宠文网 > 让你跌破眼镜的囧知识 > 第17章 被逐出家门的冥王星——囧囧天文奥秘多(1)
第17章 被逐出家门的冥王星——囧囧天文奥秘多(1)
2006年08月24日，国际天文学联合会大会经过几天激烈的争论，终于投票决定：将冥王星归类为太阳系的“矮行星”，不再将其视为行星。
也就是说，太阳系一共只有八颗行星了——冥王星怎么就被开除了呢？
行星必须要符合三个条件：必须是该区域内最大的天体；必须有足够大的质量，使自身的形状达到近似球形；天体内部不能发生核聚变反应。
美国科学家柯伊伯于1951年提出了“柯伊伯带”假说：太阳系外围可能有一大群小天体绕太阳运行。1992年，柯伊伯带的存在从假说变为事实。据猜测，直径超过100公里的柯伊伯带天体可能达7万个，至今已经发现了几百个。近几年来人们不断发现更大的柯伊伯带天体，其中一个甚至比冥王星还要大。也就是说，冥王星不是该区域内最大的天体。
冥王星是在1930年由于一个幸运的巧合而被发现的。直到1978年，冥王星的一颗卫星被发现，其直径才被最终确认——2270公里。原来，冥王星是个“小个子”，只有月亮质量的1\/3。
冥王星的轨道偏心率大，轨道倾角大，其公转轨道与其他八大行星似同心圆的旋转路径明显不同，甚至能深入海王星轨道以内。不仅如此，它的物质成分类似彗核，既不像木星、土星、天王星和海王星这四颗“类木行星”，也不能归入另外四大行星组成的“类地行星”。因此，冥王星在“行星家族”里显得非常“不合群”。
看来，冥王星被开除是有其事实依据的。
§§§02 星星为何会眨眼？
“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星。挂在天空放光明，好像许多小眼睛……”
估计每一个人在童年都唱过那首歌谣。
但是，星星为什么“一闪一闪”呢？
地球外面有一层厚厚的空气，这层空气中有很多对流以及热运动，这些都会令大气层各处温度和密度不断地发生不规则的变化，而这些变化会不断对星光产生多次无规律的折射和聚焦散焦。这样，星星发射的光在传到我们眼睛的过程中就会忽左忽右，忽前忽后，忽明忽暗，总在不断地变化。当然，还一种有可能：光在传播的过程中受到了障碍，比如说受到了强力的作用（例如能扭曲光线的黑洞）而发生了偏移。
实际上，在天空中的星星闪的都是恒星，行星是不闪的。原因是恒星离得太远，最近的恒星距地球都有4.6光年，在地球上，在天文望远镜下，也只是一个小点。而行星却要近得多，在地球上看就是一个圆面。我们观察星星是透过大气层的，大气层有杂质，有扰动，恒星的点光就很容易被干扰，形成闪烁，而行星是个圆面（尽管很小，肉眼看也只是一个点），是由无数个光点构成的。因而抗干扰能力要强得多，看起来就不闪了。
因此，我们看到的一闪一闪的小星星都是遥远的恒星，而不闪的都是较近的行星。
§§§03 为什么要探测冥王星
冥王星已经被开除出了太阳的行星行列，登录冥王星是否就变得毫无意义了呢？
冥王星的密度、形状和地表组成与海王星最大的卫星——海卫一很相似，天文学家把冥王星和冥卫称作一对双行星。先前的旅行者2号探测器在飞经海王星系时发现海卫一的表面有剧烈的火山活动。那么在冥王星或者是它外围的柯伊伯带天体上是否也存在类似的活动呢？
现有的天文学理论认为应该没有，但当初科学家们不是也没有预料到海卫一的表面会有火山活动吗？这些现象提示，人类关于太阳系演化的知识还相当有限，有些还可能从根本上就是错误的。而登录冥王星非常有利于相关知识的增长。
冥王星大气更是令人神往。理论上讲，冥王星表面大气层密度比地球的低将近三万倍，主要由氮气、一氧化碳和甲烷组成。此外，冥王星大气最外层的分子可以获得足够的能量挣脱冥王星的引力作用，此种现象被称为“逃逸”现象。
在其他天体上，科学家们目前还没有发现类似的现象，而现有的理论认为，地球面表之所以能形成如今这种适合人类居住的地理和气候环境，就在于“逃逸”使得地球表面大量的氢元素被释放。对这种“逃逸”现象的研究也许可以帮助我们找到其他适合人类居住的星球。
另外，冥王星表面的有机物（如甲烷）和星体内部蕴藏的冰也令科学家们感到兴奋。
§§§04 天王星海王星上的钻石山
电影《血钻》里面，为了一块钻石，许多人失去了宝贵的生命。
如果人类能登陆天王星和海王星，这些死亡就完全没有必要了，因为上面有的数不尽的钻石山。
最新的新闻报道显示：太阳系八大行星构造各有不同，除了地球，其他都属于极端环境，距离太阳最远的天王星和海王星，一直被归类为气态行星，但科学家进行深入研究后，认为这两个行星表面很可能是一大片液态钻石海洋，冰山竟然是浮游巨钻。
