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6大太阳系未解之谜

时间:2020-09-19 02:50:45来源:世界之最

在46亿年前,银河系不显眼的地方正在酝酿新的恒星。许多星系之间布满了氢气和氧气,中间夹杂着一些固体尘埃,它们开始浓缩并形成分子。由于不能抗衡自身的重量,一些新形成的分子云自我坍塌,在升温和混乱之中,一颗恒星诞生了,它就是我们的太阳。科学家不知道是什么触动了这一过程。之后,太阳周围形成了8大行星,它们各自与太阳有着不同的关系。最后,地球上诞生了生命,继而有了我们人类。以下是太阳系6大未解之谜。

星云说:1755年,德国科学家和哲学家康德提出了关于太阳系起源的“星云说”。太阳系起源于原始宇宙星云。各种物质微粒由于万有引力而互相吸引,形成团块,小团块又形成大团块。团块之间经常发生碰撞,有的碰散了,有的则形成更大的团块,如此继续下去,最大的团块成为太阳,小的团块成为行星和卫星。太阳系的形成和演化始于46亿年前一片巨大分子云中一小块的引力坍缩。大多坍缩的质量集中在中心,形成了太阳,其余部分摊平并形成了一个原行星盘,继而形成了行星、卫星、陨星和其他小型的太阳系天体系统。这被称为星云假说的广泛接受模型,最早是由18世纪的伊曼纽·斯威登堡、伊曼努尔·康德和皮埃尔-西蒙·拉普拉斯提出。其随后的发展与天文学、物理学、地质学和行星学等多种科学领域相互交织。自1950年代太空时代降临,以及1990年代太阳系外行星的发现,此模型在解释新发现的过程中受到挑战又被进一步完善化。根据恒星演化理论,太阳与其他大多数恒星一样,是由一团星际气体云诞生的。这团气体云存在于约四十六亿年前,位于银河系的盘状结构中,离中心约25亿亿公里。其体积约为现在太阳的500万倍,主要成份是氢分子。这就是“太阳星云”。经历四十多万年的收缩凝聚,星云中心诞生了一颗恒星,它就是太阳。再看看太阳系中的行星,你会想它们是否属于同一个家庭?它们是收养还是亲属关系?太阳系的诞生揭示它们是同血统的同胞,它们都是由坍塌成太阳的同一分子云形成的。你还会想这些行星毫无理由地分散在太阳系中,那么它们是如何准确地分散在太阳系中的呢?答案是:当太阳形成时,它吞没了其周围近99.8%的碎片云。据一般的图片所知,新生恒星腰部周围因引力作用形成一个薄薄的气体尘埃圆盘。此圆盘中的尘埃彼此碰撞和凝固,形成更大的天体。在此圆盘的最深处,来自太阳的氢燃烧导致周围急剧升温,因此只有金属和硅酸盐矿物这样的高熔点物质才能以固态形式存在,此区域的天体只有达到一定形状,就能形成太阳系内的四大行星:水星、金星、地球和火星。此外,太阳系中有些区域在冰点以下,甲烷和水也以固体形式存在。这时,正在形成的行星会长得更大,大到可以开始和气体分子共存,最终就形成了气巨星――木星和土星。如果进一步冷却,就会形成冰巨星――天王星和海王星。这就是科学家期望这些行星在其液体外壳之下拥有固体核心的原因。

2、为何太阳和月亮在空中一样大?

太阳大约比月亮大400倍,但距离我们也比月亮远大约400倍。因此二者在空中看起来是一样的大。太阳离地球有1.5亿千米太阳的直径为1392000km相除得92.8月球平均轨道半径384,401千米月球赤道直径3,476.2千米相除得110所以,在地球上,看他们俩,大小差不多了

 

 3、行星X在哪里?

如果我们说太阳系是一个精致的结构,我们就有理由推测其所有构件都分布在哪里,但传言说在太阳系的黑暗区域,那里潜伏着一个未知世界――行星X,一个冰冻天体或许和火星或地球差不多大。天文学家在研究天王星和海王星的运行轨道时发现,这两颗行星自1781年和1846年被分别发现以来,它们都不规则地绕其轨道运行,这表明两颗行垦的运动受到了一个更远的天体的影响。20世纪初,科学家在寻找这神秘天体时,竟然发现了太阳系的第九大行星--冥王星。但最近观测证明,冥王星的质量根本不足以影响到天王星和海王星的轨道,这个神秘的天体是什么呢?

