物学家却认为这种观点是错误的,他们在比较了人和猿身上的蛋白质、血和脱氧核糖核酸的样本后,得出结论,认为不到500万年前才出现真正的人类。前些年,科学家们在中国发现了至今最为完整的腊玛古猿的头盖骨,这是一种1500万年前的类猿动物,根据以往发掘的零碎化石,许多人曾相信这是人类最早的一个祖先,但是科学家们对这次的新发现作了进一步的研究,认为这更可能是现代猩猩的始祖,从而推翻了早先的结论。
许多古生物学家和遗传学家一致公认,1976年在埃塞俄比亚发掘的370万年前的南猿“露西”是人类的始祖,但“露西”是不是一种畸形的猿类或是人类与猿类交配的后代呢?是人类源于类猿动物,还是现代猿类以人为始祖呢?
以往,人们发掘欧洲猿人的骸骨,认为他们是现代欧洲人的祖先,其后又发掘亚洲猿人,也顺理成章地认为现代亚洲人是他们的后代。这种说法在1987年受到来自加州大学的生化学家们的攻击,已经站不住脚了。
加州大学的这几位生化学家以基因而非骸骨作为立论的根据。他们认为在非洲,确有两族人居住过,其中猿人一族因种种原因未能延续其后,而另一族向外迁出的,则是人类的祖先。这是由于他们不自相残杀,所以,具备成为人类祖先的条件。
这几位加州生化学家研究粒线体内的DNA。粒线体是细胞能源的制造工厂,每个人体细胞都含有它。这种粒线体里的DNA,不易混合,并会由一代累积遗传给下代,研究粒线体的DNA,可说是迫寻人类起源的一个可靠方法。从考查不同人种妇女的粒线体DNA,发现累积DNA最多的妇女是来自非洲。由此说一小部分非洲人口,衍生成为今天各种肤色的人种。
此番论调似乎已为人类祖先属谁的问题找到了答案,不过,华盛顿大学遗传学家坦普尔曼教授则认为,上述理论值得商榷。坦普尔曼教授认为加州生化学家的分析技术尚未完善。
因此,人类的祖先是谁,仍然是个谜。然而,如果这里告诉你,中国乃至世界人类最早发源于中国鄂西长阳的朱栗山,不仅你,可能连全球的学者都会瞠目结舌:这不是天方夜谭么?
地处鄂西的长阳山,峰峦起伏,溪流纵横,八百里清江横贯东西。山中种类繁多的古生植物郁郁葱葱,成千上万的岩壑洞穴穿山连谷。
1956年7月,长阳县一些农民在附近溶洞中挖到大量“龙骨”,其中有一块上颌骨化石,并附有两枚牙齿。经鉴定,这块上颌骨化石竟是古人类化石。此事惊动了中外科学界人士。
1957年2月,中国人类考古专家贾兰坡等来到钟家湾山洞中进行发掘、考察,又挖出了一枚臼齿。长阳人的发现,说明长江流域以南的广阔地带同黄河流域一样,也是中国文化的发祥地,是华夏民族诞生的摇篮。
同年,著名民族研究专家潘光旦教授等也来到了长阳考察。他们认定史料中提及的巴人发祥于夷水(清江)。然而,“长阳人”与巴人又是什么关系呢?
1980年,张希周通过考察发现,很(音狠)山与史书记载的难留山十分相似。为研究很山是否是武落钟离山,张希周先后21次来到假山一带考证。很山魁头岩下有两个洞穴,一赤一黑。张希周突然想到《山海经》中有月母子国的记载,这个“国”不是国家的国,而是角落的“角”的演变。那么,这赤穴、黑穴是否就是远古人类生育后代的生育洞?
1981年3月,张希周等再次爬上假山,这次,在魁头岩西角又发现了一块约十五千克重的石板,上面有人工凿的“1”“11”“111”“人”等多种文字符号。联想到很山对岸故仓坪一带发掘的磨制石斧、石锛、石铲等大量文物,说明这块地方始终有人类生息、繁育。张希周脑海里映出了古代巴人的一幅幅生活画面。
1981年,张希周乘上木船,前后进行了12次乘船试验,他得出结论,清江北岸是巫灵山,石壁陡峭,连拉纤的路也无法找到,南岸也是高山大岭。在古代,这里都是原始森林,虎狼成群,蛇蝎遍布。那么,巴人大迁徙应该是西上,而不是东下。巴人发源于清江,但他们恃强挟勇,不安于清江,要开辟新“大陆”,扩大生存空间。痴迷于巴人研究的张希周发现神话传说与现实情况有许多巧合。
朱栗山南方有地名“古宿坪”,因这里有一枭(音硝)洞,洞中缝隙处有人类堵漏“做窝”的痕迹,似有远古人类居住过,揭开了古代“有巢氏”巢的所在。盘与古联文,是为盘古,如此推论,盘古是地名,而不是人名。
查遍朱栗山诸峰巅的小地名,都与“天”有关,或叫“天坑”,或叫“天堰”、“天池”、“天水”、“天头”,一些山顶是不是古人的“天”?也许上了山顶,便称为“开天”。
张希周在山顶发现了大量石刀、石镰,比山下文物要进步1.8万~2万年。无怪乎,古书称盘古氏1.8万岁这是历史起初记录,看来“盘古开天”是这里人类发展到原始社会末期的一段神化了的故事。
18万年前的古“长阳人”只是“朱栗山人”的晚期人类了。按此推论下去,人类不就起源于朱栗山吗?
