已经确认有生命的星球有哪些?
1、开普勒-452b
说到已经确认有生命的星球,相信许多朋友都会想到开普勒-452b,它于2015年被美国NASA发现,其直径是地球的1.6倍,与地球相似指数为0.83,距离地球1400光年。不仅如此,开普勒-452b还可能拥有大气层和流动水,所以它也被称为“地球的表哥”。
2、格利泽581d
此外,2007年发现的格利泽581d,也是不可忽视的,它距离地球约20.3光年,被科学家认为最可能存在生命的“超级地球”。但是可惜的是,人类只能观测到这些类似地球的星球,却无法得知上面是否存在生命。
3、木卫六
在科学界,液态水、碳等元素、热能量被认为是生命存在的三大要素,而在木星卫星——木卫六上,通过探测器测得,它的大气层及岩体中有着丰富的碳化合物,因此极可能孕育生命。不过木卫六极冷,温度在零下178度左右,人类肯定是不能在上面生存的。
4、土卫二
另外,在已经确认有生命的星球中,土卫二不可忽视,它的南极附近有底下海洋,海水不仅含有碳等生命形成所必需的元素,里面的超细颗粒物还是由90℃以上热水与岩石发生反应而形成。于此说来,土卫二符合生命存在在要素……【更多内容】
5、土卫五
通过探测,科学家已经确认,土卫五存在大气,里面含有氧气和二氧化碳,其中氧气越占70%,二氧化碳约占30%。不过土卫五上氧气浓度比地球低很多,仅为地球浓度的5万亿分之一,所以以目前的条件,土卫五只是有适合人类居住的条件之一罢了。
收集有关天文学的资料
我们现在观察到的宇宙,其边界大约有100多亿光年。它由众多的星系所组成。地球是太阳系的一颗有生命的普通行星,而太阳是银河系中一颗普通恒星。我们所观察到的恒星、行星、慧星、星系等是怎么产生的呢?
宇宙学说认为,我们所观察到的宇宙,在其孕育的初期,集中于一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点。在141亿年前左右,奇点产生后发生大爆炸,从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。
宇宙大爆炸后0.01秒,宇宙的温度大约为1000亿度。物质存在的主要形式是电子、光子、中微子。以后,物质迅速扩散,温度迅速降低。大爆炸后1秒钟,下降到100亿度。大爆炸后14秒,温度约30亿度。35秒后,为3亿度,化学元素开始形成。温度不断下降,原子不断形成。宇宙间弥漫着气体云。他们在引力的作用下,形成恒星系统,恒星系统又经过漫长的演化,成为今天的宇宙。
物质现象的总和。广义上指无限多样、永恒发展的物质世界,狭义上指一定时代观测所及的最大天体系统。后者往往称作可观测宇宙、我们的宇宙,现在相当于天文学中的“总星系”。
2003年2月份,美国国家航空航天局曾向全世界公布他们有关宇宙年龄的研究成果。根据其公布的资料显示,宇宙年龄应该为137亿岁。2003年11月份,国际天体物理学研究小组宣称,宇宙的确切年龄应该是145亿岁。地球的形成大约是距今45亿年。
词源考察 在中国古籍中最早使用宇宙这个词的是《庄子·齐物论》。“宇”的含义包括各个方向,如东西南北的一切地点。“宙”包括过去、现在、白天、黑夜,即一切不同的具体时间。战国末期的尸佼说:“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”“宇”指空间,“宙”指时间,“宇宙”就是时间和空间的统一。后来“宇宙”一词便被用来指整个客观实在世界。与宇宙相当的概念有“天地”、“乾坤”、“六合”等,但这些概念仅指宇宙的空间方面。《管子》的“宙合”一词,“宙”指时间,“合”(即“六合”)指空间,与“宇宙”概念最接近。
在西方,宇宙这个词在英语中叫cosmos,在俄语中叫кocMoc ,在德语中叫kosmos ,在法语中叫cosmos。它们都源自希腊语的κoσμoζ,古希腊人认为宇宙的创生乃是从浑沌中产生出秩序来,κoσμoζ其原意就是秩序。但在英语中更经常用来表示“宇宙”的词是universe。此词与universitas有关。在中世纪,人们把沿着同一方向朝同一目标共同行动的一群人称为universitas。在最广泛的意义上,universitas 又指一切现成的东西所构成的统一整体,那就是universe,即宇宙。universe和cosmos常常表示相同的意义,所不同的是,前者强调的是物质现象的总和,而后者则强调整体宇宙的结构或构造。
宇宙观念的发展 宇宙结构观念的发展 远古时代,人们对宇宙结构的认识处于十分幼稚的状态,他们通常按照自己的生活环境对宇宙的构造作了幼稚的推测。在中国西周时期,生活在华夏大地上的人们提出的早期盖天说认为,天穹像一口锅,倒扣在平坦的大地上;后来又发展为后期盖天说,认为大地的形状也是拱形的。公元前7世纪 ,巴比伦人认为,天和地都是拱形的,大地被海洋所环绕,而其中央则是高山。古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子,大地的中央则是尼罗河。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上,而象则站在巨大的龟背上,公元前7世纪末,古希腊的泰勒斯认为,大地是浮在水面上的巨大圆盘,上面笼罩着拱形的天穹。
最早认识到大地是球形的是古希腊人。公元前6世纪,毕达哥拉斯从美学观念出发,认为一切立体图形中最美的是球形,主张天体和我们所居住的大地都是球形的。这一观念为后来许多古希腊学者所继承,但直到1519~1522年,葡萄牙的F.麦哲伦率领探险队完成了第一次环球航行后 ,地球是球形的观念才最终证实。
