宇宙中最不缺的就是神秘,盘点太阳系中“诱人”的十大谜团

摘要:北京时间20191120关于【宇宙中最不缺的就是神秘,盘点太阳系中“诱人”的十大谜团】的具体情况和说明,让www.nxzbh.cn新闻频道的以图文形式为您慢慢道来。

今天,尽管人类已经将探索宇宙的“触角”延伸到太阳系以外的行星系统,但他们对太阳系之家的一些秘密仍然知之甚少。然而,随着太空中各种探测器的出现,“八仙过海,各显神能”,太阳系精心守护的秘密可能即将被我们一一揭开!

独特的太阳系

小个子靠前,大块头垫后!太阳系的行星似乎是按大小排列的。首先,靠近太阳的是类地行星:水星、金星、地球和火星。它们主要由体积和质量都很小的硅酸盐岩石组成,也被称为岩石行星。其次,远离太阳的是类木行星:木星、土星、天王星和海王星。它们的大小和质量都很大,通常是气态的,也被称为气态巨行星。因此,天体物理学家认为,如果有其他的“太阳系”(也就是说,其他类似于我们太阳系的天体系统),那么它的行星必须排列整齐,并忠实地围绕其恒星旋转……

然而,事实并非如此!1995年发现的第一颗太阳系外行星很快揭示,与我们的太阳系不同,离恒星最近的是气态巨行星。它们受到来自恒星的强烈辐射,导致地表温度升高,因此也被称为“热木星”。它们的公转轨道非常接近它们的恒星的轨道,而且它们都接近正确的圆!

天体物理学家感到沮丧的是,实际情况与原来的想法如此不同。让我们做一个简短的总结:类地行星是岩石行星,它们靠近太阳,由所谓的难熔材料组成。它们能承受早期太阳释放的强烈热量。类木行星,气态巨行星,距离太阳较远,主要由冰和气体组成,接收到的太阳辐射相对较少。在我们的太阳系中,气态巨行星离太阳很远。简而言之,在这个模型中没有热木星!

接下来,天体物理学家试图建立一些数学模型来模拟其他“太阳系”的形成,并寻求模型中方程的解。他们成功地发现,在其他“太阳系”中,气态巨行星是在远离其母恒星(类似于我们的太阳系)的地方形成的,但它们并没有原地不动,而是被迫“离开家园”。这是因为它们被原行星盘(新形成的年轻恒星周围的致密气体)中的尘埃和气体减慢了速度,逐渐失去能量,越来越难以抵抗恒星的引力。结果,这些气态巨行星沿着它们巨大的螺旋轨道缓慢地向太阳移动,直到它们到达目前的位置。接下来,它们还会继续蛾一般的旅程吗?对于其中一些气态巨行星,答案是肯定的:根据天体物理学家的说法,一颗气态巨行星正在被它的恒星吞噬!

那么为什么我们太阳系的气态巨行星不会遭受同样的命运呢?应该说,太阳系是非常幸运的,当这些气态巨行星形成时,原行星盘中的尘埃和气体也消失了,所以这些“幸运的行星”能够留在原地!然而,这毕竟只是一个特例,类似于“太阳系”的恒星系统的情况是多种多样的,是不够的。

潜伏在金星大气中的生物?

地球上的旋风、龙卷风和暴风雪造成了人类的灾难。然而,与金星上灾难性的天气相比,它们微不足道。想象一下:在赤道附近,时速高达400公里的风吹过云层,带来一场能将你化成肉糊的硫酸雨,一个巨大的双目气旋(大小是地球上气旋的5倍)在金星的南极地区肆虐,其成因至今仍是个谜。此外,研究人员还发现金星的紫外线图像显示出奇怪的黑点,轮廓和时间变化的外观。这些黑点出现在紫外线图像上的原因是这些地方没有紫外线的反射,就好像什么东西或者什么人吸收了紫外线!

谁吸收这些紫外线?它在8万米的高空隐藏着什么?一种理论认为它们以生物的形式隐藏在云层中,吸收太阳的紫外线作为能量来源。就像地球上的植物利用可见光进行光合作用一样,这些隐藏在金星星云中的生物通过吸收紫外线来制造有机物。

生物藏在云里?是真的吗。目前尚不清楚的是,在金星8万米高空的大气层中,气候条件比金星表面(温度在10至20摄氏度之间)更适宜。金星的表面温度约为460摄氏度。这种压力是可以承受的。甚至还有水!悬浮的液滴为一些微生物提供了极好的庇护。想想我们生活的地球。难道云层里没有细菌吗?

冥王星上有过生命吗?