有种猜测认为可能有一颗较暗的恒星在绕太阳飞行,它与太阳的距离比所有的行星都远得多。但是80年代初,美国宇航局的研究人员在追踪“先驱者10号”飞船时发现,当它距离太阳比任何行星都远40%以上时,它就应会受到任何一颗太阳伴星的影响,然而,“先驱者10号”却一直未表现出受到任何未知天体的引力摄动的迹象。这排除了天王星和海王星的运动偏离是受一颗太阳伴星影响的可能性。然而,天王星和海王星受到的引力摄动并非观察上的误差,而是事实。更为奇怪的是,天王星和海王星的运动轨道只是在一段有限的时期内(约在1810?1910年间)受到摄动,而从1910年至今,就没有受到任何摄动。对这种奇怪现象的唯一解答就是冥王星轨道外存在着一个相当于地球质量5倍的中等质量的行星。它的轨道相对其他行星轨道有较大的倾斜。目前,这颗行星距“先驱者10号”十分遥远,所以对飞船没构成什么影响,而在1810?1910年间,它的轨道曾靠近过天王星和海王星,所以对它们的运行轨道产生过摄动。最近,“先驱者10’号”和“先驱者11号”宇宙飞船发回的资料表明,太阳系的确存在着第十颗大行星。它与太阳的距离相当于冥王星与太阳距离的两倍。这颗行星的轨道为椭圆形,而且倾斜度很大,每800年绕太阳一周。遗憾的是宇宙飞船发回的资料还不能判断它的位置,这颗行踪诡秘的第十大行星在哪呢?

4、彗星来自哪里?

从19世纪开始,人们对原本以为来无踪、去无影的彗星愈来愈了解后,大家就在想,这拖着长长尾巴的彗星,到底从哪里来呢?距今200年前(1796年),法国科学家拉普拉斯出版了一本《宇宙体系论》,提出太阳系起源的星云说,认为彗星是由太阳系外星际云物质所形成的,因为受到邻近恒星的影响,加上行星与太阳引力的拉扯,使遥远星云物质被吸进太阳系,而形成彗星。这项理论,直到1950年经过荷兰天文学家奥尔特(Oort)与斯特龙格林(VanWoerkom)的精密观测研究后,而为世人所接受。根据他们的研究,这团星际云物质距离太阳约有225000亿千米,以光的速度(每秒30万千米)得走上866天。读者可以想像一下,以光的速度1秒钟可绕地球7圈半,这个星际云多么遥远!这个被称为”原云”的彗星储藏库,又被称为奥尔特云(OortCloud),据估计约有1000亿颗彗星的材料,被冷冻在摄氏零下250度的外太空,等待机缘的安排,展开奔向太阳之旅。理论推测的彗星起源之地是奥尔特云,但这些推测目前还站不住脚。从理论上来说,奥尔特云是一个距离太阳大约7.5万亿公里的由冰构成的岩石云团,它可能是长周期彗星的来源,长周期彗星是指需要花费一个多世纪来完善其轨道的彗星。人们曾经认为这个区域还是短周期彗星的最初产地,然而大量分析显示,这一猜测根本不可能。大约在20年前,人们又认为距离太阳大约46亿英里(75亿公里)的柯依伯带可能是短周期彗星的产地。杰维特解释说:“但是最后几年的研究结果对这一说法产生了怀疑。可能这里是目前我们将要发现的其他彗星的产地。”

 

 5、我们太阳系独一无二么?