公元2世纪,C.托勒密提出了一个完整的地心说。这一学说认为地球在宇宙的中央安然不动,月亮、太阳和诸行星以及最外层的恒星天都在以不同速度绕着地球旋转。为了说明行星视运动的不均匀性,他还认为行星在本轮上绕其中心转动,而本轮中心则沿均轮绕地球转动。地心说曾在欧洲流传了1000多年。1543年,N.哥白尼提出科学的日心说,认为太阳位于宇宙中心,而地球则是一颗沿圆轨道绕太阳公转的普通行星。1609年,J.开普勒揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转,发展了哥白尼的日心说,同年,伽利略·伽利雷则率先用望远镜观测天空,用大量观测事实证实了日心说的正确性。1687年,I.牛顿提出了万有引力定律,深刻揭示了行星绕太阳运动的力学原因,使日心说有了牢固的力学基础。在这以后,人们逐渐建立起了科学的太阳系概念。
在哥白尼的宇宙图像中,恒星只是位于最外层恒星天上的光点。1584年,乔尔丹诺·布鲁诺大胆取消了这层恒星天,认为恒星都是遥远的太阳。18世纪上半叶,由于E.哈雷对恒星自行的发展和J.布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计,布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。18世纪中叶,T.赖特、I.康德和J.H.朗伯推测说,布满全天的恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。弗里德里希·威廉·赫歇尔首创用取样统计的方法,用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例,1785年首先获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图,从而奠定了银河系概念的基础。在此后一个半世纪中,H.沙普利发现了太阳不在银河系中心、J.H.奥尔特发现了银河系的自转和旋臂,以及许多人对银河系直径、厚度的测定,科学的银河系概念才最终确立。
18世纪中叶,康德等人还提出,在整个宇宙中,存在着无数像我们的天体系统(指银河系)那样的天体系统。而当时看去呈云雾状的“星云”很可能正是这样的天体系统。此后经历了长达170年的曲折的探索历程,直到1924年,才由E.P.哈勃用造父视差法测仙女座大星云等的距离确认了河外星系的存在。
近半个世纪,人们通过对河外星系的研究,不仅已发现了星系团、超星系团等更高层次的天体系统,而且已使我们的视野扩展到远达200亿光年的宇宙深处。
宇宙演化观念的发展 在中国,早在西汉时期,《淮南子·俶真训》指出:“有始者,有未始有有始者,有未始有夫未始有有始者”,认为世界有它的开辟之时,有它的开辟以前的时期,也有它的开辟以前的以前的时期。《淮南子·天文训》中还具体勾画了世界从无形的物质状态到浑沌状态再到天地万物生成演变的过程。在古希腊,也存在着类似的见解。例如留基伯就提出,由于原子在空虚的空间中作旋涡运动,结果轻的物质逃逸到外部的虚空,而其余的物质则构成了球形的天体,从而形成了我们的世界。
太阳系概念确立以后,人们开始从科学的角度来探讨太阳系的起源。1644年,R.笛卡尔提出了太阳系起源的旋涡说;1745年,G.L.L.布丰提出了一个因大彗星与太阳掠碰导致形成行星系统的太阳系起源说;1755年和1796年,康德和拉普拉斯则各自提出了太阳系起源的星云说。现代探讨太阳系起源z的新星云说正是在康德-拉普拉斯星云说的基础上发展起来。
1911年,E.赫茨普龙建立了第一幅银河星团的颜色星等图;1913年,伯特兰•阿瑟•威廉•罗素则绘出了恒星的光谱-光度图,即赫罗图。罗素在获得此图后便提出了一个恒星从红巨星开始,先收缩进入主序,后沿主序下滑,最终成为红矮星的恒星演化学说。1924年 ,亚瑟·斯坦利·爱丁顿提出了恒星的质光关系;1937~1939年,C.F.魏茨泽克和贝特揭示了恒星的能源来自于氢聚变为氦的原子核反应。这两个发现导致了罗素理论被否定,并导致了科学的恒星演化理论的诞生。对于星系起源的研究,起步较迟,目前普遍认为,它是我们的宇宙开始形成的后期由原星系演化而来的。
1917年,A.阿尔伯特·爱因斯坦运用他刚创立的广义相对论建立了一个“静态、有限、无界”的宇宙模型,奠定了现代宇宙学的基础。1922年,G.D.弗里德曼发现,根据阿尔伯特·爱因斯坦的场方程,宇宙不一定是静态的,它可以是膨胀的,也可以是振荡的。前者对应于开放的宇宙,后者对应于闭合的宇宙。1927年,G.勒梅特也提出了一个膨胀宇宙模型.1929年 哈勃发现了星系红移与它的距离成正比,建立了著名的哈勃定律。这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。20世纪中叶,G.伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型,他们还预言,根据这一模型,应能观测到宇宙空间目前残存着温度很低的背景辐射。1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。从此,许多人把大爆炸宇宙模型看成标准宇宙模型。1980年,美国的古斯在热大爆炸宇宙模型的 基础上又进一步提出了暴涨宇宙模型。这一模型可以解释目前已知的大多数重要观测事实。
