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第二节宇宙科学探索1（第1页）

第二节宇宙科学探索（1）

150亿年前的宇宙大爆炸诞生了宇宙，宇宙开始膨胀，并慢慢变冷，孕育了包括我们在内的太阳系。科学家预言，不用50亿年，太阳开始诼渐膨胀并慢慢消亡，使太阳系陷入永恒的寒冷和黑暗之中。因此，要想在太阳系外寻找人类新的住所，就必须先对我们的太阳系有足够的了解。

太阳系起源之谜

因为太阳同人类的关系太密切了，所以两个多世纪以来，许多杰出的思想家都探讨过太阳系的起源。关于太阳系的起源问题，200年来因为没有一种权威说法，因此人们提出了一种又一种假说，累计起来，已经有40种之多，但其中影响比较大的，主要有以下几种观点。

灾变学说：这个学说的首创者是法国的布封。20世纪前50年，又有一些人相继提出太阳系起源于灾变。这个学说认为太阳是先形成的。在一个偶然的机会中，一颗恒星（或彗星）从太阳附近经过（或撞到太阳上），它把太阳上的物质吸引出（或撞出）一部分。这部分物质后来就形成了行星。根据这个学说，行星物质和太**质应源于一体。它们有“血缘”关系，或者说太阳和行星是母子关系。他们都把太阳系起源归结为一次偶‘然撞击事件，而不是从演化的必然规律去进行客观的探讨，因为银河系中行星系是比较普遍的，太阳系绝不应是唯一的行星系，只有从演化的角度去探求才有普遍意义。就撞击来说，小天体如果撞击到太阳上，它的质量太小，不可能把太阳上的物质撞出来，小天体必被太阳吞噬掉。1994年彗星撞击木星就是极鲜明的例证。21块彗核对木星发起连续的攻击，在木星表面仅引起小小一点涟漪，消化掉的是彗星。如果说恒星与太阳相撞，这种几率就更小了。因此，曾提出灾变学说的一些人，后来也自动放弃了原有的观点。

星云说：这种观点首先由德国伟大哲学家康德提出来，几十年以后，法国著名数学家拉普拉斯又独立提出了这一问题。他们认为，整个太阳系的物质都是由同一个原始星云形成的，星云的中心部分形成了太阳，星云的外围部分形成了行星。然而康德和拉普拉斯也有着明显差别，康德认为太阳系是由冷的尘埃星云的进化性演变，先形成太阳，后形成行星。拉普拉斯则相反，认为原始星云是气态的，且十分灼热，因其迅速旋转，先分离成圆环，圆环凝聚后形成行星，太阳的形成要比行星晚些。尽管他们之间有这样大的差别，但是他们大前提是一致的，因此人们便把他们捏在一起，称“康德——拉普拉斯假说”。

俘获学说：这个学说认为太阳在星际空间运动中，遇到了一团星际物质。太阳靠自己的引力把这团星际物质捕获了。后来，这些物质在太阳引力作用下加速运动。类似在雪地里滚雪球一样，由小变大，逐渐形成了行星。根据这个学说，太阳也是先形成的。但是，行星物质不是从太阳上分出来的，而是太阳捕获来的。它们与太**质没有“血缘”关系，只是“收养”关系。

尽管各种假说都有充分的观测、计算和理论根据，也都有致命的不足，所以一直也没有一种被普遍接受的假说。太阳系在等待着新的假说。

太阳系年龄之谜

基督教的经典《圣经》中记载了上帝创造出世界的过程：上帝说“要有光”，于是宇宙中就充满了光明；之后上帝认为“要有日月星辰”，天空中就出现了太阳、月亮和群星；此后上帝又创造出人类的鼻祖——亚当和夏娃，以及形态各异的动植物。宗教中的创世纪从科学的观点看是有正确之处的，比如说先出现了日月星辰，然后生物才开始出现并繁衍、演化。无神论者对上帝创造宇宙最有名的批驳是：为什么在日月星辰这些发光体诞生前光就存在了?光是谁发出的?科学与宗教的论战是相当有趣的，从根本上讲谁都无法完全驳倒对方，因为科学讲究论点要有充足的论据支持，而宗教首先要求人们相信它的论点。我们现在要谈论的“创世纪”——太阳系的形成，是从科学的角度来看问题的。