当然,这些中国的考古学家们的研究和推论,没有脱离骸骨的立论根据而进入基因研究,但是现在随着人类基因草图的完成,所谓的“朱栗山人”、“长阳人”是否可说是人类的祖先,迟早是可以破解的。但是可以肯定,“朱栗山人”和“长阳人”,起码在一定阶段内可以说是华夏民族的祖先,这一条是不会错的。
地球的水源之谜
浩瀚无垠的海洋似乎是永远也不会干涸的。但是,海水为什么不会干涸?大海里的水为什么总是那么多呢?
据估计,全世界海洋的总水量有13.7亿立方千米。如果把所有的水集中起来做成一个“水球”,这个水球的直径可达1400千米。
茫茫的大海中这么多的水是从哪里来的呢?
一般的说法是,大海中的水归根结底是从它“自身”来的。每年,从海洋的表面有1亿多吨的水蒸发到天空中去,这些水蒸气的绝大部分仍然在大海上空变成云再化为雨,最后又降回大海中,而水蒸气中的一小部分变成雨雪后降落到陆地上,流进江河湖泊,再顺着江河又流回海洋。大海中的水就是这样不断地循环往复,当然就不会有干涸的一天。
那么,大海中的水最初又是怎么有的呢?
许多学者认为,这些水是地球本身固有的,即海洋中的水是与生俱来的。早在地球形成之初,地球水就以蒸气的形式存在于炽热的地心中,或者以结构水、结晶水等形式存于地下岩石中。
那时,地表的温度较高,大气层中以气体形式存在的水分也较多。后来,随着地表温度逐渐下降,地球上到处是狂风暴雨、电闪雷鸣,呼啸的浊流通过千川万壑汇集到原始的洼地中,形成了最早的江河湖海。地球在最初的5亿年,火山众多且活动频繁,大量的水蒸气及二氧化碳通过火山口喷发出来,冷却之后便渐渐形成河流、湖泊和海洋,即所谓的“初生水”。
可是,随着火山研究的深入,科学家们发现:火山活动所释放的水并非所谓的“初生水”,而是新近溶入地下的雨水:这无疑是对“地球之水与生俱来”理论的挑战。
为了寻求地球水的渊源,人们把目光投向了宇宙。
1961年,科学家托维利提出的假说令人耳目一新:地球上的水是太阳风的杰作:太阳风即太阳刮起的风,但它不是流动的空气,而是一种微粒流或带电质子流。
根据托维利的计算,从地球形成至今,地球已从太阳风中吸收了多达17亿亿吨的氢量,若把这些氢和地球上的氧结合,就可产生153亿亿吨水。这个数字与现今地球上水的总量145亿亿吨十分接近。但是,有人却提出质疑:若光靠太阳供给而自身没有来源的话,地球不可能维持现有的水量。
那么,地球之水究竟来自何方呢?美国荷衣华大学的天体物理学家路易斯·弗兰克和由他率领的研究小组独辟蹊径,提出一个惊人的新理论:地球上的水既不是来自地心,也不是来自太阳风,而是来自于外太空的冰彗星雨。
该研究小组提出:不仅是地球上的海洋,而且太阳系其他行星和卫星上的水,都有可能来自迄今为止还未观测到的由冰组成的小彗星。1981年,美国发射了一颗观测地球大气物理现象的“动力学探索者”1号卫星。在分析卫星发回地面的数千张观测资料时,细心的弗兰克发现:在桔黄色的卫星图片背景上总有一些黑色的小斑点,或者说是“洞穴”,弗兰克称之为“大气空洞”。这些“洞穴”的直径一般有十多千米,个别的甚至达四五十千米。它们存在的时间很短暂。每个小黑斑都是突然出现,大约2~3分钟后又消失得无影无踪。
从1981年到1985年,在大约2000小时的观测期里,弗兰克共观测到30000个类似的黑色斑点。这些小黑斑是什么东西?
在对大气中所有数量充足的分子一一作具体的分析研究后,科学家们发现:只有水分子才能吸收频带足够宽的波长而呈现黑色。这使他们确信,卫星照片上的黑斑是由于高层大气中存在着由大量分子聚集而形成的气体水云所造成的。
弗兰克将他们的观测结果同彗星联系起来进行研究后认为,小黑斑现象最有理由的解释是许多小彗星不断地把水从高层注入大气。由大量的冰块及少量尘埃微粒混合而成的彗星,在刚接近地球时,是一个直径约为二十千米的冰球,然后在地球引力作用下破裂、融化,并被太阳光汽化形成较大的水汽球或是绒毛状的雪,后来化作雨降至地面。其中的一部分则进入大气,形成彗星云团。卫星照片上的小黑斑就是这些彗星云团。
不久,在六百多千米上空,弗兰克又发现了带状发光物,即含水破碎物留下的“尾流”。而这一高度又恰好是此类彗星可能徘徊的地带。这似乎又为弗兰克的观点提供了证据。
这一理论为一些未解之谜提供了解释。例如,偶尔有大量的小彗星倾泻而下,造成地球气候剧变,从而使恐龙及其他一些物种灭绝。小彗星理论还能解释火星上似乎是水作用形成的河道等等迄今无法解释的问题。又如在1990年的一天,一块冰体从天而降,落在中国江苏省无锡梅村乡。根据弗兰克的小彗星理论,我国专家经潜心研究后认为,此冰块就是来自彗星。
“君不见黄河之水天上来,奔流到海不复回”。这是一千二百多年前,唐代大诗人李白充满幻想色彩的吟诵之作。倘若弗兰克的新理论是正确的,那么诗人所言或许就是事实。并且,从天上来的,又岂止黄河之水呢?