宇宙图景 当代天文学的研究成果表明,宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。
层次结构 行星是最基本的天体系统。太阳系中共有八大行星:水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星。除水星和金星外,其他行星都有卫星绕其运转,地球有一个卫星 月球,土星的卫星最多,已确认的有17颗。行星 小行星 彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系。太阳占太阳系总质量的99.86%,其直径约140万千米,最大的行星木星的直径约14万千米。太阳系的大小约120亿千米。有证据表明,太阳系外也存在其他行星系统。2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系中大部分恒星和星际物质集中在一个扁球状的空间内,从侧面看很像一个“铁饼”,正面看去�则呈旋涡状。银河系的直径约10万光年,太阳位于银河系的一个旋臂中,距银心约3万光年。银河系外还有许多类似的天体系统,称为河外星系,常简称星系。现已观测到大约有10亿个。星系也聚集成大大小小的集团,叫星系团。平均而言,每个星系团约有百余个星系,直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形,其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团,只有少数超星系团拥有几十个星系团。本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。目前天文观测范围已经扩展到200亿光年的广阔空间,它称为总星系。
多样性 天体千差万别,宇宙物质千姿百态。太阳系天体中,水星、金星表面温度约达700K,遥远的冥王星向日面的温度最高时也只有50K;金星表面笼罩着浓密的二氧化碳大气和硫酸云雾,气压约50个大气压,水星、火星表面大气却极其稀薄,水星的大气压甚至小于2×10-9毫巴;类地行星(水星、金星、火星)都有一个固体表面,类木行星却是一个流体行星;土星的平均密度为0.70克/厘米3,比水的密度还小,木星、天王星、海王星的平均密 度略大于水的密度,而水星、金星、地球等的密度则达到水的密度的5倍以上;多数行星都是顺向自转,而金星是逆向自转;地球表面生机盎然,其他行星则是空寂荒凉的世界。
太阳在恒星世界中是颗普遍而又典型的恒星。已经发现,有些红巨星的直径为太阳直径的几千倍。中子星直径只有太阳的几万分之一;超巨星的光度高达太阳光度的数百万倍,白矮星光度却不到太阳的几十万分之一。红超巨星的物质密度小到只有水的密度的百万分之一,而白矮星、中子星的密度分别可高达水的密度的十万倍和百万亿倍。太阳的表面温度约为6000K,O型星表面温度达30000K,而红外星的表面温度只有约600K。太阳的普遍磁场强度平均为1×10-4特斯拉,有些磁白矮星的磁场通常为几千、几万高斯(1高斯=10-4特斯拉),而脉冲星的磁场强度可高达十万亿高斯。有些恒星光度基本不变,有些恒星光度在不断变化,称变星。有的变星光度变化是有周期的,周期从1小时到几百天不等。有些变星的光度变化是突发性的,其中变化最剧烈的是新星和超新星,在几天内,其光度可增加几万倍甚至上亿倍。
恒星在空间常常聚集成双星或三五成群的聚星,它们可能占恒星总数的1/3。也有由几十、几百乃至几十万个恒星聚在一起的星团。宇宙物质除了以密集形式形成恒星、行星等之外,还以弥漫的形式形成星际物质。星际物质包括星际气体和尘埃,平均每立方厘米只有一个原子,其中高度密集的地方形成形状各异的各种星云。宇宙中除发出可见光的恒星、星云等天体外,还存在紫外天体、红外天体、X射线源、γ射线源以及射电源。
星系按形态可分为椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜星系和不规则星系等类型。60年代又发现许多正在经历着爆炸过程或正在抛射巨量物质的河外天体,统称为活动星系,其中包括各种射电星系、塞佛特星系、N型星系、马卡良星系、蝎虎座BL型天体,以及类星体等等。许多星系核有规模巨大的活动:速度达几千千米/秒的气流,总能量达1055焦耳的能量输出,规模巨大的物质和粒子抛射,强烈的光变等等。在宇宙中有种种极端物理状态:超高温、超高压、超高密、超真空、超强磁场、超高速运动、超高速自转、超大尺度时间和空间、超流、超导等。为我们认识客观物质世界提供了理想的实验环境。
运动和发展 宇宙天体处于永恒的运动和发展之中,天体的运动形式多种多样,例如自转、各自的空间运动(本动)、绕系统中心的公转以及参与整个天体系统的运动等。月球一方面自转一方面围绕地球运转,同时又跟随地球一起围绕太阳运转。太阳一方面自转,一方面又向着武仙座方向以20千米/秒的速度运动,同时又带着整个太阳系以250千米/秒的速度绕银河系中心运转,运转一周约需2.2亿年。银河系也在自转,同时也有相对于邻近的星系的运动。本超星系团也可能在膨胀和自转。总星系也在膨胀。