任何想对太阳系起源的解释都回避不了一个问题：太阳系的年龄究竟有多大?我们知道，树的年龄可以从年轮的条纹数来确定，马的年龄可以从它们的牙齿来数出，如果太阳系中也存在与上述类似的有助于确定其年龄的某些标志或迹象，我们就能够得到太阳系的年龄。显然，太阳系的年龄要比最老的树还要老许多，我们需要新的方案。

太阳活动之谜

太阳表面的活动现象非常复杂，也相当丰富多彩。太阳大气就像汪洋大海，**漾起伏的涟漪微波接连不断，汹涌澎湃的惊涛骇浪也频繁出现。

1．太阳黑子

在各种日面活动现象中，太阳黑子是最基本的，也是最容易发现的。明亮的太阳光球表面，经常出现一些小黑点，这就是太阳黑子。我国的古书中有很多关于太阳黑子的记载。汉初《淮南子·精神训》中记有“日中有蹲乌”，意思是太阳上面有一只三只脚的乌，这三足乌指的就是黑子。《汉书·五行志》中对黑子的记载更明确了：“日出黄，有黑气，大如钱，居日中。”这是得到公认的世界上最早的黑子记录。在西方，著名的德国天文学家开普勒（1571～1630年）在1607年时看见了黑子，但他不敢相信太阳上还会有暗黑的斑点而误认为是水星凌日了。1611年，意大利物理学家、天文学家伽利略（1564一1642年）使用望远镜才确认了太阳黑子的存在。

黑子的大小相差很悬殊，大的直径可达20万千米，比地球的直径还要大得多，小的直径只有1000千米。较大的黑子经常是成对出现，并且周围还常常伴有一群小黑子。黑子的寿命也很不相同，最短的小黑子寿命只有两三个小时，最长的大黑子寿命大约有几十天。黑子的数目有时多，有时少。黑子大量出现的期间，叫太阳活动峰年。黑子很少的期间，为太阳活动谷年。两个峰年之间的周期平均为11年。

太阳黑子看上去是黑的，实际上并不真是黑的，它们也是炽热明亮的气体，温度大约4800摄氏度左右，但比光球温度6000摄氏度要低多了，所以显得暗黑了。

太阳黑子究竟是怎么回事?它们为什么比光球冷?11年的周期又是如何产生的?有关太阳黑子的奥秘还远未揭开。

2．日珥

天文学家形容太阳色球层像是“燃烧着的草原”，或说它是“火的海洋”，那上面许许多多细小的火舌在不停地跳动着，不时还有一束束火柱蹿起来很高，这些蹿得很高的火柱就叫作“日珥”。日珥绰约多姿，变化万千，有的像浮云，有的像喷泉，有的像篱笆，还有的似圆环、彩虹、拱桥，等等，是一种十分美丽壮观的太阳活动现象。遗憾的是，日珥比光球暗得多，只有在日全食时或者使用色球望远镜才能看到。

日珥的大小也不一样，一般高约几万千米，大大超过了色球层的厚度，因此，日珥主要存在于日冕层当中。通过对日珥光谱的分析和研究，已经知道它们的温度接近1万摄氏度。日珥分为宁静的、活动的以及爆发的三大类。宁静日珥可以形状丝毫不变地在日冕中存在数月之久，这简直令人不可思议。日冕的温度高达一二百万摄氏度，是什么原因使得日珥能在如此高温状态下长期存在呢?爆发的日珥则以每秒700多千米的速度喷发到日冕中去，如此高速，动力又是从哪儿来的呢?日珥这些令人惊异的性质，给天文学家提出了一系列有趣而又艰深的研究课题。

3．耀斑

耀斑是太阳上最强烈，也是对地球影响最大的活动现象。1859年9月1日，有两位英国天文学家在观测太阳时，看到一大片新月形的明亮闪光以每秒100多千米的速度掠过黑子群，然后很快消失了。不久以后，电讯中断，地磁台记录到强烈的磁暴。这就是人类第一次观测到的太阳耀斑现象。

