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第19章 天文猜想(3)

20世纪60年代末,围绕月球飞行的探测器显示,月球的表层下存在着“物质聚集结构”——大块的浓缩物。当宇宙飞船飞越这些结构上空时,由于它们的巨大引力,飞船的飞行会稍稍低于规定的轨道且要倾斜,而当飞船离开这些结构上空时,它又会稍稍加速,这清楚地表明这物质聚焦结构的存在,以及它们巨大的质量。科学家们认为,这些结构就像一只牛眼,由重元素构成,隐藏在月球表面“海”的下面。正如一位科学家所称:“看来谁也不知道该如何来对付它们。”

十、不锈铁之谜

月面岩石样其中还含有纯铁颗粒,科学家认为它们不是来自陨星。苏联和美国的科学家还发现了一个更加奇怪的现象:这些纯铁颗粒在地球上放了7年还不生锈。在科学世界里,不生锈的纯铁是闻所未闻的。

对许多的不解之谜,科学家们投入了极大的热情来探索这些宇宙的奥秘。可是,科学家们至今也无法给出更为合理的解释。人类的探索研究之路将会继续下去。

埃德蒙·哈雷的预言

对于彗星,我们并不陌生,在彗星中,我们最熟悉的莫过于哈雷彗星,但我们不知道的是,哈雷彗星早在人们发现它之前便被人们预测出来了,预测人就是哈雷。

埃德蒙·哈雷,出生在17世纪中期的英国,20岁毕业于牛津大学王后学院。此后,他放弃了获得学位的机会,去圣赫勒纳岛建立了一座临时天文台。在那里,哈雷仔细观测天象,编制了第一个南天星表,弥补了天文学界原来只有北天星表的不足。17世纪80年代初,哈雷与巴黎天文台第一任台长卡西尼合作,观测了当年出现的一颗大彗星。从此他对彗星发生兴趣。

哈雷最广为人知的贡献就是他对一颗彗星的准确预言。哈雷在整理彗星观测记录的过程中,发现1682年出现的一颗彗星的轨道根数,与1607年开普勒观测的彗星轨道根数相近,出现的时间间隔都是75或76年。哈雷运用牛顿万有引力定律反复推算,得出结论认为,这三次出现的彗星,并不是三颗不同的彗星,而是同一颗彗星三次出现。

哈雷以此为据,预言这颗彗星将于1759年再次出现。1759年3月,全世界的天文台都在等待哈雷预言的这颗彗星。3月13日,这颗明亮的彗星拖着长长的尾巴,出现在星空中。遗憾的是,哈雷已于1742年逝世,未能亲眼看到。哈雷的计算,预测这颗彗星将于1835年和1910年回来,结果,这颗彗星都如期而至。这颗彗星就是今天几乎人人皆知的“哈雷彗星”。彗星的神秘性随之被打破。

此外,哈雷发现了恒星的自行,还提出利用金星凌日的机会,去测定日、地距离,为当时精确测定地球与太阳的距离提供了很好的方法。他还发现了月亮运动的长期加速现象,为精密研究地、月系的运动作了重要贡献。

埃德蒙·哈雷对一颗彗星的预言在哈雷逝世后都如期而至,彗星的神秘性随之被打破。他为人类天文学研究作了重要贡献。他的贡献世界人民都会记住。

火星上存在生命吗

火星和金星是离地球最近的行星,科学家们普遍认为,金星是地球的过去,而火星是地球的未来。如果火星上有生命存在,地球人有朝一日很可能会乐得把火星当作自己的“第二故乡”。摆在他们科学家面前的紧迫问题是:火星上到底有没有生命?

20世纪70年代中期,美国宇航局先后发射了两枚“海盗”号火星探测器,根据探测器提供的资料,科学家们对火星环境的演变过程进行了推测:三四十亿年前,火星表面十分温暖,河湖密布,水流潺潺,那时候火星上应该有很多生命。20亿年前,火星骤然降温,大气逐渐减少,水也大量蒸发,河湖干涸后形成了今天火星表面坎坷不平的河沟。火星与地球同样有点倾斜且自转,它一年中也有四季的变化,只不过四季的时间比地球上的四季要长,相当于地球上的16个月。火星也有两极。北极直径2000公里,地壳厚4~6公里,南极直径700公里,地壳厚为1~2公里。火星目前的空气95%由二氧化碳组成,氧和水蒸气极少,主要由水和二氧化碳组成的白色冰帽覆盖两极。

为了研究地球上的何种生物在火星环境中能存活多久,美国科学家设计了一个模拟火星环境的装置——低温恒温器,该装置所盛的是科学家们设法制造的与火星条件相似的组合气体。

火星空气稀薄,缺乏臭氧层,以致紫外线可以直扑地表。科学家们使用重氢灯照射比实际火星环境多1000万倍的紫外线量,又以加速器照射多1亿倍的宇宙射线,以重现火星环境。研究人员利用这个装置把一些生物放到里面进行试验。由于它体积小,大型动植物无法到里面“过把瘾”,但微生物却可以在里面“尽情体验”。