现代天文学已经揭示了天体的起源和演化的历程。当代关于太阳系起源学说认为,太阳系很可能是50亿年前银河系中的一团尘埃气体云(原始太阳星云)由于引力收缩而逐渐形成的(见太阳系起源)。恒星是由星云产生的,它的一生经历了引力收缩阶段、主序阶段、红巨星阶段、晚期阶段和临终阶段。星系的起源和宇宙起源密切相关,流行的看法是:在宇宙发生热大爆炸后40万年,温度降到4000K,宇宙从辐射为主时期转化为物质为主时期,这时或由于密度涨落形成的引力不稳定性,或由于宇宙湍流的作用而逐步形成原星系,然后再演化为星系团和星系。热大爆炸宇宙模型描绘了我们的宇宙的起源和演化史:我们的宇宙起源于200亿年前的一次大爆炸,当时温度极高、密度极大。随着宇宙的膨胀,它经历了从热到冷、从密到稀、从辐射为主时期到物质为主时期的演变过程,直至10~20亿年前,才进入大规模形成星系的阶段,此后逐渐形成了我们当今看到的宇宙。1980年提出的暴涨宇宙模型则是热大爆炸宇宙模型的补充。它认为在宇宙极早期,在我们的宇宙诞生后约10-36秒的时候,它曾经历了一个暴涨阶段。
哲学分析 宇宙概念 有些宇宙学家认为,我们的宇宙是唯一的宇宙;大爆炸不是在宇宙空间的哪一点爆炸,而是整个宇宙自身的爆炸。但是,新提出的暴涨模型表明,我们的宇宙仅是整个暴涨区域的非常小的一部分,暴涨后的区域尺度要大于1026厘米,而那时我们的宇宙只有10厘米。还有可能这个暴涨区域是一个更大的始于无规则混沌状态的物质体系的一部分。这种情况恰如科学史上人类的认识从太阳系宇宙扩展到星系宇宙,再扩展到大尺度宇宙那样,今天的科学又正在努力把人类的认识进一步向某种探索中的“暴涨宇宙”、“无规则的混沌宇宙”推移。我们的宇宙不是唯一的宇宙,而是某种更大的物质体系的一部分,大爆炸不是整个宇宙自身的爆炸,而是那个更大物质体系的一部分的爆炸。因此,有必要区分哲学和自然科学两个不同层次的宇宙概念。哲学宇宙概念所反映的是无限多样、永恒发展的物质世界;自然科学宇宙概念所涉及的则是人类在一定时代观测所及的最大天体系统。两种宇宙概念之间的关系是一般和个别的关系。随着自然科学宇宙概念的发展,人们将逐步深化和接近对无限宇宙的认识。弄清两种宇宙概念的区别和联系,对于坚持马克思主义的宇宙无限论,反对宇宙有限论、神创论、机械论、不可知论、哲学代替论和取消论,都有积极意义。
宇宙的创生 有些宇宙学家认为,暴涨模型最彻底的改革也许是观测宇宙中所有的物质和能量从无中产生的观点,这种观点之所以在以前不能为人们接受,是因为存在着许多守恒定律,特别是重子数守恒和能量守恒。但随着大统一理论的发展,重子数有可能是不守恒的,而宇宙中的引力能可粗略地说是负的,并精确地抵消非引力能,总能量为零。因此就不存在已知的守恒律阻止观测宇宙从无中演化出来的问题。这种“无中生有”的观点在哲学上包括两个方面:①本体论方面。如果认为“无”是绝对的虚无,则是错误的。这不仅违反了人类已知的科学实践,而且也违反了暴涨模型本身。按照该模型,我们所研究的观测宇宙仅仅是整个暴涨区域的很小的一部分,在观测宇宙之外并不是绝对的“无”。现在观测宇宙的物质是从假真空状态释放出来的能量转化而来的,这种真空能恰恰是一种特殊的物质和能量形式,并不是创生于绝对的“无”。如果进一步说这种真空能起源于“无”,因而整个观测宇宙归根到底起源于“无”,那么这个“无”也只能是一种未知的物质和能量形式。②认识论和方法论方面。暴涨模型所涉及的宇宙概念是自然科学的宇宙概念。这个宇宙不论多么巨大,作为一个有限的物质体系 ,也有其产生、发展和灭亡的历史。暴涨模型把传统的大爆炸宇宙学与大统一理论结合起来,认为观测宇宙中的物质与能量形式不是永恒的,应研究它们的起源。它把“无”作为一种未知的物质和能量形式,把“无”和“有”作为一对逻辑范畴,探讨我们的宇宙如何从“无”——未知的物质和能量形式,转化为“有”——已知的物质和能量形式,这在认识论和方法论上有一定意义。
时空起源 有些人认为,时间和空间不是永恒的,而是从没有时间和没有空间的状态产生的。根据现有的物理理论,在小于10-43秒和10-33厘米的范围内,就没有一个“钟”和一把“尺子”能加以测量,因此时间和空间概念失效了,是一个没有时间和空间的物理世界。这种观点提出已知的时空形式有其适用的界限是完全正确的。正像历史上的牛顿时空观发展到相对论时空观那样,今天随着科学实践的发展也必然要求建立新的时空观。由于在大爆炸后10-43秒以内,广义相对论失效,必须考虑引力的量子效应,因此有些人试图通过时空的量子化的途径来探讨已知的时空形式的起源。这些工作都是有益的,但我们决不能因为人类时空观念的发展或者在现有的科学技术水平上无法度量新的时空形式,而否定作为物质存在形式的时间、空间的客观存在。
人和宇宙 从本世纪60年代开始,由于人择原理的提出和讨论,出现了人类存在和宇宙产生的关系问题。人择原理认为 ,可能存在许多具有不同物理参数和初始条件的宇宙,但只有物理参数和初始条件取特定值的宇宙才能演化出人类,因此我们只能看到一种允许人类存在的宇宙。人择原理用人类的存在去约束过去可能有的初始条件和物理定律,减少它们的任意性,使一些宇宙学现象得到解释,这在科学方法论上有一定的意义。但有人提出,宇宙的产生依赖于作为观测者的人类的存在。这种观点值得商榷。现在根据暴涨模型,那些被传统大爆炸模型作为初始条件的状态,有可能从极早期宇宙的演化中产生出来,而且宇宙的演化几乎变得与初始条件的一些细节无关。这样就使上述那种利用初始条件的困难来否定宇宙客观实在性的观点失去了基础。但有些人认为,由于暴涨引起的巨大距离尺度,使得从整体上去观测宇宙的结构成为不可能。这种担心有其理由,但如果暴涨模型正确的话,随着科学实践的发展,一定有可能突破人类认识上的困难。
有漂亮而又复杂的行星