研究员对钻石熔点进行详细测量，当钻石融化至介乎固态和液态之间时像水一般，但钻石是一种非常坚硬的物质，很难融化，需要高温和高压。
科学家于是进行模拟测试，把一粒1\/10克拉钻石，用激光高压轰击，在4000万倍海拔压力的作用下，成功使钻石变成液态。当压力降至大气层压力的1100万倍，温度降低至50000℃，固体成块的钻石便开始形成。科学家发现了一个奇怪现象，当温度降至形成固态钻石的状态下，固态钻石并未沉下去，而是漂浮在液态钻石的顶层，就像是钻石冰山一样。
在海王星和天王星这样的超大气态行星上，存在着类似钻石液化的超高温度和超高压力。美国普林斯顿大学的行星学家TomDuffy近日在文章中指出：海王星、天王星存在着钻石海的可能性非常大。不过，对于这么遥远的星球的探索，一定要下个定论还是非常难的。
§§§05 木星能否转化成第二个太阳
著名作家刘白羽有一部小说获得了第三届茅盾文学奖，这部小说就是《第二个太阳》。
但太阳系中能不能真正出现“第二个太阳”呢？
要转化成恒星，至少需要两个条件：1.本身是气态的球体；2.内部发生核聚变，可以释放大量的能量。
木星是气态的行星，这个条件已经具备。木星由约90%的氢和10%的氦及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成，是太阳系八大行星中质量和体积最大的行星。是一颗气态行星，没有固体表面。
但是，木星距太阳的距离远远大于水金地火，按正常来说温度必然低于它们，状态也更倾向于液态与固态，为什么木星反而是气态行星呢？
近年来，对木星的大量考察表明：木星正在向其宇宙空间释放巨大能量，而这些能量比起从太阳处收到的来说要多。这是什么原因？原来木星内部很热，可能高达30500℃。它所放出的能量是它所获得太阳能量的两倍。这样便可以用自己的热源维持本身的气态形式。
但这还不够。众所周知，太阳之所以不断放射出大量的光和热，是因为太阳内部时刻进行着核聚变反应，在核聚变过程中释放出大量的能量。木星现在与恒星唯一的区别就在于木星现在的气态表面并不是炽热的，本身并没有发生核聚变。
这种核聚变的发生需要两个条件：高温和高压。
高温条件已经具备——木星是一个巨大的液态氢星球，本身已具备了无法比拟的天然核燃料，加之木星的中心温度已达到了30500℃，具备了进行热核反应所需的高温条件。
提高压力，只能靠增加自身的质量。木星要成为像太阳那样的恒星，至少需要将质量增加到现在的800倍，这样才能具备核聚变发生所需要的高压条件。
木星质量是其他所有行星质量和的2倍。这样强大的质量使其强大的引力在太阳系的行星中无可匹敌，可以不断捕获各种宇宙物质（包括太阳风）等使其质量不断增加，据科学家计算，木星在最近的10000年中质量增加了千分之0.24。
而太阳则在不断释放能量，即质量不断减少，这就意味着在几十亿年后，由于此消彼长，届时木星的质量将与那时的太阳质量相当，达到成为恒星的临界点。一旦木星上爆发了大规模的热核反应，以千奇百怪的旋涡形式运动的木星大气层将充当释放核热能的“发射器”。所以，有些科学家猜测，再经过几十亿年之后，由于捕获了各种宇宙物质，同时获得了宇宙物质中所带有的能量，加上木星本身热源的作用，将会使木星越来热，成为真正的恒星。
届时，太阳系将会变成一个双星系统，太阳系的所有天体将重新围绕这个双星系统运转。
§§§06 宇宙大爆炸前后世界是什么样子
“宇宙大爆炸”后，才有了星球，有了生命，有了今天。
也就是说，宇宙起始于150亿年前的一次大爆炸。按照这种理论，宇宙起源于一个体积无穷小，质量、密度和能量均无穷大的奇点。宇宙的一切，包括空间和时间，都起源于大爆炸。在大爆炸之前，一切均归于无：没有空间，没有时间，没有宇宙。
从1948年出现宇宙大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
大爆炸开始时约137亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。
大爆炸前10～43秒，宇宙从量子背景出现。
大爆炸前10～35秒，同一场分解为强力、电弱力和引力。
大爆炸前5～10秒，10万亿℃，质子和中子形成。