针对弗兰克的小彗星理论,美国科学界引发了一场异常激烈的争论。科学家们虽然没有对卫星图像上的那些黑点或带状物表示异议,却不同意弗兰克作出的这些水将全部降落到地球上的解释。
然而不久后,美国弗吉尼亚技术大学和约翰逊航天中心的科学家们联手打开了一块陨石,结果竟在里面发现了少量的盐水水泡!毋庸质疑,这一发现是对弗兰克彗星理论强有力的支持。
据负责这项研究的科学家米切尔·佐伦斯基介绍,这块陨石是1998年坠落在美国得克萨斯莫纳汉斯的两块陨石中的一块,并在发现后48小时之内被送到约翰逊航天中心,在一个空气已被过滤的净化室里被打开后,科学家们惊奇地发现陨石里布满奇怪的紫色晶体,化验的结果让人震惊:竟然是盐!进一步分析后,结果令科学家们目瞪口呆:这些神秘的盐晶体里竟然有水!
科学家们因而认定:这些水绝不可能来源于地球,其惟一的来源就是产生陨石的天体或者包含盐分冰体的彗星。
地球之水是从天上来吗?对于小彗星是否为地球带来过大量降水这一论断,科学家们正在不断地观察,不断地试验。
然而我们不应该忘记,地球虽然多水,却是一个缺水的星球。我们固然知道,地球上有大约14.5亿立方千米的水,每一平方千米为10亿立方米,这是一个大得惊人的数量;我们也固然知道,如果把这些水全部均匀地铺在地球表面上,地球的平均水深可达到2800米,地球真可称作是“水球”。但是我们仍然说地球是个缺水的星球,这是为什么呢?
因为地球上绝大部分的水是不适合人类使用的,海洋虽然是个巨大的天然水库,约占地球总水量的94%,但因海水含盐太高(每公升含盐量35克),故不能为人类直接利用。
在人类居住的陆地上约有2800多万立方千米的淡水,约占地球总水量的2%。在这些陆地水中,有冰川2400万立方千米,又占地球淡水总量的85%。由于冰川在自然界的特殊地位,开发起来十分艰巨。陆上比较容易开发利用的淡水资源是地下水、淡水湖泊、土壤水和河流,共有400多万立方千米,只占地球总水量的千分之三。而且由于这些水在地区上的分布很不均匀,所以很多国家的水资源十分贫乏。越来越多的人类和越来越严重的生态环境的破坏,使地球面临缺水的挑战。
地球上发生的神秘突变事件
1.生物突然大灭绝
2.5亿年前,地球绝大多数物种在一段相对较短的时间内灭绝,成为我们这个星球史上独一无二的一个物种灭绝时期。长久以来,科学家一直在寻找背后的原因。最近,《科学》杂志揭示出这次大灭绝不是逐渐消灭,而是一次突然爆发的灾难性事件。
据介绍,由于地层化石记录的缺乏,2.5亿年前生物大灭绝的原因曾被认为是长期海平面下降引起持续性环境恶化,导致生物加速消亡。20世纪70至80年代,中国华南地区连续发现记录这一特大生物灭绝过程的地层,一些中外专家根据对这些地层化石的观察分析,提出了2至3次分期灭绝的观点。近几年,金玉壬-卜等科研人员应用现代科技手段,对古生代与中生代分界的国际标准地层——浙江省长兴县煤山剖面丰富的古生物资料进行严密的科学研究分析,首次提出2.5亿年前的生物大灭绝是一次爆发性的灾难事件。
那次物种大灭绝发生在2.5亿年前,也就是所谓的“二叠纪——三叠纪大灭绝”,因为它发生在地理上二叠纪时期的末代和三叠纪时期的开始。当时,地球上90%以上的海洋动植物以及70%的陆地物种惨遭灭绝。大灭绝标志了地球上第一次生命蓬勃发展时代的结束,同时,它又宣告了爬行动物兴盛时代的开始。但大灭绝背后的“凶手”到底是谁?