土星古称镇星,直径119300公里(为地球的9.5倍),是太阳系第二大行星。它与邻居木星十分相像,表面也是液态氢和氦的海洋,上方同样覆盖着厚厚的云层。土星上狂风肆虐,沿东西方向的风速可超过每小时1600公里。土星上空的云层就是这些狂风造成的,云层中含有大量的结晶氨。
土星(Saturn)轨道距太阳142,940万千米,公转周期为10759.5天,相当于29.5个地球年,视星等为0.67等。在太阳系的行星中,土星的光环最惹人注目,它使土星看上去就像戴着一顶漂亮的大草帽。观测表明构成光环的物质是碎冰块、岩石块、尘埃、颗粒等,它们排列成一系列的圆圈,绕着土星旋转。
土星环位于土星的赤道面上。在空间探测以前,从地面观测得知土星环有五个,其中包括三个主环(A环、B环、C环)和两个暗环(D环、E环)。B环既宽又亮,它的内侧是C环,外侧是A环。A环和B环之间为宽约5,000公里的卡西尼缝,它是天文学家卡西尼在1675年发现的。B环的内半径 91,500公里,外半径116,500公里,宽度是25,000公里,可以并排安放两个地球。A环的内半径121,500公里,外半径137,000公里,宽度15,500公里。C环很暗,它从B环的内边缘一直延伸到离土星表面只有12,000公里处,宽度约19,000公里。1969年在C环内侧发现了更暗的D环,它几乎触及土星表面。在A环外侧还有一个E环,由非常稀疏的物质碎片构成,延伸在五、六个土星半径以外。1979年9月,“先驱者” 11号探测到两个新环——F环和G环。F环很窄,宽度不到800公里,离土星中心的距离为2.33个土星半径,正好在A环的外侧。G环离土星很远,展布在离土星中心大约10~15个土星半径间的广阔地带。“先驱者”11号还测定了A环、B环、C环和卡西尼缝的位置、宽度,其结果同地面观测相差不大。“先驱者”11号的紫外辉光观测发现,在土星的可见环周围有巨大的氢云。环本身是氢云的源。
除了A环、B环、C 环以外的其他环都很暗弱。土星的赤道面与轨道面的倾角较大,从地球上看,土星呈现出南北方向的摆动,这就造成了土星环形状的周期变化。仔细观测发现,土星环内除卡西尼缝以外,还有若干条缝,它们是质点密度较小的区域,但大多不完整且具有暂时性。只有A环中的恩克缝是永久性的,不过,环缝也不完整。科学家认为这些环缝都是土星卫星的引力共振造成的,犹如木星的巨大引力摄动造成小行星带中的柯克伍德缝一样。“先驱者”11号在A环与F环之间发现一个新的环缝,称为“先驱者缝”,还测得恩克缝的宽度为876公里。由观测阐明土星环的本质,要归功于美国天文学家基勒,他在1895年从土星环的反射光的多普勒频移发现土星环不是固体盘,而是以独立轨道绕土星旋转的大群质点。土星环掩星并没有把被掩的星光完全挡住,这也说明土星环是由分离质点构成的。1972年从土星环反射的雷达回波得知,环的质点是直径介于4到30厘米之间的冰块。
探测器传回的土星照片让科学家非常吃惊,在近处所看到的土星环,竟然是碎石块和冰块一大片,使人眼花缭乱,它们的直径从几厘米到几十厘米不等,只有少量的超过1米或者更大。土星周围的环平面内有数百条到数千条环,大小不等,形状各异。大部分环是对称地绕土星转的,也有不对称的,有完整的、比较完整的、残缺不全的。环的形状有锯齿形的,有辐射状的。令科学家迷惑不解的是,有的环好象是由几股细绳松散的搓成的粗绳一样,或者说像姑娘们的发辫那样相互扭结在一起。辐射状的环更是令科学家大开了眼界而又伤透了脑筋,组成环的物质就象车轮那样,步调整齐的绕着土星转,这样岂不要求那些离的越远的碎石块和冰块运动的速度越快吗?这显然违背了目前已经掌握的物质运动定律。那么,这是一个什么样的规律在起作用呢?目前仍在探索中。
土星内部也与木星相似,有一个岩石构成的核心。核的外面是5000公里厚的冰层和8000公里的金属氢组成的壳层,最外面被色彩斑斓的云带包围着。土星的大气运动比较平静,表面温度很低,约为零下140摄氏度。
土星的卫星
土星的美丽光环是由无数个小块物体组成的,它们在土星赤道面上绕土星旋转。土星还是太阳系中卫星数目最多的一颗行星,周围有许多大大小小的卫星紧紧围绕着它旋转,就象一个小家族。近几年随着观测技术的不断提高,大行星卫星的数量急剧攀升,目前已发现的土星卫星就已经超过了60颗。土星卫星的形态各种各样,五花八门,使天文学家们对它们产生了极大的兴趣。最著名的“土卫六”上有大气,是目前发现的太阳系卫星中,唯一有大气存在的天体。
土星的卫星至少有18个,其中9个是1900年以前发现的。土卫一到土卫十按距离土星由近到远排列为:土卫十、土卫一、土卫二、土卫三、土卫四、土卫五、土卫六、土卫七、土卫八、土卫九。土卫十离土星的距离只有159,500公里,仅为土星赤道半径的2.66倍,已接近洛希极限。这些卫星在土星赤道平面附近以近圆道绕土星转动。
1980年,当旅行者号探测器飞过土星时,在原有的九颗卫星(土卫一、土卫二、土卫三、土卫四、土卫五、土卫六、土卫七、土卫八和土卫九)基础上,又发现了八颗新的卫星。但是很难说土星究竟有多少卫星。一些组成土星光环的较大的粒子实际上也许就是小卫星。 土星在太阳系中拥有的卫星最多。跟木星卫星不一样,土星卫星不能简单地以成分和密度来归类划分。”旅行者号”所发现的卫星显示出复杂多样的特征。