冥王星也能孕育生命吗?这是惊人的!这颗矮行星离太阳很远(44亿到73亿公里)。它是一颗极其寒冷和贫瘠的矮行星(平均表面温度只有230摄氏度)。不难想象冥王星是一个由氮、一氧化碳、甲烷和冰组成的冰冻世界。然而,美国诺顿学院的科学家们相信,在柯伊伯带(现在被称为太阳系边界)将有生命存在。

当然,几乎可以肯定今天冥王星上没有生命,但是过去呢?根据杰弗里·柯林斯的说法,冥王星可能在它的婴儿期度过了一段相对美好的时光,从而在它的地下水中孕育了生命!

不明白?好吧,为便于理解,咱们先说说冥卫一——冥王星最大的卫星。根据研究人员建立的模型,在早期太阳系,冥王星可能曾和某个巨型天体相撞,撞击产生的碎片绕冥王星运行,逐渐聚合成冥卫一。那次剧烈的撞击可能使冥王星的温度攀升了50%,这虽然不能令坚冰瓦解,但至少揭开了其他一连串热现象的序幕。

究者认为,冥王星因此有了一段充满水的过去。在那次撞击后,冥卫一留在了冥王星的身旁,并绕其快速旋转。相较于其他卫星,冥卫一的块头委实惊人,它的质量约是冥王星的1/7(月球质量是地球的1/81)。你或许会说,冥卫一对于冥王星有着很强的引力作用,而且当时冥卫一距离冥王星很近,因此引力更强。在引力作用下,冥王星被拉伸成椭球体。这一拉伸可能导致岩石间的相互摩擦,从而使地核温度升高,并使一部分包覆着冥王星岩石地核的冰层消融,形成一个地下海。

也许生命正是在这个地下海中繁衍。不过,关于这一点研究人员尚无法进一步论证,毕竟掌握的资料极其有限。这个地下海有多深?位于岩层还是冰层(冥王星的内核由岩石构成,外面包覆冰层)?存在过多长时间(在很久以前,地下海就再次结冰了。因为冥卫一渐渐远离冥王星后,它对冥王星造成的影响也相应减弱)?

为什么天王星是横向的?

天王星以一种非常奇怪的方式旋转,就像一个孩子躺在旋转轨道平面上。太阳系中其他行星的旋转轴相对于太阳系的轨道平面几乎是垂直的。只有天王星的旋转轴以98度的倾角位于轨道平面上,几乎是围绕太阳的。

长期以来,研究人员一直认为天王星在形成后不久就被一个巨大的天体击中,导致其自转轴迅速翻转。这个想法很大胆,但遇到了很大的困难。因为所有天王星的卫星都在其赤道平面上旋转(由于天王星旋转轴的倾斜而倾斜),所以它们的轨道也会倾斜。然而,如果事实是天王星被击中后迅速翻转,就像研究人员假设的那样,那么它的卫星如何能在短时间内适应这种运动呢?

曾经,巴黎天文台的Jacques Lascar和Gwennard Bouye试图回答这个问题。两位天体物理学家都认为,天王星的反转过程可能非常缓慢,因此它的卫星有足够的时间跟进。这样的解释似乎更合乎逻辑,但还有一个问题需要回答:谁是造成这种影响的罪魁祸首?它是天王星形成初期的伴星吗?科学家们只能粗略地描述一下这一现象:一颗巨大的犁式卫星的引力,加上太阳的引力,使天王星的旋转轴逐渐反转。

研究人员计算出,距离天王星130万公里的一颗约占天王星质量1%的卫星可能是这次撞击的始作俑者。然而,没有一颗天王星的卫星能满足这些要求。

那么,这个谜仍然难以捉摸吗?不一定。也许是因为另一颗气态巨行星(木星、土星……)天王星有影响力的同伴被引力喷射得如此之远,以至于我们还没有发现它。一些模拟已经证实,在太阳系形成的漫长过程中,这些气态巨行星的轨道可能移动了太多。至于后续的研究,让我们拭目以待。

水星有没有一颗超大的“心脏”

水星没有大气,没有水,并且暴露在强烈的太阳辐射下,这似乎对研究人员没什么兴趣。在这个有点像月球的星球的深处,不知不觉地隐藏着一个令人费解的秘密:铁核。事实上,铁芯并不少见。毕竟,金星、地球和其他类地行星都有类似的金属内核。这些行星大致是在同一时间以相同的物质形成的,所以它们的组成应该是相似的。铁是地球上最重的组成部分。因此,当一个物体形成时,它会下沉到物体的最深处。作为地球的核心,核心的直径大约是地球半径的1/2。相比之下,水星的半径是2400公里,而它的铁核半径是1900公里。也就是说,这个神秘的铁核几乎覆盖了整个星球!水星的心脏非常巨大,非常罕见!