像警察调查一样,科学家们希望通过重建大灭绝时的详细场景,包括它发生的时间和形式,来全力以赴找到灭绝的原因。近期,《科学》杂志公布了研究结果,这次大灭绝可能是在50万年或是更短的时间内发生的。
《科学》杂志的研究员还公布了其他惊人的线索,包括从灭绝时期岩石层里发现的一些细小的金属球,这些线索有助于搞清真相,大大缩小了科学家们查找原因的范围。
科学研究者们,包括来自南京的中国科学家和美国华盛顿的科学家,在中国浙江长兴县煤山对“二叠纪《叠纪大灭绝》”进行了研究。之所以在煤山进行研究,是因为那里有一系列的岩石层横跨这两个地理时期。
科学家们的分析指出,他们研究的大多数物种大约在2.51亿年前从化石记录中消失,是在二叠纪——三叠纪交界时的岩层中。这些岩层表明,二叠纪——三叠纪交界时期之前,33%的物种灭绝,而在交界时,物种灭绝率高达94%。这种令人惊异的灭绝率的上升是突然出现的,是在仅仅50万年内发生的。
科学家们认为。大灭绝是单独的、突然出现的,而不是几个一连串更小形式的灭绝。大多数物种在大约2.51亿年前灭绝的,随后,少量的幸存生物在后来的1百万年中也消失了。
科学家推断,这次生物大灭绝,很可能是受超大规模火山喷发、地外物体撞击等突发性因素的驱动。这与6500万年前恐龙灭绝事件有很多相似之处。
当大多数研究者们还在调查大灭绝的神秘原因时,一些科学家的兴趣已经转移到这之后发生的事情上去了,就是后来的生物大复兴。
他们想用大灭绝找到的信息来搞清楚这场大灾难之后,生命是如何重新兴盛起来的,来探索出那些幸存下来的动植物的本质和生命反弹的时间和形式。他们认为,了解大灭绝之后再复兴的原因,对于了解生命的历史可能比了解灾难本身更重要。
他们说:“生命从最初形态发展进化到今天,物种大灭绝是一种最基本的变化。今天的生物,都是基于那些2.5亿年前灭绝的那些生物上发展起来的。”
2.地球突然变冷
根据一种生活在海洋中的硅质浮游生物——放射虫留下的“蛛丝马迹”,我国科学家研究证实,90万年前地球气候确实存在突然变冷的“中更新世革命”。
20世纪90年代初,德国科学家根据赤道太平洋海底沉积物中有孔虫氧同位素的记录,研究认为,地球气候在90万年前突然变冷,并将这一事件称为“中更新世革命”。由于这一观点与传统的地球气候理论测算值并不吻合,因此在国际上一直存有争议。
我国科学家用了5年时间,对中国南海南部海底沉积物中放射虫的记录进行了深入分析研究,结果发现,90万年前后放射虫的种类、数量均有很大不同。90万年以来,海洋中的放射虫数量大增,放射虫的种类也从热带组合占优势转变成亚热带组合占优势。
长期从事这一课题研究的同济大学海洋地质教育部重点实验室副教授王汝建解释说,这证明90万年前全球气候突然变冷,季风加强,引起海洋的上升流将海底的营养带到了表层,从而使放射虫数量急剧增加。
5亿年前就已经在海洋中生存的放射虫,对外界气候反应极为灵敏,由于其主要成分是硅质,容易保存在海底沉积物中,因此千百万年来,这种五颜六色呈放射状、肉眼几乎难以辨别的美丽小虫,不断死亡,不断沉积下来,忠实地记录了地球气候每一个阶段的变化。
权威专家指出,放射虫的研究首次印证了中国南海南部同样也存在“中更新世革命”,这对研究中国南海的古气候及季风的演变具有重要价值。
3.北极冰与大海
在过去的二十多年里,阿拉斯加、西伯利亚以及加拿大部分地区的平均气温,每年都有4摄氏度升幅,与1980年相比,海洋冰层的厚度减少了40%,冰层的覆盖面积减少了6%。这些地区的永冻层正在失去“永冻”的意义,由此,人们怀疑,北极冰将融入大海。
2000年8月,美国海洋地理学家麦卡锡声称北极出现了5千万年未见的景象:通常在夏季厚达3米的极点冰盖化作了一汪海水。他在随一个旅游团乘俄国破冰船前往北极时,发现本来覆盖着极点的厚厚冰层变为宽约一公里的海面。他说,这与6年前的北极完全不同。当时,他随一队游客乘俄国破冰船前往北极,他们搭乘的破冰船必须破开2—3米厚的冰层才能到达极点。而这次,破冰船在向极点进发时沿途的冰层稀薄,到了极点更是无冰可破。
按照科学界的共识,最近一次极点出现海水的景象是在5千万年前。最近数十年来,北极的冰层正在逐年变薄。
与此同时,俄罗斯海洋学家也指出,由于地球变暖,俄罗斯极北地区的永久冻土带受到了北冰洋的侵蚀,这导致北冰洋正不断向陆地推进。
来自俄罗斯符拉迪沃斯托克和莫斯科的海洋学家组成的考察组,乘坐“尼古拉·科洛米采夫”号水文地理船对俄极北地区进行了较为全面的考察。考察队队长谢米列托夫在接受俄通社——塔斯社记者采访时说,由于极北地区永久冻土带不断消融,近一万年来一些岛屿已被北冰洋的浪涛侵蚀而消失。据估计,由于永久冻土带的存在,近一万年来俄极地海岸曾远离北冰洋达200公里。
谢米列托夫指出,永久冻土带在消融过程中,会散发出二氧化碳和甲烷进入大气,从而可能间接破坏地球大气的臭氧层而加速臭氧层空洞的形成。因此,地球变暖对北极地区水文地理造成的影响应引起人们的重视。