土卫四和土卫五的某些地域非常坑坑洼洼,另一些地方则平坦得多。表面的白色条状表明在这两颗卫星上曾经有水冒出。 土星众多卫星中,最令我们感兴趣的是土卫六--太阳系中最大的卫星之一。”旅行者号”的科学家惊奇地发现,它有一层厚厚的~大气层~--密度比地球大气层高百分之六十。 土卫六非常寒冷,表面温度约为零下150℃。在这样的温度条件下,甲烷以气态、液态、固态三种状态同时存在。行星学家克拉克·查普曼这样说道:”土卫六上的甲烷可能会象地球上0℃的水。””穿过北极的淤泥地带,可隐约见到土卫六的表面景观……由甲烷和氨冰块组成的岩石大多数被埋在一种粘性的油层之下。长时期内来自柏油烟雾的微小尘埃粒子不断聚集……土卫六浓稠的液态甲烷与海洋被甲烷冰雾令人窒息的雾霭所遮挡。” 极小的土卫一有一个创痕,那是太阳系中最明显的创痕之一。一个巨大的~陨石坑~显示出它曾受过一次几乎将其一分为二的重创。重创之下的这个巨大陨石坑直径约为整个星球的三分之一。它的表面是如此的坑坑洼洼,使得冰层被切成了片片碎块。在它的表面上行走,宛如走在一个巨大的雪锥之上。
土卫二有一个断层系统以及从未受过陨石冲击的大区域。陆潮受热可能在重建表面的过程中发挥了重大作用。这种活动似乎就发生在最近,这也可以用来解释它的表面为何光彩夺目。土卫二几乎反射所有的光线,其冰冻的表面可能会被来自内部的水不断覆盖。
土卫八一侧很亮,另一侧很暗。亮的那侧能将大约一半照射到的光反射出去,而另一侧几乎一片黑暗。黑色物质里可能包含着有机碳--生命必需的组成成分之一。
土卫七看上去象是较大物体的一个碎块。它不规则的形状和极度坑坑洼洼的表面使它看似一个稍大的小行星。这颗卫星的碎片现在可能已进入了土星光环。
土卫三也是从明显的宇宙暴力之中幸存下来的。一条巨大的沟壑从卫星的一端伸展到另一端。这个长狭谷看起来是由内部力量而引起的。它内部凝固和膨胀的压力使其表面产生裂缝。科学家们无法解释一个至少百分之八十由水冰组成的卫星是如何经受住这样的地质活动的。
“旅行者号”探测器的探索结果使人们深信那曾经支配了土星早期历史的猛力作用。土星卫星看起来象是无尽爆炸袭击的幸存者。它们明亮的冰封表面受到了无数陨石的创伤。 但是这些卫星中有一个与早期的地球非常相似。也许某一天,有着浓厚大气层的土卫六能够进化出顽强的生命。
比水还轻
土星和其他行星一样,也围绕太阳在椭圆轨道上运动。土星绕太阳公转的轨道半径约为9.54天文距离单位(约14亿公里)轨道的偏心率为0.056,轨道面与黄道面交角为2°5′,绕太阳公转一周约29.5年,公转平均速度约为9.6公里/秒。土星的自转很快,仅次于木星,其自转角速随纬度而不同,在赤道上自转周期为10小时14分,在纬度60°处为10小时40分。由于快速自转,使得它的形状变扁,是太阳系行星中形状最扁的一个。土星表面也有沿赤道伸展的条纹带,表面为云层所覆盖。
用天文望远镜观察土星,看到的是一个带光环的天体。土星的赤道半径约为6万公里,其赤道半径与极半径相差5000多公里。体积为地球的740倍,质量为地球的95倍。在太阳系的行星中,土星的质量和大小仅次于木星。平均密度是0.7克/立方厘米,比水的密度还要小。由于土星的密度太小,其表面重力加速度和地球差不多 (为地球的1.07)。在土星上,物体要有37公里/秒的速度才能脱离土星,比地球表面的脱离速度大得多,因此土星能把大量的大气束缚住。
土星有稠密的大气,其大气的主要成分是氢和氦,还有甲烷、氨等。通过天文望远镜,我们可以看到土星表面也有一些明暗交替的带纹平行于它的赤道面,带纹有时也会出现亮斑、暗斑或白斑。白斑的出现不很稳定,最著名的白斑于1933年8月被英国天文爱好者W·T·海用小型天文望远镜发现。此白斑位于土星赤道区,呈蛋形,长度达土星直径的1/5。以后这块白斑逐渐扩大,几乎蔓延到土星的整个赤道带。
为了探测太阳系外围空间的物理情况,1973年4月“先驱者11”号上天,1979年9月1日飞临土星,成为第一个就近探测土星的人造天体。“旅行者”1号、2号在考察完木星后,继续驶向土星,对土星进行考察。完成考察土星的任务后,“旅行者2号”又继续飞向天王星和海王星,对它们进行考察。这些“一身多任”的宇宙飞船,为我们带来了土星的新消息。
“先驱者11号”飞船于1979年8月、9月在距土星128万公里处发现,土星磁场十分特殊,磁场图很像一条大鲸鱼,其头部圆钝,两边伸出扁形翅,还有粗壮的尾巴。土星磁场的磁轴与其自转轴吻合,磁心偏离土星核心22.5公里。磁场范围比地球的磁场范围大上千倍,但比木星磁场小,也没有木星磁场复杂。
土星的表面温度为-140℃,支顶温度为-180℃,比木星低50℃。土星有一个直径为2万公里的岩石核心,核心外面就是土星大气。
“天资”出众
天文学家们为什么特别看重土卫六呢?因为土卫六“天资”出众,所以受到天文学家们的青睐和器重。土卫六与众不同的“天资”表现在如下方面:
首先,土卫六的直径为4828公里,在卫星世界中居第二位,比冥王星大许多,跟水星的个头儿差不多。它的质量是月球质量的1.8倍,平均密度为每立方厘米1.9克,约为地球密度的1/3,引力则为地球的14%。
土卫六与土星的平均距离为122万公里,沿着近乎正圆形的轨道绕土星运动。它像月球一样,总以同一面向着自己的行星——土星。也就是说,如果在土星上看土卫六的话,永远只能看到土卫六的同一个半面。它的轨道基本上在土星赤道面内。你可以想一想,土卫六这么大的天体,沿着大约122万公里的半径,居然运动在近乎正圆的轨道上,这真是有点难以想象的事。如果让我们专门画这样一个圆,恐怕也是不容易办到的。足见天体演化中的自然奇观。
第二,1944年,美籍荷兰天文学家柯伊伯对土卫六进行了系统的分光观测研究,发现土卫六上有甲烷气体,从而确认土卫六上有浓密的大气层。一直到现在,土卫六仍是太阳系内已知的60多颗卫星中有大气的唯一卫星,这怎能不受到天文学家们的特别偏受呢?