有两种相反的理论可以解释这一点。第一种理论认为这种现象是由太阳的无限能量引起的。水星离太阳非常近,只有6000万公里(地球离太阳1.5亿公里),所以它受到太阳的强烈辐射,温度可以达到460摄氏度!在45亿年前太阳系形成之初,情况似乎更糟:当时的太阳非常猛烈,向太空发射的能量比现在多得多,使得早期水星的温度高达2000摄氏度!巨大的热量蒸发水星外层的岩石,留下500公里厚的行星地幔。

另一种理论,宇宙台球理论,更加引人注目。瑞士伯尔尼大学的一组研究人员认为,早期的水星(大约45亿年前)可能遭受过一次或多次灾难性的猛烈撞击。当时的太阳系是无序的,天体之间的碰撞是频繁的(月球也是在这样的碰撞中形成的)。因此,研究人员的理论并不荒谬。为了证明他们的观点,他们使用计算机模拟各种碰撞,不断改变碰撞物体的质量和速度参数。当他们认为moon-sized对象达到汞的速度100000公里/小时(今天)质量的两倍,他们最终得到了水星的现状:薄地幔和地壳封闭的一个巨大的和完整的核心,而蒸发表面材料可能成为太阳和其他行星的一部分。结果显示,地球上甚至可能有1.6 *10的16次方吨的碎片!在那个时候,地球只是一个发光的球体,水星的碎片和它融合在一起,现在已经无法辨认。

然而,水星铁核的秘密可能很快就会解开。2011年3月,美国信使号宇宙飞船抵达水星轨道。它的任务之一是通过分析水星表面的成分来找出真相。毕竟,如果水星表面的物质确实蒸发了,那么它的表面现在应该没有挥发性成分(如钠和钾)。

土卫六,唯一有大气层的卫星

橙色的天空多云,液态乙烷的河流蜿蜒流过广阔的平原,富含碳氢化合物的湖泊在风和闪电的作用下荡漾。

欢迎来到土卫六泰坦!它直径5150公里,是土星最大的卫星,甚至比水星还要大。此外,它是太阳系166颗卫星中唯一拥有大气层的卫星。它的周围是平均温度为- 200*的寒冷大气,密度比地球大气大,氮气(约95%)和甲烷(约5%)。

土卫六的表面为何会覆盖着这样一层奇特的浓雾般的大气?是因为它具有庞大的体积吗?的确如此。大气之所以没有逃逸,是由于受到土卫六引力的束缚。天体质量越大,引力也越大,也就越容易留住气体。太阳系中的大多数卫星都因质量太小而只能放任大气逃逸,而土卫六却是个非常结实的“壮汉”。于是,一切似乎合理合理。然而,“大块头”天体并不止土卫六一个,其他卫星也有类似的“体形”。例如,木卫三的体积(直径5260千米)甚至比土卫六更大,而木卫四的大小(直径约4820千米)也与土卫六相差无几。奇怪的是,木卫三和木卫四却赤裸裸,一丝不挂……

天文学家一直对土卫六的大气形成充满想象,自然也有一些想法。他们认为土卫六的大气层可能和土卫六本身一样古老。泰坦是由吸积形成的。具体来说,尘埃粒子、小岩石和岩石碰撞融合在一起形成土卫六。最初以冰的形式存在于岩石中的氨和甲烷,在吸积过程释放的热量的加热下,被喷射出来,然后被泰坦的重力所保留。随着时间的推移,在高能太阳粒子的作用下,氨分子转化为液氮和氢,其中大部分会逃逸。在1000多万年的时间里,最初的甲烷与阳光发生反应,直到消失。现在,大气中仍然有5%的甲烷,因为土卫六不断地向大气深处喷射甲烷。

现在只剩下一个问题了:为什么木卫三和木卫四没有大气?这至今仍是个谜。不过,这个看似令人摸不着头脑的谜题其实也有迹可循。据科学家推测,相较于土卫六而言,这两颗卫星的形成过程相对缓慢,吸积过程可能也温和许多,释放的热量则相对较少,以至于不够加热天体内部的氨、甲烷以及其他以冰的形式存在的挥发性成分。既然没有气体,又何来大气?

然而,研究并没有结束。若想进一步解开个中奥秘,还得悉心研究木卫三和木卫四的组成,而这恰恰是欧洲空间局和美国航空航天局合作的“木卫二一木星系”任务的目标所在。不过,这一美好的愿景在2050年之前恐怕是难以实现的了。


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