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也许可以在中国载人航天之际谈谈行星地理。
按照我们生活的世界的样子去想象别的世界,这样的想法是根深蒂固的。电影《星球大战》及其续集描绘的各个星球,都不难使人想起地球上某些特定的景观:沙漠、热带雨林、丹雅地貌或者大峡谷。值得注意的是,1977年首部曲拍竣的时候,人类已经对临近的行星有所了解。金星是一个高温高压的世界,水星像月球一样布满环形山,火星一片荒凉,没有运河,更没有火星人。人们已经意识到,地球及其地理景观是相当独特的,但这并不妨碍科幻电影把地球的某个局部放大到想象中的其他星球。
哥白尼说,地球并非宇宙的中心。脑筋灵活的天文学家们不免很快想到,那么至少在其他行星上,也许存在与地球相似的景象,甚至也会有人。荷兰人惠更斯通过望远镜观察到金星上存在明亮和黯淡的区域,猜想这就是维纳斯之星的地表面容。不过现在我们知道,由于金星浓厚的大气层,任何人都不可能直接从外太空看到金星地面。惠更斯看到的只是维纳斯的面纱。第一张模糊不清的金星地图,是人们后来通过雷达得到的。
火星的情况似乎好一些。这颗红色行星只有相当于地球百分之一的大气,因此很难拒绝天文学家们的偷窥欲。一百多年前,意大利人斯基帕雷里宣称在火星表面发现了运河。这个发现又激励美国人洛威尔看了一辈子火星,并绘制出详细的运河图。该地图直到上个世纪60年代美国水手号从火星发回第一批照片之前还在使用。很显然斯基帕雷里和洛威尔都弄错了,但这个错误里边居然也存在合理的思路:火星是一颗衰败的行星,为了调配日渐稀缺的水资源,它的居民被迫建造纵贯整个星球的水利工程。宇航时代也证明了这一点,火星照片上的河谷及其水浸遗迹,似乎表明这个行星在很久以前有过水,而且水势很大。所不同者在于,即使真有火星人,大概他们也没有办法让两级可能存在的冰盖融化,更不要说通过运河把水引到其他地区――拿地球的标准来看,火星实在太冷了。
人们渐渐意识到,按照地球的面貌想象其他行星不太现实。那么月球呢?也就是说,行星世界是否遍布像月球那样的环形山?
目前来看,最符合这个标准的无疑是水星。无论从大小、没有大气,还是表面形态,它都像是一个稍微放大一点的月球。唯一遗憾的是,我们还无法得到一张完整的水星地图――遍布环形山的球面上,有一个狭长区域像是被喝醉酒的理发师推了一推子,露出白花花的头皮。事实上,这不是理发师的原因,而是由于美国水星探测器的技术局限,1975年当它第三次与水星会合的时候,由于能量耗尽,终于未能完成拍摄整个水星表面的任务,留下了一条像是推子推过的空白地带。
曾经看到一张照片,几个美国科学家站在一个类似地球仪的空白球体前,把探测器拍回来的火星地表照片一条一条地往上贴。也就是说,我们能够得到的行星地图都是这样完成的。当然,那些照片还需要通过技术手段使之立体化,这样我们就感知到火星上的水手谷,以及可能是太阳系中最高的奥林匹斯火山,它有两个半珠穆朗玛峰高。但是在代表水星的那个球体面前,由于探测器能量耗尽而留下了一条空白。我们知道,美国、俄国甚至欧盟多次发射火星探测器,前两个国家也曾激烈竞争探测金星的荣誉,为什么却在水星留下遗憾而不去填补?
哥白尼临终时说,他此生最大的遗憾是从未见过水星。的确,由于距离太阳太近,水星经常淹没在太阳的光辉里,非常不很容易观测。由于同样的原因,从地球发射探测器前往水星,为了做大角度的行星间轨道变换,需要付出巨大的额外能量,而这在经济上是相当不划算的。事实上,如果不是一位美国科学家想出利用金星引力进行弹射变轨的话,可能至今我们的水星地图依然是一片空白。但无论如何,由于水星相对缺乏探索价值,弹射变轨技术后来更多是应用在探索木星以远的世界,例如70年代美国发射的两艘旅行者号飞船。今天,它们已经相继飞出传统的太阳系边界。
还是让我们回到刚才的话题:行星上是否存在大量的环形山。换句话说,它们可能更像月球还是我们的地球?如果是前者,这对于我们认识地球的独特性又有什么特殊意义?
