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太阳系的极端之地

2015-06-01杨孝文

初中生学习·高 2015年2期
关键词:木卫二卡西尼木星

杨孝文

■ 最怪异的旋转 ■

土星卫星土卫七可是太阳系中的“大家伙”,三轴长度大致为255×163×137英里(约410×260×220千米)。由于这种规模的卫星通常具有足够的引力将其拉升为椭圆形,天文学家由此认为,土卫七或许是一颗更大卫星遭到撞击后散开的碎片。多数质量偏大的卫星都会被潮汐力锁住,也就是说,卫星的一侧总是朝着其行星的方向。不过,土卫七的奇特形状避免其被潮汐力锁住,因为土星和另一颗卫星土卫六的引力对土卫七的影响不均衡。结果,土卫七的旋转模式就难以预测。它不仅旋转速度(白天长度)不定,而且其北半球总是指向太空中不同地点。按说,天文学家知道了这一原理后应该能预测土卫七的旋转运动,问题是,只要土卫七初始地点或速度的测量数据存在一点儿不确定性,随着时间的推移,就会转换成非常大的不确定性。所以,想要预测土卫七旋转轴心的方位是完全不可能的,因为它可能会指向任何地方!

■ 最臭的地方 ■

从行星科学角度来讲,木星卫星木卫一是一个令人感兴趣的地方——它是太阳系中火山活动最活跃的地方,表面遍布火山坑。不过,造访木卫一注定无法给人带来美好的体验。因为,木卫一上散发着像臭鸡蛋一样的味道。这种臭味缘于木卫一表面及高层大气所含的硫化氢,而从远处看,木卫一之所以呈现独特的黄色和红色,也与硫化合物有关。火山喷发在木卫一上相当常见,它们不断给木卫一的大气输入新的硫气。由于以椭圆形轨道绕木星运转,木卫一显得十分活跃。随着木卫一不断在距木星或近或远的轨道上活动,其引力会在这颗巨行星内部产生潮汐可挠性,令地幔升温,引起剧烈爆发。2007年,美宇航局“新地平线”号飞船掠过木卫一时,观测到一次火山喷发,当时含硫羽状物升到距其表面180英里(约290千米)的高空,而地球上最大规模火山喷发所释放的羽状物高度只有12英里(约19千米)。

■ 最深的海洋 ■

在地球上,太平洋的马里亚纳海沟给我们留下了深刻印象,其深度达到6.8英里(约10.9千米)。然而,木星卫星木卫二上的海洋令马里亚纳海沟相形见绌。虽然木卫二表面覆盖着陨石坑和纵横交错的冰层,但美宇航局“伽利略”号飞船和其他探测器获取的测量数据表明,木卫二地下隐藏着液态海洋。有些测量数据认为,其深度可达62英里(约100千米)。研究人员认为,在土星和其他质量偏大卫星对木卫二施加的潮汐压力及辐射能的影响下,这颗卫星的内部温度应该很高。木卫二浩瀚的液态海洋令其成为我们寻找外星生命最具前景的目的地之一。因此,美宇航局和欧洲航天局正在准备联合实施一次探测任务,这次任务有望于2020年实施,探测木星、木卫二和另一颗名为木卫三的卫星。任务的主要目标是确定木卫二冰壳厚度,科学家可以从这一结果中获知木卫二维持生命存在的潜力。

■ 最大的峡谷 ■

想象一下,一条从美国旧金山延伸至华盛顿特区的峡谷,你便会对火星“水手”号峡谷的规模有初步的认识。这个巨大的峡谷最早是由美宇航局“水手9号”飞船在1972年发现的,于是它便以“水手”命名。“水手”号峡谷在火星表面延伸2 485英里(约4 000千米),深度达6.2英里(约10千米),相比之下,美国科罗拉多大峡谷最深处不过1.1英里(约1.77千米)。“水手”号峡谷被认为是个大裂谷,是由火星地幔的物质沸腾并延伸至地壳形成的。

■ 最高的山峰 ■

火星不仅拥有太阳系最深的峡谷,还拥有最高的山峰。火星火山奥林帕斯山的高度达到27英里(约44千米),是地球最高峰珠穆朗玛峰的3倍。奥林帕斯山的形成方式可能与地球上的火山一样:由于处于“热点”上方,在一定条件下,热岩的羽状物从火星内部喷涌而出。由于火星不受所谓板块构造理论的约束,其表面火山高度可以慢慢超过地球上的火山。

■ 最令人震惊的雷击 ■

20世纪90年代末期,美宇航局“卡西尼”号飞船在赶赴土星的途中,为获取额外引力而飞掠地球。从距地面5.5万英里(约8.85万千米)的高空,“卡西尼”号发现了无线电波爆发,那其实是地面闪电的信号。闪电会以不同波长释放电磁辐射,包括可见光和无线电波。21世纪初,随着“卡西尼”号继续向火星进发,任务控制人员获得了一个重大发现。“卡西尼”号在1亿英里(约1.6亿千米)以外的地方,探测到表明是土星强大雷暴天气的无线电脉冲。无线电信号的强度大概是“卡西尼”号从地球上收到的无线电信号的100万倍左右。

■ 最具破坏性的全球气候变暖 ■

金星的大小、密度和构成与地球大致相同,当金星厚厚的大气最早被发现时,寻找外星生命的科学家曾想搞清它上面是否有茂密的丛林和奇异的生命。实际上,金星是一颗受硫磺云控制的炽热星球。金星与太阳之间的距离比日地距离近了2 600万英里(约4 180万千米),当然,这并不是金星表面温度如此之高的唯一原因。地球表面温度因全球变暖现象而持续上升。在温室效应的作用下,太阳辐射到达地球表面,而地球以红外辐射的形式释放出来自太阳的部分能量。不过,在金星表面,厚厚的云层和主要由二氧化碳构成的稠密大气捕集到热量,避免其逃逸到太空中。金星的表面温度高达460℃,令其成为太阳系中表面温度最高的行星。

■ 持续时间最长的风暴 ■

这场木星“大红斑”风暴,最早是由意大利天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼在1665年发现的。许多天文学家认为,这场风暴自发现以来,已经持续了345年。目前,仍未表现出自动平息的迹象。“大红斑”风暴的强度是地球风暴的3倍,风速最高可达每小时400英里(约644千米)。这场风暴为何能持续数百年之久?据科学家解释,其能量来自于木星内部和更小的气旋。木星内部向云顶提供的能量比其从太阳获取的能量多出70%。引力收缩就像一台大型空气压缩机,在木星深处产生强大的压力和热量。而木星大气中的强大雷暴又将部分热量输送至云顶。更小的风暴则被“大红斑”吞噬,令其得以继续咆哮。endprint

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