耀斑的最大特点是来势猛，能量大。在短短一二十分钟内释放出的能量相当于地球上十万至百万次强火山爆发的能量总和。耀斑产生在日冕的低层。耀斑和黑子有着密切的关系，在大的黑子群上面。很容易出现耀斑。

耀斑对地球有巨大影响，它对地球上的电讯有强烈的干扰，也对正在太空邀游的宇航员构成致命的威胁。因此，耀斑受到了天文学家特殊的重视，成为当代太阳研究的主要课题之一。

以上我们给大家介绍了黑子、日珥和耀斑这几种太阳的主要活动现象，除此之外，太阳的光球上还有密密麻麻的米粒组织和经常出现在日面边缘的光斑，色球上还有与光斑相对应的谱斑，日冕中还有暗黑的冕洞，等等。‘太阳表面的这些活动现象形式不同，特点各异，但是它们有一个重要的相同之处，那就是共同遵守一个11年一周期的涨落规律，在太阳活动峰年，各种活动现象十分激烈，到谷年，它们都比较平静。

太阳活动11年的变化周期，是300多年以前由德国的药剂师施瓦布发现的。施瓦布是一位十分勤奋的天文爱好者，他通过对太阳黑子的长期观测发现了这一变化规律。然而这11年的周期又是怎么形成的呢?目前这也是一个未解之谜。

几个可能存在生命的太阳系星球

智慧生物与生命是两个不等同的概念。即使我们能十分有把握地断定，在太阳系诸天体中，除地球外，没有任何一个天体拥有智慧生物，但仍不能肯定，在其他天体中也不存在任何生命活动，特别是那些低等的微生物。

在被怀疑拥有原始生命的太阳系诸天体中，火星是被议论得最多的一个。

在20世纪70年代，“水手号”和“海盗号”飞行器对火星的探测，终于否定了“火星人”的神话。然而，从海盗号探测站所做的三项实验来看，却不能绝对地肯定，那里不存在任何生命形态。

第一项实验是检查有无以光合作用为基础的物质交换，结果是否定的。第二项实验是仿效地球上的物质交换，视察澄清土壤样品中有无微生物。实验时在土壤样品中加入含c14的培养液，若土壤中有生物，会吸收与消化养分，会排出有放射性的c14，这可在计数管中进行检测，结果记录到了。而在预先经过消毒处理的土壤中则没有记录到。第三项实验是测量生物与周围环境所发生的气体交换。在加入培养液的土壤样品中，质谱仪记录到有氧的发生，但两小时后却突然停止，不过微量二氧化碳的析出却持续了ll天之久。有人指出，如果土壤中存在过氧化物，那么氧的析出就可能不是生物造成的。因此根据这三项实验的结果，人们既不敢肯定，也不能否定火星上生命存在的可能性。即使退一步说，这三项实验证明了火星上没有生命。但它毕竟只能反映实验地点的情况，而不能以点代面地说明整个火星的情况。要知道，四十多年前，人们对环境恶劣的地球南极地区进行考察时，也曾认为那里是不适宜生命存在的，在早期的考察活动中也确实没有发现“定居型”的生物。然而在1977年，人们却在那里的石缝中找到了地衣和水藻。一些火星研究者指出，在火星赤道附近有两个地方，土壤中水的含量要比别处丰富得多。每天每平方公分的地面至少能释放出‘100毫克的水（一到夜晚，水汽则凝结为霜，因此这两个地方从地球看去要比火星其他地方明亮得多）。他们认为这两个地方的环境比地球上一些已发现有微生物的极端恶劣环境，更适于生命的存在。

美国国家航空航天局在斯坦福大学最近发表了一篇报告，认为40～45亿年前，南极大陆上曾存在微生物。而从南极大陆的火星陨石中发现的显示火星生命体存在的物质看，地球外存在有生命体的迹象。

美国国家航空航天局局长克鲁，把火星上可能存在生命体这个宇宙研究史上的最新发现称之为“令人震惊的发现”。

新发现是从1984年被发现的12个陨石中的一个叫作“ANL8400”的南极陨石分析中产生的。它大约是1500万年前火星与木星间小彗星群碰撞的结果，大致在1300万年前落在南极大陆，年龄大致是40～45亿年。