第三,根据土卫六的运动特征、物理状况和化学成分,天文学家们判定土卫六是和土星一起演化形成的,属于稳定卫星,不可能是土星后来捕获的小天体。一些天文学家曾一度将土卫六的质量、体积、表面重力、表面温度、大气成分、水和冰的含量、自转和公转等天体特征和天体环境与地球进行比较,目的是想从中获取有关早期生命物质演化的蛛丝马迹。
其他天体上有没有生命的繁衍?这个问题一直萦绕在天文学家们的脑际。土卫六的发现者惠更斯在《天体奇观,关于其他行星上的居民、植物及其世界的猜想》一书中写道:如果我们认为这些天体上除了无边无际的荒凉之外,一无所有,……
甚至进一步认为那里根本不可能存在高级生物,那么我们无异就贬低了它们,而这是非常不合情理的。诚然,判断哪个天体上有没有生命,这是一个十分严肃的科学问题。从目前看,恐怕过于乐观是不现实的,然而过于悲观也是没有根据的,实践是检验真理的唯一标准。至于土卫六上的生命信息,至今仍是个不容乐观的谜,但是一定会在不断探测的实践中得到解决。
从地球上看去,土卫六是一颗8.4等星。凭眼睛直接看是绝对看不到的。用较好的天文望远镜观测它,也只能看到一个小小的红点似的盘状体。为什么是这个颜色呢?有人认为这可能是因为土卫六上存在着复杂的有机分子。当然,完全依靠地面观测是解决不了这类问题的,只能是“纸上谈兵”。
随着宇航事业的飞速发展,行星际探测器取得了空前的成果。目前,亲自探测过土卫六的行星际飞船共有两个。它们是美国发射的“先驱者11号”和“旅行者1号”。
1979年9月1日,“先驱者11号”飞掠土星,考察了土卫六。不过,当“先驱者11号”考察土卫六时,正赶上一阵强烈的太阳风,严重地影响了发回的信息。地面控制中心只收到它在35万公里处拍下的5张高分辨率的照片。在照片上,土卫六呈现美丽的桔红色,像熟透了的桔子。“旅行者1号”于1980年11月11日飞临土卫六。它离土卫六最近时,离云顶只有4000公里,探测取得完满的成功。就是这次,测得土卫六的直径为4828公里,而不是过去认为的5550公里。
“旅行者1号”对土卫六的考察结果表明,土卫六确有浓厚的大气层,约有2700公里厚,比地球大气密度还高。大气的主要成分是氮气,占 98%,甲烷占 1%,还有少量的乙烷和氢等。金星、地球和火星的大气中也都有氮气,但是都没有土卫六这么多得惊人。
“旅行者1号”还发现土卫六大气呈雾状。浓密的雾层使阳光不能照到土卫六的表面,影响了“旅行者1号”对土卫六表面的观测。同时,也有的科学家根据“旅行者1号”的观测资料,认为土卫六大气中充满甲烷。
为了进一步研究土卫六大气和生命的关系,美国康奈尔大学的行星物理学家卡尔·萨根等人,做了土卫六大气模拟实验。研究者认为,土卫六上含有大量氮气的大气层,产生了各种各样的生命前的化学物质。萨根指出:“早期的地球上可能也曾发生过类似的过程。但在土卫六上发生的生命前化学过程,因为那里的温度远低于水的冰点,大概是不会有生命的。”
说到这里,你有没有想到:为什么在卫星中只有土卫六有如此丰富的大气层呢?这一直是行星物理学家们在思索的问题。有人认为,这可能是土卫六表面温度高到足以维持相当数量的甲烷和氨气,以保持与其表面的冰相平衡。也可能是土卫六上的冰含有甲烷和氨,在上卫六的温度下容易形成大气。第三种可能是土卫六大气不会像受木星强磁场那样,使大气跑掉。第四种可能是土卫六的质量大,能经受内部的分化,分化出的冰向表面集中,它的引力足以使大部分的气体不至跑掉。
这颗令人神往的土卫六表面是什么样子呢?应该说至今还没有直观的资料。科学家们做过多种可能的推测,科学幻想小说家们对土卫六的描述,更是笔下生辉。然而,一切都必须尊重科学。
根据土卫六大气中那么多氮气,同时土卫六表面温度又比地球低得多,约在-201~-190℃之间,以及土卫六的体积和质量等,有的科学家推测它的内部物理状况及表面特征,并首先寻找土卫六上的岩石和冰的比例关系。有人估算土卫六上的岩石物质约占它总质量的55%,其余为冰;土卫六表面是寒冷的液态海洋,海洋中 70%是乙烷,25%是甲烷,5%是熔解氮,整个液态海洋约有1公里厚,包围着土卫六。1989年6月4~5日,从地球上向土卫六进行了雷达探测,结果表明土卫六上也可能有陆区。
“旅行者1号”还发现土卫六的南北两半球的明暗有差异:南半球明亮,北半球暗淡。这是什么原因造成的呢?可能是土卫六上南北不同季节引起的。“旅行者1号”拜访时,土卫六北半球正好是春季的开始。不过,也有人认为这可能是土星磁层对土卫六的影响。总之,目前还解释不清楚。土卫六大气吸光能力很强,可吸收落在它上面的阳光约80%。这些热量大部分被大气中的雾粒和甲烷气体吸收,也许只有5%~10%的阳光能到达土卫六的表面。
从惠更斯发现土卫六起,300多年来,关于土卫六的不解之谜似乎越来越多。其实这是不奇怪的,这表明我们的认识越来越深刻。伟大的波兰天文学家哥白尼有一句名言:“人的天职是勇于探索。”
轨道长半径(天文距离单位) 9.539
轨道长半径(千万公里) 1427.0
公转的恒星周期(日) 10759.5
公转的会合周期(日) 378
轨道偏心率 0.056
轨道倾角(度) 2.5
升交点黄经(度) 113.3
近日点黄经(度) 92.3
平均轨道速度(公里) 9.64
赤道半径(公里) 60330
扁率 0.102
质量(地球质量=1) 95.159
密度(克/立方厘米) 0.70
赤道引力(地球=1) 1.08
逃逸速度(公里/秒) 35.6
自转周期(日) 0.426
黄赤交角(度) 26.73
反照率 0.57
最大亮度 -0.4
卫星数(已确认的) 23
木卫二和土卫三表面都有奇怪的红色线条,它们到底会是什么?