另外,对于在俄罗斯破冰船“雅摩”号上的旅游者和导游来说,这也是一个令人惊讶的景观。当到达北极时,他们看到在一望无际的冰层中,有一个1.5公里宽的“大洞”。在船上的一名海洋学家詹姆斯·马卡西对美国《时代周刊》说:“这简直令人不敢想象。”在纽约一家自然历史博物馆工作的学者说:“我不知道在历史上是否有人在北纬90。见过水。”
这一发现说明全球的气候正在变暖,这种说法对吗?气象学家回答说,这种推测是没有必要的。他们说,我们应该感谢由于极地冰层气温升高和断裂形成的大风,尤其是在夏季炎热的月份。美国航空署下属的航空飞行中心的官员说,他们的卫星长期对极地冰层进行监测。他们说:“实际上,这种情况已经发生过多次,几乎每年都有。”另一位北极观测者解释说:“有时候,这种开裂的大洞有数百英里长。”
尽管如此,科学家们并不否认其他一些北极正在变暖的迹象。但这次发现的冰层断裂仅仅发生在极地地区,并不意味着极地正在融化。
目前,在加拿大曼蒂托巴省胡德森·贝地区经营极地探险旅游的旅行社正在修改他们的宣传手册。因为在过去的手册里,他们建议游客去查奇尔地区观看蓝鲸的时间是在6月中旬。这时候,蓝鲸随着春季冰层的解冻游往查奇尔河的出海口。但是,在新的宣传手册中,由于解冻时间的提前,他们建议游客去该地参观的时间已经变成了5月初。
同样,胡德森·贝地区在秋天的结冰时间也比以往向后推迟了两个星期。这一变化使当地的一些野生动物“不知所措”。据称,在这个阶段,北极熊通常是从它的夏天巢穴出来后经过查奇尔向北前往冰冻地区。但是现在,当北极熊按照原来的时间走到原本已经是结冰的区域时,却发现前面仍然是大片的海水。由于不能前行,这些北极熊不得不饿着肚子调头走向附近的小镇。为了避免北极熊与小镇上的居民发生“冲突”,当地自然资源机构的人员用麻醉枪把它打倒,并把它关在一个特制的金属笼内,送往小镇以北16公里的地区。从70年代起,由于结冰时间的推迟,当地自然资源机构的人员经常在镇上和附近捕获到找不到方向的北极熊,其总数超过了100头。
不仅如此,当地的人们也感觉到了气温的升高。在阿拉斯加,永冻层的融解造成了许多起伏不平的“滑板路”,输电线路也歪七扭八,一些房屋开始慢慢下沉。在广阔的原野中,气温升高的迹象更加明显:很多地方出现了湿地、池塘和草地;在驯鹿离开时,麇鹿又来了。在加拿大西北部,当地居民习惯于在永冻层挖地窖来储藏食物。但是,气温的升高对他们的这种传统的生活方式构成了威胁。加拿大北部地区的永冻层使沿海地区的土质非常坚硬。但是,气温的升高影响了土质,很多在海岸线上的村落因为土质变软崩塌不得不迁往其他地区。由于冰层离海岸线越来越远,捕猎者发现猎物常常跑到他们的船只到不了的地方。
北极可以说是地球自身的一个气温自动调节器,回归线和极地之间的气温差异左右着全球的气候系统。在回归线区域聚集的多余热气流基本上是在极地散尽的。其中,有一半是通过被称之为“海洋输送带”、相当于100条亚马逊河的深水洋流送往极地消耗掉的。剩余的热气流作为风暴的能量从回归线区域带到北极。如果极地气温上升的速度继续比回归线区域快的话,目前这种气温循环的调节系统就将被破坏,继而改变大风、洋流和降雨的模式。如此所造成的影响之一就是:如果降雨变得不稳定和无法预测的话,那么,美国和加拿大的农作物将会受严重影响。目前穿越北半球、来势凶猛,并且无法预测的风暴也许就已经预示了全球气候系统的变化。
甚至一些更大的气候变化也会随之发生。越来越多的科学家担心,这种气温变暖的趋势将严重破坏洋流循环的模式。从而造成“温暖”北半球大部分地区的洋流出现间歇性停止。如果这样的话,气温上升的结果反过来会使全球的气温下降,甚至达到寒冷的程度。
如果不及时采取任何措施,全球气候的巨变将不可避免。只要北极的水表温度再升高几度,海洋冰层将会全部消失。即使只有部分融化,也会对北半球的气候产生影响。届时,冰川的融化和降雨量的增加将会使大量的淡水在北大西洋上形成淡水层,漂浮在海水的上面。而北大西洋的海水通常是比较冷,且在下沉。如果比重较轻的淡水不下沉,就会阻断在关键位置上通过海洋把热量进行循环的垂直环流,这就如同正在运行的传送带被你紧紧抓住,最后慢慢地停下来。
那么,这种情况又怎样使原来温暖的气候转冷的呢?通常来说,“大洋传输带”是被大西洋中大量的由下沉水流造成的阻力推动。所以,一旦这种推动力减少,湾流北部暖流的运动将会慢下来,或者完全停止。这样,就会造成欧洲、北美,或者其他地区的气温下降。
很早以前曾经发生过这种情况。在1.2万年以前的冰期时代,升高的气温融化了圣劳伦斯河的冰川,并流到了北大西洋,造成了洋流停止运行。从而使欧洲陷入了1300年的严寒期。越来越多的科学家担心海洋冰层的继续融化会使历史重演。
这种大灾难也许是人类自作自受的结果。很多科学家都认为气温变暖与人类不断增加废气排放量有很大的关系。
在21世纪要想避免气温的变化,无论是升高还是降低,也许都不太可能了。尽管地球的自身调节系统在发生这些变化时会起到一些补救作用。但是,可能性比较大的是,这种气温的变化会促使我们无论如何要尽快改变目前全球矿物原料的废气排放问题。如果我们把这一问题解决了,人类将会在各方面受益,而对目前面临的气候问题也大有好处。
学术界关于地球的争论
1.“一天”的时间正在缩短