金星上存在几千座环形山。但是,相对于它与地球几乎同等的身躯来说,这个数量无疑太少了。我们知道,环形山是太阳系中小天体撞击的结果。如果行星或者卫星本身地质活跃,比如火山经常爆发,或者存在地球那样的板块运动,这些环形山很快就会从地表被抹去。今天,我们地球上发现的最大的环形山或者说陨石坑是在美国亚历桑纳,直径也只有
一公里
多,放在其他行星或者月球上根本不值一提。而且,数量也太少。
金星似乎不存在板块运动;火山数量虽多,却没有任何爆发的迹象。那么如何解释环形山数量的稀少呢?也许这需要从金星表面的高温高压着手。有一种猜测认为,正是由于类似高压锅效应,金星岩浆来不及喷发就涌出地表。定期反复的类似过程,抹平了这颗行星上的大部分环形山。
几年前我曾经帮某电视台做一部关于地球的系列片。该片在回顾地球历史的时候,科学家提出这样一个观点:正是由于生命的活动,使得地球上的碳元素处于不停循环的状态,地球才可以避免金星那样致命的温室效应。简单来说,大气中的二氧化碳被植物吸收到一个合理的水平。而我们知道,金星大气绝大部分是二氧化碳,使得这个行星永远像是一部闷罐车甚至高压锅。这样,我们就可以理解生命活动对于塑造地球环境起到了如何巨大的作用;同时也就可以理解,为什么地球是独一无二的,或者说她不可能成为研究其他行星地理特征的参照物。当然,生命促成碳元素循环只是关于环境话题的一小部分。事实上,你完全可以把地球想象成一架巨大而无比精密的机器,生命就像其中的某些齿轮,它们承载了上一个程序的恩惠,又为下一个程序的启动作出自己决定性的贡献。反观金星或者火星,如果也视之为精密机器的话,由于缺乏生命的参与,它们在数十亿年之前就一头撞进错误的程序,并导致整个系统的崩溃。我承认,这样的说法可能有点夸大其词,但是火星人(如果曾经存在的话)无疑错过了某种机会。
而地球是如此幸运。
当然,苏美两国并非只是为了证明地球的幸运而前往金星。在缺乏对一颗行星的基本了解之前,如前所述,人们有理由认为地球环境可能是普遍存在的。但是在70年代,俄国人的一架探测器还没有着陆,就在金星大气层中被烤成史瓦辛格与之对阵的机器人那种鼻涕一样的金融粘液。俄国人学乖了,他们把下一架探测器设计成中世纪重装甲骑兵那个思路,眼睛(照相机)上还戴着大概比啤酒瓶底还厚的护目镜,终于着陆到金星表面。但是,科学家们还没乌拉完,重装甲骑兵就阵亡了。不过值得欣慰的是,总算有几张照片传回地球,尽管隔着啤酒瓶底几乎什么都没看清。由于严酷的自然环境,俄国人和美国人放弃了在金星上硬着陆的念头,改而使用探测器环绕飞行,渐渐测绘出完整的金星地图。其中美国1989年发射的麦哲伦号值得一提。当时冷战行将结束,太空竞赛很自然也接近尾声,人们不愿再为深空探索花费更多的金钱。麦哲伦号实际上是用以前一些项目的备用设备拼装的大杂烩,因此被称为“二手玫瑰”,却在金星探索中取得了远迈前人的成就。
但是在今天,金星探索无疑不再热门。人们主要把目光投向火星,这颗行星的名字每隔几天就会出现在报道中。由于今年是火星大冲,预计年底前后会有美国、欧盟、日本的探测器分别抵达。人们甚至不再满足于无人探测器,纷纷谈论载人登陆火星的时间表。一般认为将在2020年前后。不过对于美国人来说,该计划能否如期实施,似乎取决于两个因素,一个在于美国是否感受到来自其他国家太空竞争的压力,再一个是火星能否继续吸引人们的目光,也就是说天文学家能否提供持续不断的科学发现,至少是各种假说。
前边谈到,运河和火星人作为这颗红色行星最著名的假说已经破灭。科学家们甚至放弃了在其表面找到活体生命的希望。事实上,1976年美国海盗号着陆火星的时候,满心期待的科学家们已经体验过一次巨大的失望情绪。火星表面是如此寒冷和干燥,太阳紫外线对火星土壤消毒是如此彻底,看上去不可能存在任何生命迹象。1997年美国火星探路者的软着陆,也许基本上并没有指望作出什么重大发现,无宁说是一次技术检验,同时激发公众的兴趣,使得NASA可以继续获得经费支持。
照片似乎显示,火星历史上应该有过水势盛大的时期,规模尽管比不上地球的海洋,但起码可以达到像密西西比河这种大河流量的几万倍。那么,这些水都跑到哪里去了?由于火星引力微弱,也许绝大部分都逃逸到太空里了,剩下的可能冻结在火星土壤深处,也许还有很少部分冻结为火星白色的极冠。我之所以用了那么多“似乎”和“也许”,是因为这些事情还只是猜想,需要未来科学探索去证实或者证伪。如果能够证实,则火星或可视为地球的一面镜子,持续探索的热情是可以预期的。如果证伪,恐怕火星难免像金星那样被冷落的命运。