首先是让低温恒温器在大量高强度紫外线和宇宙射线下进行相当于火星上同一地点照射200年时间的曝晒,结果发现杆菌孢子的存活率为25%。一种常在不新鲜的饼干上繁殖的霉菌孢子存活率也是25%;而一种只在缺氧状态下繁殖的厌气性细菌芽胞梭菌的孢子存活率达40%~70%。

科研人员又以类似火星的干冰(厚度1~2毫米)覆盖杆菌孢子,并晒之以相当于火星上同一地点照射2000年时间的紫外线和宇宙射线,结果经干冰覆盖的孢子存活率竟然在90%以上。

科学家们由此认为,即使在目前的火星环境下,仍有存在生命的可能性。

为了寻找充足的证据,科学家们又设法从其他方面论证火星生命的存在。由行星学家、微生物学家、土壤生物化学家和工程师等11人组成的美国宇航局科研小组曾进入美新墨西哥州卡尔斯巴德洞窟国家公园的勒楚吉拉洞穴,从暗无天日的洞中采集细菌标本。勒楚吉拉洞穴已知的深度是480多米。在暗无天日的艰苦环境中,科研人员发现了细菌、真菌的存在。另外他们还发现了一些蝙蝠骨骼以及一头2.5万年前贫齿目哺乳动物和1只4.5万年前环尾猫的遗骸。

科学家们又对南极洲的一个常年冰封湖泊进行了探测。该湖泊深30米,冰层厚度4.6米,常年温度在零下20摄氏度以下,就是这种酷寒地带,仍有蓝绿藻和矽藻生存。另外,科学家们还多次在深海海床、火山热喷泉和地壳深处发现了原始微生物,它们并不需要阳光和氧气,而是靠那里的热量、水和岩石来维持生命。德车雷根斯堡大学的卡尔斯德特教授说,这些原始微生物很可能是现代生物的共同祖先。在火星的地表岩石下面有没有水?地壳深处有没有热量?他认为如果有,那么火星上存在生命形式就十分可能了。研究人员的最新发现来自于一块叫做“阿兰山84001”的火星陨石。

2003年,来自美国宇航局和蒙特利尔、斯坦福等大学的科学家们在文盲该局华盛顿总部举行长达两个多小时的新闻发布会宣布:他们找到了火星上过去存在生命的合理证据。

研究人员认为,该陨石45亿年前形成于火星之上,1500万年前当火星受到小行星等天体撞击时被溅落到太空中,1.3万年前降落到南极洲的冰面上,1984年被科学家发现,并由科研人员确认其老家是火星。

研究小组成员,斯坦福大学化学家理查德·扎雷利用激光器和质谱仪发现一种叫作多环芬香烃的有机物分子,而多环芬香烃与生命关系密切:这些多环芬香烃是在陨石裂缝深处发现的,其密度大大高于南极冰层中多环芬香烃的密度这表明,这些多环芬香烃来自火星,而不是来自外层空间或地球。另外,由于与这些多环芬香烃有关的碳酸脂形成于36亿年前,这说明该有机分子并不是陨石在星际旅行过程中附着到陨石上的,与多环芬香烃有关的球粒碳酸酯中含有的磁铁矿微粒和硫铁粒子在化学成分、结构和形态方面和地球上细菌作用的磁性粒子非常相似;最新研究表明该陨石形成时火星上的温度不是生物无法存在的高温;陨石中发现了有可能进行氧化还原反应的正三价铁离子而地球上的生命现象基本都与氧化还原反应有关,这表明火星上可能曾经有水或氧气存在。

不少火星研究专家认为,无论从试验和陨石研究结果,还是从“海盗”号火星探测器提供的资料看,火星有存在生命的可能性。

火星上存不存在生命?火星研究专家大多认为存在生命的可能性极大。这一理论如果成立,在整个人类文明上无疑是最重大的发现,这也将证明地球并不是唯一有生命的天体。期待着这一天的到来。

宇宙的最后结局

宇宙学从总体上整体角度探讨宇宙的结构和演化,它的发展经历了以下几个阶段:17世纪牛顿开始利用力学方法来研究宇宙,开创了经典宇宙学;20世纪初,爱因斯坦发现了广义相对论,开始用广义相对论来研究宇宙学,从而开创了现代宇宙学。但是爱因斯坦的宇宙是一个静态的宇宙,它是不动的。20世纪20年代,弗里德曼开始探讨非静态宇宙,就是这个宇宙会不会膨胀。几年后,比利时的主教勒梅特提出宇宙是膨胀的,而且是均匀各向同性膨胀。到20世纪中期美国籍的俄国人伽莫夫首先建立了大爆炸宇宙学。大爆炸宇宙学的说法是:大约在150亿年之前,宇宙处于一个温度极高、体积极小、密度极高、或者说是一个奇点,然后开始膨胀。膨胀以后体积不断变大,密度下降、温度下降,经过150亿年时间的演化,变成今天的宇宙。大爆炸宇宙学成为一种主流学说,大部分天文学家都赞成。