根据法国科学院发表的研究报告,最近地球自转的速度在加快,一天的长度在缩短。自1974年以来,每天缩短0.001秒。
这个事实,是由巴黎国际时间局的科学家马尔丹·梵塞尔和贝尔那·基诺为了开发人造卫星的计划,接受美国航空航天局和巴桑底那火箭推进研究所的委托,在对地球自转的调查中搞清楚的。
这样激烈的变化是前所未有的,眼下原因不明。有科学家推测:“也许在3.2万米的高空,循环的气流在变化的缘故。”最近太阳的活动开始了活性化现象,大气层也起了变化。
每天缩短0.001秒,3年的话,便慢1秒以上。如果这样几十年、几百年,情况就更严重了。
2.相信“地球是平的”学说的集团
地球是圆的,连小孩子都知道。美国现在有个集团,名叫“国际地球平面研究协会”,据说有好几百个人参加。
会长叫查理·约翰逊。他们认为地球像蛋糕一样,完全是平的。中心点是在北极,而南极就仿佛蛋糕的边缘一样,竖满了冰壁。对此,人类绝对无法翻越。
当然,地球也是不动的,太阳跟地球保持同样的高度,围绕着圆板形的地球旋转,忽近忽远。但看上去却是升上沉下。至于当船在地平线上消失,地球看上去是个圆体,那只是眼睛观察的错觉。
至于人类首次登上月球,从人造卫星上拍摄到的地球照片,他们也毫不惊奇,只是轻描淡写地说:“那是为了赚钱,美苏联合搞的阴谋,配合着搞出来的相片。”否认基本事实,可以到这种地步,也是罕有的。
3.地球之水来自其他天体吗
“地球的水不是原来地球上所有,而是通过引力从冰行星那里夺来的。不过那冰行星,最近3000年来却一直没有被发现。”
这个奇想是1975年日本科学家的假说,引起了学术界的高度注意。那位学者就是东京电力研究所研究原子力能源的高桥实先生(60岁)。
这个冰行星有超长椭圆形的轨道,围绕太阳大概3000年公转一次;在过去的数十亿年里面,大概有五六次同地球擦身而过;就在那个时候,它中心核中的数千公里的水,其中一部分被地球吸收到地面上来。
“就是在那一次,全世界出现了大洪水,地球被水彻底地洗了一回。这也是石炭石油的形成、冰河期和古生物灭绝的原因。诺亚方舟的故事,就是从别的天体上有水移来的、人类太古的记忆。”
高桥先生断言有冰行星的存在,他把它称为“M”天体。并且他在计算,那远日点(也许是距离太阳最远的地方)旋转着,该什么时候才可以向太阳系的中心部位突进。
地球史前发生过大动乱吗
地质考古学家都同意这样的观点:在大约一万多年前的人类史前时期,现在的北冰洋地区还十分温暖,北冰洋像其他的海洋一样完全没有被冰层覆盖。
19世纪,去北极探险的地质学者就在北极圈内发现了煤层,而这个煤层是由东方的松树和沼泽类柏树形成的,而目前这些树种只生长在中国北方的一些地区。
1985年8月,加拿大地质学家泊尔驾驶直升飞机来到了加拿大北部距北极点只有200英里的阿克塞尔和海纳格岛,泊尔惊奇地发现,在光秃秃的砾石上竖立着大片的奇怪的东西,很像是树木化石构成的森林,泊尔将他的发现向加拿大政府作了书面报告。1986年6月25日,加拿大政府组织萨斯卡彻温大学成立了考察队,由巴森哥教授率领,一行六人再次来到了阿克塞尔岛,经多学科的研究,他们作出了这里的确是一片化石森林的结论。这片化石森林中的许多树木尚没有完全石化,很多看上去就像刚砍倒后不久,有的部分还呈现软木质的纹理,木质为红色。这些树种非常庞杂,有白烨、落叶松、冷杉等温带树种,巴森哥教授将一些树木切片带回萨斯卡彻温大学进行鉴定,最后证实,这片化石森林的形成时间在1.3万—1.4万年前。这说明,北极圈附近史前文明的某个时期的确曾是一片温和地带。
1902年,地质学家在俄罗斯西伯利亚毕莱佐夫卡地区居然发现了一具猛犸尸体!由于这一带是冻土地带,这头猛犸尸体保存得相当完好,它身上的肉虽然被冷冻了一万多年,但看起来仍像新鲜的冻牛肉一般,它的口内甚至还有一些没有咀嚼完的金风花。
我们现在知道,猛犸象是古代的一种大象,浑身长满了长毛,主要生活在亚、欧和北美的北部温带地区,大约在1万—1.5万年前灭绝。随着这具猛犸尸体的发现,后来在其他地区也多有发现。这些猛犸的肉体保存得如此完好,以至于前苏联科学院还曾用它们的肉招待过尊贵的人,尝过猛犸肉的人都认为这些肉吃起来仍十分鲜嫩可口。
一些科学家对此做出了这样的解释:这些猛犸失足后陷入了冰河,死后的尸体被西伯利亚天然的冷藏库保存了下来。这种解释看似言之成理,却无视这样的事实:猛犸在死前还咀嚼着金风花,这说明当时的气温还很高的,地面上长着青草,很难设想在这种条件下猛犸的尸体能被完好地保存下来。
随着现代冷冻技术的发展,这个疑问变得更加突出。根据肉类冷冻加工业的专家们提供的意见,要使冷冻的肉新鲜可口并能长期保存,必须采用超低温的速冻,在短时间内使之冻结起来。在西伯利亚通常的气温下,猛犸尸体在缓慢的冻结下,细胞内会产生结晶体,使细胞爆裂,肉内水分流失,致使肉体无法食用。冷冻专家举出牛肉的冷冻为例,屠宰后的半头牛要使牛肉保持鲜嫩,必先在零下40多摄氏度的低温中速冻30分钟,而要速冻猛犸这样一具长满长毛的庞然大物,速冻温度必然低于零下75摄氏度的超低温。然而,在地球的自然条件下,只有极地具有这种气温条件。更重要的是,猛犸死前还吃着青草!