火星表面拥有远比金星多的环形山,这说明其地质活动不太活跃,大规模火山活动也许远在二三十亿年前就停止了。今天,巍峨的奥林匹斯山可能更像是一座历史纪念碑,追忆那些远古的火热岁月。我们大致知道,各行星形成之初,都经历过大规模的火山活动。但是火星太小了,小到只有地球的十分之一,以至于无法长久地保持它的热量。相对于生生不息的地球,火星更像是一颗接近死亡的行星,它的地质面貌在过去二三十亿年间可能都没怎么改变。当然,这颗红色星球表面经常会刮起地球上无法想象的沙尘暴,那是稀薄的大气层被太阳不均匀加热的结果。
还不能说火星一定没有生命。不过即使有,也更可能存在于地下,而且相当低级。似乎科学家们对此已经不抱太多的奢望,如果将来能够在火星上找到某些远古生命的化石,就足够惊天动地了。人们一直在寻找地外生命,以证明我们并不孤独。但现实是,我们被迫把目光投向越来越遥远的地方。在洛威尔时代,法国人曾经悬赏巨资寻找外星人,但不包括火星――当时人们普遍认为,存在火星人乃是不言而喻的事实。
顺便说一件趣事。最初海盗号发回火星地面照片时,调色人员把它的天空描绘成淡蓝色,后来才重新修正为桔红色。这再次说明了,在行星探索中,地球给人们的印象是多么根深蒂固。
前不久美国伽利略探测器坠毁在木星背面,很多文章用伤感的笔调追忆了它的功绩。事实上,它的功绩不仅在于探索木星本身,更是从木星的某些卫星上重新燃起了人们发现地外生命的希望。科学家们猜想,一颗行星或者卫星,如果有火山活动,如果存在液态水,也许是可以发展某种初级生命的。恰好木星的某些卫星可能满足这些条件,尽管它们并不集中在同一颗卫星上。木卫一上有多座火山爆发,木卫二光滑的地表下面可能存在液态水。当然,在如此遥远的距离,太阳已经帮不上什么忙了,卫星们主要是依靠木星的巨大质量而形成的潮汐力,为自身带来持续的热量补充。木星的四颗大卫星最早是伽利略通过望远镜观察到的,因此又名伽利略卫星,或者根据大神朱庇特(宙斯)宠幸过的几位女子而命名为欧罗巴、伊娥、卡利斯托等。在我短暂的天文爱好者生涯中,也曾借助十倍双筒望远镜看到过它们。
朱庇特这个名字事实上已经表明了木星的地位。有人甚至认为,我们太阳系本身就是由太阳和木星组成的双星系。当然天体物理学理论表明,木星必须比现在大40倍才有可能演变成一颗真正的恒星,但也必须注意到,木星向外辐射的能量要远多过太阳所能给予它的,这说明木星内部存在某种超常的物理变化。也许随着人类知识不断进展,木星有可能获得重新定位。
木星根本没有一个固体表面,因此也就没有地理可言。1995年,伽利略号向木星大气层深处释放了一个敢死队式的探测器,最后毁于高温高压。这也证明了,有人曾经想象的漂浮在木星大气层中就像大水母或者氢气球那样的生命形态是完全不可能的――尽管他们也意识到,由于木星巨大的引力,任何生命都不可能在其地面(如果木星有“地面”的话)生存。
伽利略号的命运令人伤感,不过我们可以寄希望于明年将赶到的欧盟的惠更斯号,也许这个探测器还会带给我们某些惊喜。
木星再往外是土星、天王星、海王星和冥王星。应该说,我们对这些行星还所知无多,而且除了冥王星都是气态行星,同样谈不上地理。不过,作为太阳系最大的卫星之一,土卫六值得关注,最新报道称那里可能存在液态湖泊。
应该说,人类基本上是怀着寻找另一个地球的愿望踏上了行星之旅,但很快发现其实那是些形态各异的世界,而地球也许只是一个孤证。正如我的一位网友在签名档里所说:“我追寻我无法得到的,我得到了我不想要的――但我依然爱你!”
1990年2月14日
情人节那天,旅行者1号即将飞出传统的太阳系。这时它接到地球的指令,调转镜头拍摄了太阳周围的景象。地面人员把它发回的60张照片拼接起来,金星、地球、木星、土星、天王星、海王星依次现身(水星和火星由于太暗而无法看到),构成了我们太阳系的一张全家福。人们通过照片确证了这样一个印象:我们的地球只不过是一个暗淡的小蓝点。该活动的策划者、美国天文学家卡尔?萨根因此在其《暗淡蓝点》一书中写道:
“在庞大的包容一切的暗黑宇宙中,我们的行星是一个孤独的斑点。由于我们的低微地位和广阔无垠的空间,没有任何暗示,从别的什么地方会有救星来拯救我们脱离自己的处境……我们有责任更友好地互相交往,并且要保护和珍惜这个淡蓝色的光点――这是我们迄今所知的唯一家园。”
以上文字摘自:中青在线
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