那么,如果宇宙一直膨胀,最后结局是怎么样?我们把结果分成分类:一直不断膨胀下去的宇宙称为开宇宙,是开放式的;有一天要收缩的宇宙叫闭宇宙。这两类宇宙有不同的情况。

从开宇宙这方面来看,随着开宇宙不断地膨胀,宇宙中间的恒星不断诞生。1014年以后,恒星不但不会诞生,而且恒星已经全部死亡了,全部失去光辉了,星系中间只剩下星系核中间的黑洞了。到1017~1018年以后,只有黑洞和死亡的恒星,而且恒星中的质子开始变得不稳定,就是质子要衰变。经过1024年,质子开始衰变,就变为光子和其他轻子。经过1032年衰变过程结束,这个宇宙中间只剩下了光子、轻子和大黑洞。但是到了10100年以后,这个宇宙恐怕就完蛋了。所有的黑洞全部蒸发,这个大概可以称为宇宙的末日。

那么,再看另一个结局闭宇宙,这个闭宇宙意思就是宇宙膨胀要停止了,然后这个宇宙就开始收缩,收缩过程和膨胀的过程恰好相反,是倒过来的。开始收缩得很慢,然后变快,越来越快。那么膨胀是500亿年,收缩也是500亿年,所以1000亿年以后又回到大爆炸的那个状态,这个时候称为大暴缩,大暴缩后的情况我们一无所知。

探讨宇宙的结构和演化,不论是开宇宙还是闭宇宙都是人们的一种猜测。我们要坚信:未来是美好的!科技的发展,会为我们揭开所有的谜团。

地球可能爆炸吗

宇宙中万物都要经历诞生、成长、衰老直至消亡的过程。人类赖以生存的乐园——地球也不例外。但是地球不会在最近的将来就走向灭亡,更不会发生爆炸。爆炸是物体发生剧烈变化的一种形式,并在极短时间内释放大量的能量,并造成物体自身的解体。地球并不存在发生这种变化的条件。

根据对地震波的研究,人类对地球的内部结构已经有了一定的认识。大致上地球分为地壳、地幔、地核三层。地壳平均厚度约35公里,青藏高原的地壳厚65公里以上,海洋下只有5~8公里。地壳下地幔直至地表下2900公里处,其绝大部分呈固体状态,只有其中软流圈中的1%~10%呈熔融状态。在长期持续高温、高压条件下,地幔像一种粘性极大的物质。地核又分外地核和内地核,外地核呈液态,内地核则是固态。地球的这种分层结构是地球长期演化的结果。

现在流行的看法是地球起源于46亿年以前的原始太阳星云。经过微星的集聚、碰撞和挤压使其内部变热,以后则是放射性物质的衰变使地球内部进一步升温,约在40~45亿年前当温度上升到铁的熔点时,大量融化的铁向地心沉降,并以热的方式释放重力能,其能量相当于一千多次百万吨级的核爆炸。大量的热能使地球内部广泛融化和发生改变,逐步形成了分层结构,其中心是致密的铁核,熔点低的较轻物质则浮在表面,经冷却形成地壳。这种分异作用,一开始就可能使气体逸出,形成大气圈和海洋。地球经过许多亿年的演化才呈现出现在的面貌。

但地球从形成以来,就始终处于不断的变化和运动之中,并保持着动力学上的平衡状态。即使在演变过程中,释放出难以想象的巨大能量,也没有发生过爆炸,在其内部结构,已相对稳定的今天,就更不可能发生爆炸了。

要发生爆炸,总需具备一些内在条件。我们知道能释放出巨大能量的不外乎是核爆炸,原子弹利用了放射性物质发生核裂变的链式反应,氢弹是通过氢元素的核聚变来释放大量能量的,在地球上并不存在自然产生这两种核爆炸的条件。具有放射性的铀、钍等元素在地球上的丰度很低,只有百万分之几,而且以纯度不高的状态散布。人们要制作原子弹必须利用高科技手段使其浓缩,然后才能触发出裂变链式反应,在自然条件下根本不可能产生这样的反应。同样,氢元素的核聚变也需要特定的条件。我们知道,太阳能辐射出大量的能量由核聚变维持的。由于太阳大气中氢含量极高,约占71%。太阳的质量很大,是地球的33万倍,其中心压强极高,处于太阳中心的气体具有极高的温度,太阳气体中的氢元素通过质子——质子反应和碳氮循环就能使质子聚变成α粒子,释放出巨大的能量。地球上包括其内部都没有与此相适应的天然条件。

可见地球并不存在爆炸的任何条件。当然,地球上的火山爆发、地震、造山运动等释放了相当惊人的巨大能量,但这只不过是地壳的构造活动,它能部分改变地壳的现状,造成地壳的隆起和沉陷,使沧海变成高山,平地变为海洋,但并不能造成地球爆炸。这种地壳构造活动自地壳形成以来从来就没有停歇过,地球都没有发生过爆炸,今后也不会发生。

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