探索寻找地外生命一直以来都是人类走出地球最重要的任务之一。自从人类半个世纪前走出地球之后,探索寻找地外生命的计划就开始了,早期的时候,科学家发射了旅行者一号和旅行者二号飞船,它们上面携带着人类的信息和地球的坐标,向着太阳系外前进,现在它们已经进入星际空间,可是仍然没有发现任何的地外生命和外文明。
当然,旅行者号更多的还是探索寻找地外文明,而且是一种被动的探索寻找。它们上面之所以携带着一张记载人类和地球信息的金色光盘,原因就是期望太阳系可能存在的外星文明发现并主动跟地球联系。可惜这个愿望可能永远都无法现实,原因就是太阳系的范围远比过去科学家认为的要大很多。
早期,科学家认为到达冥王星再往前走,就走出了太阳系。可是后来的观测发现,太阳系外围还有一个更加巨大的奥尔特星云存在,只有穿越它才算是真正走出了太阳系,而这个奥尔特星云的厚度可能达到了一光年,以旅行者号的速度恐怕至少要飞行上万年。上万年的时间,人类有可能早已有了星际航行的能力。
当科学家知道太阳系的范围如此之广之后,也基本上不再期望短期内能够走出太阳系进行系外探索,于是将寻找地外生命的重点放在了太阳系,而太阳系最有可能存在地外生命的范围也是内星系,火星,木星和土星的范围之内。
最初的时候,科学家将重点目光放在了火星,因为它是宜居带边缘的一颗行星,跟地球有很多的相似之处,于是科学家先后向火星发射了不少的探测器,可直到现在的们仍然没有发现任何的火星生命。
科学家在探测火星的同时,也开始了对木星得和土星一些卫星的探测。我们都知道,木星和土星是太阳系最大的两颗气态巨行星,它们的质量很大,引力也非常强,自然吸引了很多的天体成为了它们的卫星。其中木星的卫星数量最多,达63颗,土星的卫星数量比木星少一颗,为62颗,不过土星有一个更为壮观我土星环。
木星和土星的卫星数量如此之多,自然吸引了科学家的关注,通过观测,科学家对其中几个卫星产生了极大的兴趣,因为它们的表面都有着厚厚的冰层,而在其冰层之下有可能存在液态海洋。水是生命之源,有液态水代表着有可能存在生命。
在科学家怀疑可能存在生命的几颗卫星中,木卫二和土卫三引起了科学家的高度关注。早在2004年,由欧空局(ESA)、美国宇航局(NASA)以及意大利空间局合作发射了“卡西尼”号探测器,对土星及土星的卫星进行了系统的探测。
科学家通过研究分析这些数据,近期在木卫三上又有了重大发现,原来木卫三上面出现了一些极不寻常的红色线条,这种线条以前没有在木卫三上面出现过,它的出现到底意味着什么?这个发现引起了科学家的兴趣。在冰态的土卫三表面上,我们可以明显看见一些呈弧形的红色线条,位于土卫三的北半球区域。
看到这些红色线条,让科学家想到了木卫二,木卫二也是一个冰态星球,它的表面有着大量的冰层。木卫二表面有一个非常明显的特色就是充满着大量的红色线条,通过天文望远镜的观测,会让我们感到割据,它们就像人们眼球上的红色血管一样,布满木卫二表面。
这些红色线条到底是什么?它是如何形成的?有科学家认为这些红色线条有可能是属于化学成分不纯的暴露冰层,或者是木卫二内部的某种气体气体外溢造成的。不过,有生物学家却怀疑这可能是一种生物特征。它们显得极不寻常,尤其是木卫二的红色线条可是长久不退的,说明必然存在着能够持续导致红色线条产生的原因。
生物学家怀疑这些红色线条是生物特征也不是没有一定的道理,要知道木卫二可是一个冰的星球,它的厚厚冰层之外大概率会存在大量的液态水,而木卫二的地质结构比较活跃, 从伽利略号发回的数据表明木卫二有内部分层结构,并可能有一个小型金属内核。
从这些特征来看,木卫二存在生命的可能性是非常高的,再加上它表面表现出的明显红色线条,让科学家对它存在生命的期望更高。现在土卫三同样表现出了和木卫二样的红色线条特征,这是否说明木卫三存在生命的可能性也提高了很多呢?
如果未来,科学家确定了木卫二的这些密集红色线条是由生命造成的,那么土卫三存在生命的可能性也就不用怀疑。不过,现在对于这些红色线条,科学家也没有确定的答案,想要弄明白它们,还需要未来科学家发射新的探测器前往观测研究。
欧空局(ESA)在未来还将发射一个探测器,预计在2030年抵达木星系统,它将对木星的冰态卫星进行更深入的探测,如果在木卫二上有更多的生物性特征发现,将会是爆炸性的新闻,也必将改写太阳系生命起源理论。
事实上,随着近年来,科学家对太阳系探索的不断深入以及对生命的理解不断加深,太阳系存在地外生命的可能性已经越来越高。有可能生命在宇宙中并不是非常稀缺的存在,反而是一种普遍的存在。只不过像人类这样的智慧生命才有可能是宇宙中真正稀少的存在。
太阳系有可能发现不少的地外生命,可是智慧生命只有人类这一个。随着人类科技的不断进步,当人类未来有了走出太阳系的能力之后,或许会在其它的星系发现更多的外星生命甚至是外星文明,那个时候人类将会迎来的新的篇章。
土星木星周围得圆圈是什么?
光环。一般认为是该行星的卫星进入该行星的引力极限范围内(这个极限范围叫洛希极限)被引力拉碎形成的。木星、土星、天王星、海王星这些类木行星都有光环。
地球上的石油,是动物尸体形成的吗?
石油是动物尸体形成的吗?我认为不是动物尸体形成石油,而是在地球形成的时侯,地球对物质进行高温高热的处理作用,最后再慢慢的冷却下来就有石油了,最后经过地质地壳的变动,石油就会沉淀在该沉淀的地方了。
认为石油和煤炭是化石能源,不可再生。动物、植物经地壳运动无氧压力的化学物理反应过上亿年形成。煤炭中有很多植物化石和大树印模,作为依据。但是目前已经开始质疑,石油是地球运动过程产生的,和其他矿石一样,形成可能时间很长,但是不是动物形成的。和达尔文进化论一样,有缺陷,我一直不认为人是猿猴进化来的。难道地球经历好多亿年,人来诞生才短短几百万年,成智人才几万年。按照概率事件来说,以前存在高智慧生物也正常。
古生物与地层学概括 ,普通地质学 看了就明白 一些人连最基本的都不知道 光凭脑子想 还想着推翻近代地学系统 这些民科不是一般的流弊 连相对论都能推翻其实,自然界的地层里自然埋藏的石油根本就不是动物类的尸体变成的,包括煤炭也不是植物类变成的。何况,动植物类死亡变成腐烂的尸体本身就是有机肥啦!它也并没有包含很多的能量,怎可能在自然埋藏中,无中生有的积存能量呢
土卫六上大气层都是甲烷。甲烷是有机化学合成物的基本物质。有了基本物质,在高温高压下形成石油是可能的了。石油是有机链烃混合物。地球的石油储量远远大于生命体的体积之和。所以地球上的石油也应是天然形成的。想象地球在亿万年前也含有大量甲烷,好在地质活动频繁,把大量的甲烷、水等埋入地下,形成高温高压,发生了化学反应,形成了石油。