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太阳系的十大极地

发布时间:2018-06-07 10:10:44 来源:科技之星 责任编辑:Q三
世界知名科普作家戴维·贝克和托德·拉特克里夫最近推出一本新书《太阳系内50个最极端的地方》,向读者详细介绍了太阳系中气态巨行星、冰冷的卫星及炽热的内行星等各类天体的特点。他们指出,太阳系堪称一个“极端之地”,从最深的海洋、最臭的地方到最大的峡谷,以下即是最具代表性的例证。 1.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(约合410×260×220公里),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。正如贝克和拉特克里夫所说,土星的奇特形状解释了这颗行星为何让人觉得“乱七八糟”。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。贝克和拉特克里夫写道:“每天的情况都不一样。不仅旋转速度(白天长度)存在着差异,而且土卫七的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。他们指出,对于土卫七来说,“300天过后预测其旋转轴心方位,这完全是不可能的——它可能会指向任何地方!”   2.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(约合10.9公里)。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达到62英里(约合100公里)。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。
  3.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,造访木卫一注定不是给人带来美好体验的经历。贝克和拉特克里夫写道,“木星卫星木卫一上面散发着像臭鸡蛋一样的味道。”这种臭味是因为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,观测到一次火山喷发,当时含硫羽状物升到距表面180英里(约合约合290公里)的高空,而地球上最大规模火山喷发释放的羽状物高度只有12英里(约合19公里)左右。
  4.最狂暴的暴雨
  即便是鲍勃·迪伦,也从未想象过宇宙中会有这么大的暴雨。冰质巨行星天王星和海王星在构成方面不同于气态巨行星木星和土星;它们主要由水、氨水和甲烷等“冰”构成,这种构成对行星内核有利:在天王星和海王星地幔,高温可能会将甲烷分解为氢和碳的成分。天文学家认为,强大的压力可能会将碳挤压成晶体点阵,即钻石。正如贝克和拉特克里夫所说:“小到盐粒、大到鹅卵石的‘钻石冰雹’可能不停地冲击液体地幔和岩质核心。核心可能覆盖着厚厚一层钻石,数量比地球上任何一座钻石矿都多。”迄今为止,天王星和海王星的“钻石冰雹”仅仅在理论上存在,行星科学家表示,他们还需要更多的数据才能确定这种奇特的现象是否真的存在。不幸的是,根据计划,目前还没有探测器会对这些遥远的星球展开探索。
  5.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2485英里(约合4000公里),深度达6.2英里(约合10公里),相比之下,美国科罗拉多大峡谷最深处不过1.1英里(约合1.77公里)。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。
  6.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(约合44公里),是地球最高峰珠穆朗玛峰的三倍。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。贝克和拉特克里夫解释说,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。他们写道,在地球上,构造板块的活动就像“火焰上方的传动带。当构造板块在热点上方经过产生大量火山时,火山也因此经历从形成、消失到重新形成的全过程。”由于火星上没有活动的构造板块,奥林帕斯山可能会长时间处于那些形成火山的炽热羽状物上方。
  7.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上,为获取额外引力而飞掠地球。从距地面5.5万英里(约合8.85万公里)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(约合1.6亿公里)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。虽然多年来科学家并没有直接看到土星的雷暴天气,但无线电爆发表明,它们发生在土星南半球一个名为“风暴巷道”的区域。这张照片显示了那个区域出现的暴风雨,即所谓的“龙形风暴”。最终,“卡西尼”飞船在今年春天首次捕捉到土星雷暴的瞬间。
  8.最极端的磁体
  这张壮观的照片显示了磁活动极为活跃的太阳,此外还有明亮的太阳耀斑、光弧以及流状等离子体。太阳外层的带电等离子体产生了一个规模相当于得克萨斯州的狂暴泡状物,形成许多区域性磁场。通过闪光的等离子体,常常可以看到这些磁场结构的大体轮廓,原因就在于,带电粒子沿着磁力线流动。这也是闪亮的丝状物可以标出太阳黑子轮廓的原因,在太阳黑子所处的区域,等离子体被剧烈的磁场捕获,接着会冷却下来。在磁力线经过的地方,它们可以释放被称为太阳耀斑的巨大能量,甚至是日冕质量抛射物(CME)。单个日冕质量抛射物就能将10%的日冕以极快的速度抛向太空。
  9.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体相同,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2600万英里(约合4180万公里),但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860华氏度,令其成为太阳系中表面温度最高的行星。
  10.持续时间最长的风暴
  这场风暴仍未表现出自动平息的迹象。木星“大红斑”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;虽然在18世纪和19世纪初只是偶尔对其进行过观测,但许多天文学家认为,这场风暴自发现以来,已经持续了345年。“大红斑”风暴强度是地球风暴的三倍,风速最高可达每小时400英里(约合每小时644公里)。这场风暴为何能持续数百年之久?据贝克和拉特克里夫解释,其能量来自于木星内部和更小的气旋。他们写道:“引人注意的是,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。

责任编辑: Q三

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