我们看到,这种情况只有将站在青草上的猛犸在短时间内送到极地气候条件下才能实现。
有大量的考古证据显示,在1.1万年前左右,西伯利亚的气温由温带气候骤降为极地气温。
北极探险家拜伦·爱德华·冯托在新西伯利亚群岛发现了一只剑齿虎的遗骸和一株高达70英尺的果树:
这株倒下的树木完好地保藏在永冻层中,树根和种子都完整无缺。青翠的叶子和成熟的果实仍旧依附在树枝上……今天,在新西伯利亚群岛,惟一生长的树木只有一英寸高的柳树。
如果我们认为毛茸茸的猛犸象生活在西伯利亚严寒地区是一件理所当然的事情,我们也许对这些遗骸就不会感到惊讶。但是,令人诧异的是,这些遗骸的旁边却常常埋藏着人类的尸骨,以及那些根本不可能在严寒地带生存的动物,根据生物考古学家的发掘显示,西伯利亚北部的平原曾经存在着大量的犀牛、羚羊、马、野牛和其他各类食草动物,自然,它们也是许多食肉动物如剑齿虎的捕食对象。这些动物活动的范围远及西伯利亚北端,直至北冰洋海岸,甚至更北的里雅科夫和新西伯利亚群岛,这里距离北极只有几百英里。
古生物学家证实。极地冲水灾难发生之前居住在西伯利亚的34种动物中,包括猛犸象、巨景上狼及狮子等,至少有28种只适合居住在温带,甚至亚热带地区。这些动物在灾难中暴毙前所咀嚼的食物,也显示出极地迅速转移的势头之猛烈。
史前的西伯利亚是这样的情景,那么在阿拉斯加以及北美地区情景又是怎样呢?我们看到,在这里呈现的是另外一种场景:洪水及迅速融化的冰川将动物全都冲到水际线上,把它们七横八竖地埋藏在山腰的软泥层中。
在墨西哥湾的海岸线上,海洋生物的遗骸出现在海拔高度达二百多英尺的山坡上。一般学者将这一现象归咎于冰川。这种看法对陆地生物而言尚能言之成理,但事实上人们发现的海洋生物与陆地生物一样繁多。这意味海水温度骤升及海水剧烈震荡所产生的灭绝效应。
在密执安州,研究人员在散布着史前堆积物的沼泽中也发现了两具鲸鱼的骨骼。在佐治亚州,海洋堆积物出现的海拔高度则为160英尺;佛罗里达州北部发现的则为240英尺。
在得克萨斯南部堆积物中,考古人员却找到了海洋生物与陆地哺乳动物混杂的堆积地。这种堆积方式显示了洪水与冰川融解后的水势所达到的巨大规模。
加拿大东北各省和北极海岸也散布着海象、海豹和至少5种鲸鱼遗骸的堆积物。在北美的很多地区,洪水形成的灾难使海洋动物的遗骸堆积到200多英里的内陆,并与陆地哺乳动物混杂堆积。这些地区洪水达到的水线到达非常高的高度。在安大略湖北岸,考古人员在海拔440英尺的陆地上发现了鲸鱼的骨骼;佛蒙特州发现鲸鱼遗骨的水际线高达500多英尺;而在蒙特利尔——魁北克地区,这一水际线的海拔高度竟高达600英尺以上。
现代考古学的综合成果表明,史前惨遭灭绝的动物绝大多数都死于1.1万年前左右。这个时期一定存在过一次地球气候的突然变动。正如地质学家约翰模柏莱(JOhn Imbrie)所说的那样:
这个“革命”的效应有:淤泥沉积速度非常集中,表明有洪水在世界范围内形成了大面积的泛起,然后又迅速沉积;一些地区气温骤降,如西伯利亚、加拿大北部、格陵兰等靠近现在北极的地区,而另一些地区则气温骤升,如北太平洋、非洲南部等这样一些突然远离史前北极和南极或迅速进入现在赤道附近的地区,后一种情况如大西洋中部,其水温上升达6到10摄氏度。
达尔文称这场动乱动摇了“地球的整个框架”。在这个被动摇的“框架”中,流淌的北冰洋,由于突然被送入了北极,于是被冰封了,一直到今天。
能找到另一个地球吗
当美国宇航员阿姆斯特朗登上月球,并在月球上迈开一小步时,说明人类在航天事业上迈出了非常大的一步。然而月球上没有嫦娥,也没有玉兔、吴刚和桂花树,月球上的环形山默默无语地告诉人类:生命未曾属于此地!浩瀚的宇宙中月球只是沧海一粟,光银河系就有1000亿颗恒星,太阳也不过占1000亿分之一,何况银河系外的宇宙无比巨大。地球之外没有生命吗?二十多年前,一位美国天文学权威曾推算,仅银河系就可能有300颗星球上存在智慧生命,并且有朝一日能与地球取得联系。我们尚没有先进的技术,使人类信步于宇宙天外,随意发现地球外的生命,或者与比地球更高度文明的智慧星球通讯联系。但是,地球上的人类是多么盼望探索出宇宙间生命的奥秘啊!