大爆炸后0.01秒，温度1000亿℃，光子、电子、中微子为主，质子和中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒，温度300亿℃，中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒，温度100亿℃，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。
大爆炸后13.8秒，温度30亿℃，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。
大爆炸后35分钟，温度3亿℃，核过程停止，尚不能形成中性原子。
大爆炸后30万年，温度3000℃，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
§§§07 “黑洞”是怎样形成的？
这里的“黑洞”可不是陈道明主演的电视剧《黑洞》。
电视剧说的是社会高层内部的黑暗，但这里的“黑洞”却是宇宙中的一种奇怪的天体现象。
“黑洞”是一种天体：它的引力场强大得就连光也不能逃脱出来。也就是说由于质量过大，引起的空间扭曲。根据广义相对论，引力场会使时空弯曲。恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大。等恒星的半径小到一个特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，就再不能逃出。
当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢）。这样，它再也没有足够的力量承担起外壳巨大的重量。在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡，质量较大的恒星则有可能形成中子星。
根据科学家们的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量，如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度（史瓦西半径），巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
§§§08 月亮竟然不是地球唯一的卫星
“遥远的夜空，有一个弯弯的月亮。弯弯的月亮下面，是那弯弯的小桥……”
当刘欢在深情歌唱的时候，我们想到了那轮月亮，同时，我们也明白：那个星球是我们的卫星。
难道地球周围就没有其他的星体了吗？
答案也许会令你吃惊：有。
1997年，科学家们发现了处在地球引力控制范围内的另外一颗小行星，这颗小行星被称为克鲁特尼（根据英国早期记载的凯尔特部落命名的），它沿着一条马蹄形的轨道行进，绕地球一周大约要花770年的时间。科学家们认为，它在地球的上方悬吊的状态还能够保持至少5000年。它甚至可以称为地球的第二颗卫星。
然而最近的研究却发现，除了月球外，克鲁特尼并不是唯一的近地小行星。另外还有5个近地小行星，它们也跟随地球一起绕太阳运动，只是我们的肉眼看不到而已。他们分别被称为2000PH5、2000WN10、2002AA29、2003YN107和2004GU9。
和地球类似，它们绕太阳运行一圈也差不多要一年的时间，基本与地球并列行驶。时不时地，它们会非常接近地球并产生轻微的引力效应。
不管你称它们为“伪卫星”、“类卫星”，或者“伴小行星”，它们都是值得关注的。原因在于：它们中的某些成员可能会在未来的某一天形成更为规则的轨道模式。
§§§09 宇宙本身是什么颜色的
看到深邃的太空，我们首先想到的是蓝色。但理智告诉我们这是错的，我们往往也承认这一点。
宇宙到底是什么颜色的？白色？绿色？黑色？或者是红色？
宇宙颜色是指所有发光体发出的光线。整个宇宙的可见光光谱应该是所有星系光谱的综合，星系的可见光光谱就是所有恒星的可见光光谱的综合。这么说来，宇宙的颜色应该是白色的。但是我们知道，恒星可见光的颜色会由于年龄和温度的不同而产生红黄蓝色的不同。因此，宇宙不会是白色的。
2002年，来自美国约翰霍普金斯大学的科学家卡尔·格莱兹布鲁克等两名天文学家通过分析研究澳大利亚星系红移巡天天文望远镜得到的200000个星系，于2002年1月宣称宇宙的颜色是“一种比淡淡的青绿色稍绿一点的颜色”。
这并不是我们看到的那样：一片黑幕中镶嵌着点点晶莹的亮色。
然而，在美国天文学会公布这一结论几周之后，他们不得不承认在计算中犯了一个错误，并把这种结果最终修正为：一种比较沉闷阴暗的褐色。