一项最新的研究表明,我们的太阳系的确是非:庇械,是独一无二的。随着天文观察技术的进步,天文学家已经可以观测到银河系深处,并且发现了越来越多的行星。常常能听见许多天文学家自信满满的认为发现其他类日恒星的可能性越来越大,或许就在下次的观测中。但是一项新的研究表明,我们的太阳系的确是很独特的,目前观测到的类日恒星虽有但也不多。近日,一个天文学家小组开始集中观测猎户座大星云(OrionNebula)星群中的类日恒星。观察发现它们之中只有不到10%的恒星周围环绕着足够的材料尘:推宓刃羌湮镏世葱纬赡拘谴笮〉男行。这一发现非常重要,因为像木星这样的巨行星的形成往往可能是孕育类似地球上生命的重要保证。

美国加州大学伯克利分校的天体物理学家约书亚.艾斯纳(JoshuaEisner)是该小组的研究人员之一,他说:“我们认为银河系中大部分的行星都在密度很高,类似猎户座星云的区域里形成,而这也就意味着我们太阳系的形成可能是个超越常规的例外。”艾斯纳和他的研究小组观察了有着百万年以上的猎户座大星云中250颗类日恒星,并寻找围绕在它们周围能形成行星的密集的尘埃盘(dustdisks)。天文学界通常认为恒星周围尘埃盘中的物质经过碰撞聚集会形成行星,因此尘埃盘也被称作行星“温床”。他们发现只有百分之十的恒星可以频繁地向外进行辐射,而这是表明它们周围存在原行星盘(proto-planetarydisks)的有力证据。该研究还进一步显示只有8%的恒星有尘埃盘,且这些尘埃盘的质量仅仅略大于太阳质量的百分之一。这一重量也是为大多数研究人员所认可的形成木星大小行星的最低下限。

这些研究结果似乎与“行星猎人”(planethunter)的观测结果不谋而合。而行星猎人往往是通过使用“多普勒径向速度法”来发现围绕在其他恒星周围的太阳系外的行星。这种被称为“多普勒径向速度”的测量手段,是通过观察恒星受其行星引力影响而产生的摆动来探测行星。艾斯纳说目前径向速度法所测试到的数据表明有6%到10%的恒星周围有类似木星大小的行星,这与他们的研究结果相当吻合。可见,太阳系是独一无二的。但是,如果认为宇宙中没有太多的类日恒星,可能还为时过早。毕竟该研究仅观察了围绕在恒星周围的尘埃盘,而没有观测其他已经形成的行星,而它们可能已被某些类日恒星所拥有。一位与艾斯纳合作的加州理工大学的天文学家约翰.卡本特(JohnM.Carpenter)说:“或许我们只观测到了还未形成行星的恒星,而这些类日恒星很可能已经形成了行星。当然,这只是我们的初步研究结果,如果继续观察其他的星群,或许能得到更多有价值的信息。”其他的科学家也认为对于别的类似太阳系的星系仍有许多无法解答的奥秘。

一些科学家认为太阳系中木星的存在是地球上形成生命的重要保证。因为木星的引力作用使大量小行星不会与地球相撞。而如果地球被撞击,将会毁灭任何的生命形式。如果“有着类似木星大小行星的类日恒星很罕有”的这一观点被证明是正确的,那么这也意味着外星生命存在的可能性同样会很小。此外,像木星这样的大行星还可能会撞击彗星,让它们轨道发生偏离而转移到小行星的轨道上。而这些来自太空的携带有水和其它有机分子的彗星往往会成为有机物质和水的运输系统,所以艾斯纳说:“如果类日恒星没有像木星这样的行星,它将很难成为一个有水的星球。”

6、太阳系会如何终结?

我们的太阳将会灭亡,时间大约是距今60亿年左右。据科学家介绍,太阳是银河系的一颗普通恒星,距离地球14960万千米,直径139.2万km(约为地球直径的109倍)。太阳的平均密度为1.409克/立方厘米,表面温度5770摄氏度,中心温度1500万摄氏度。据科学家计算,太阳还是太阳系中最大的星球,它拥有全部太阳系质量的99.8%,质量约为地球质量的33万倍。太阳的结构由里向外分别为核反应区、对流层、大气层。其中核心区不停地进行热核反应,所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射,成为地球上光和热的主要来源。而太阳的质量由75%氢和25%氦组成,同时太阳外层有不同的自转周期:赤道面25.4天自转一周;两极地区则达到36天。这个奇特现象的产生是由于太阳并不像地球一样是一个固态球体,类似的情况在气态行星上也可看到。当太阳毁灭成为一颗白矮星时,地球也将不复存在

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