那么,什么样的星球上能够诞生生命?科学家们审视了导致地球文明的环境条件和演变史实的来龙去脉后提出:地球外智慧生命存在的必要条件是有一个类似地球的行星,并能绕类似太阳的恒星运动。地球的生物生存环境非常理想,地日位置适中,地表平均气温15℃,生命之源液态水大量生存。地球大气中有78%的氮、21%的氧,另有少量氩、二氧化碳和水汽等。氧是高等生物维系生命之本,在太阳系其他行星上尚未发现有如此大量的自由氧。要找到另外一颗存在生命的“地球”,条件非常苛刻,生命演化过程中,被绕行的恒星必须不断发光,使之得到辐射能量。
然而,恒星周围形成原始行星系星云的可能性很高,而且我们目前受观测条件限制,只能找到靠近太阳系的亮的恒星,因此碰到带有行星的恒星,并且又靠近我们,这样的可能性不太大。在离太阳81.5光年的范围内有近3000颗单体恒星,其中有些大质量恒星的寿命不过1亿年,如此短的时间内很难演化生命,如天琴座的织女星等周围均发现尘埃圆盘,其中若有行星也难孕育生命。还好,类似的恒星比例较低,尚余的恒星已够我们一一观测一阵子了。
如今,寻找天外文明的第一步已变成了寻找第二个太阳系,进而发现类似地球的行星。
太阳系以外的行星距离我们50~1000光年之遥,相对于它们所环绕的发光天体的光辉来说,它们显得暗淡无光。人们无法到达那里,只能竭尽所能通过间接途径对其进行研究。发光天体的轻微晃动或光谱中的某些异常情况,都是判断遥远而又黯淡的行星存在的蛛丝马迹。1981年11月10日的夜晚,平静一如既往,科学家们用直径3.6米的望远镜向从前很少光顾的绘架座方向观测。距地球52光年的绘架座突然发生了不同寻常的情况,一颗形成时间不长的恒星的亮度曲线下降,在以后的几天中,亮度值又升至正常。科学家的好奇心受到激发,是什么使它光线变暗?是否因为行星定时飞过,降低了亮度?
这颗恒星就是绘架座的β星。天文学家猜测有一颗绕β星运行的行星遮住了望远镜,造成β星亮度降低。如果真是这样,这就意味着人类发现了太阳系外第一颗行星。为了进一步证实这一发现,1983年欧洲空间局发射了一颗装备了当时最先进的远红外照相机的科研卫星。它从β星观测到了“过剩”的远红外射线。这就意味着大量的宇宙尘埃存在。三四十亿年前,在我们太阳系中,也有尘埃围绕着原始太阳旋转,尘埃颗粒冷凝聚合,逐步产生了9个巨大的星球。4个固态行星:水星、金星,地球和火星,5个气态行星:木星、土星、天王星、海王星和冥王星。从β星观测到尘埃圆盘向宇宙空间延伸达1500亿公里,相当于太阳到冥王星距离的25倍。更进一步分析表明,β星的尘埃环已经开始聚合形成核心与碎块,即所谓行星的雏形。
科学家们还注意到一个特别的现象:绘架座β星的温度远远高于太阳。在没有其他天体干扰的情况下,尘埃接近高温星球时,应该产生极端高温尘埃颗粒发出的射线。然而这种射线却没有被测到,这说明尘埃中心约六百万公里的距离内几乎是空白。天文学家认为,这是行星吸走了尘埃,而且只有巨大的行星才有可能通过重力吸引如此多的尘埃,留下巨大的空间。
绘架座β星的尘埃星云中经常有彗星飞人,留下大量的气体和宇宙尘埃。彗星带来的丰富物质可能成为诞生生命有机体的必要条件。但如果没有行星定期吸走气体和尘埃的话,人们应该发现残留物,然而没有发现尘埃,那么一定有行星。
当科学家们正期待着72年的运转周期后再次测量这颗行星的体积时,他们发现β星显然还有另一颗行星!这一猜测的根据是有关β星的一张特别的照片。一位天文学家用特别的办法将日冕仪盖住发光星球,发现了从前没有人看见的现象:尘埃环呈对称形状。这种非正常的情况一般在几百年内可以得到“修正”,而β星已有至少1亿年历史,惟一的解释是有两个重力中心在沿离心轨道绕转,也就是说,两个行星重塑了尘埃环的形状。
当前,已有许多关于发现新行星的报道,但没有像β星的行星那样进行过如此周密的科学论证。英国天文学家戴维·体斯乐观地估计,仅银河系就有600亿颗行星,其中40亿与地球相似,潮湿,温度适宜,可能是孕育生命的温床。
虽然行星的形成是一个自然的过程,但也是有条件的,即宇宙重力与离心力必须达到平衡。如果恒星及其星云太大,致使旋转速度太快,尘埃会分散开,无法聚合形成行星,而速度太慢也无法形成行星。只有在中速的旋转频率下,才会根据自然发展规律,逐渐“孵化”出行星。从理论上说,这样孕育出来的行星温度适宜,富含水分,为生命的诞生提供了有利的条件。没有人能确切说出究竟有多少星云正在向此方向发展。但是,越来越多的天文学家相信,太阳系外还有其他生命。理论家试图用各种方法论证可能的“生命客栈”的数目,实践家则努力改进仪器设备。因此不断有功能日益强大的远红外摄像机问世,如安装在智利的极高分辨率的探测器;还有直径越来越大的射电望远镜,如安装在波多黎各直径达304米的巨型望远镜。此外,光学领域也不断发展,最先进的望远镜能辨别6000公里外的硬币,天文学家能用它看见距离30光年,大小如木星的物体。
1995年1月中旬,在美国得克萨斯州圣安东尼奥市举行的美国天文学会会议上传出喜讯:美国旧金山州立大学的天文学家杰弗里·马西和保罗·巴特勒发现了两颗太阳系外的新行星系统。这两颗行星体积巨大,至少有一颗行星较为温暖,上面可能有液态水存在。这就是说,该行星上具备了生命栖息的必要条件。这一发现首次证实了在太阳系之外还存在着类似太阳系的行星。马西和巴特勒的重要工作可能改变天文学的发展进程。同时,探寻太阳系外行星将成为人们关注的热点。美国国家航空航天局局长丹尼尔·戈尔丁说:“在未来25年中,科学家不仅可以探测到类似地球的新行星,而且还将直接拍摄到这些行星上海洋、大陆和山脉的图像。”
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