木星系——欧阳宏设想的根据地
作者:欧阳宏      更新:2017-12-19 12:26      字数:5255

【木星——一颗亚恒星,未来的恒星】

木星难道仅仅是行星吗?为什么不能把它看作是颗未来的恒星,看作是正在向恒星方向发展的天体呢?读者也许会惊讶:这样提问题是否太荒唐了?20世纪80年代初,前苏联科学家苏切科夫提出木星也许是颗正在发展中的恒星这种新见解之后,确实遭到了不少非议。但是,苏切科夫的意见也并非“空中楼阁”,毫无依据。他的主要观点是:木星内部在进行热核反应,它有自己的热核能源,应该归到“能自己发热、发光”的恒星类天体里去。

事情真是那样子吗?

木星离太阳比地球远得多,它接受到的太阳辐射也少得多,表面温度理所当然要低得多。根据计算得出的结果,木星表面温度应该是零下168摄氏度。可是,地面观测得出来的温度是零下139摄氏度,与计算值相差近30摄氏度,这无论如何不可能是由误差造成的。让探测器在木星附近进行测量,准确程度理应更高些。“先驱者11号”于1974年12月飞掠木星时,测得的木星表面温度为零下148摄氏度,仍比理论值高出不少,说明木星有自己的内部热源。

对木星进行红外线测量也反映出类似情况。如果木星内部没有热源,它吸收到的热量和支出的应该达到平衡,地球和水星等类的行星的情况正是这样。木星却不然,它是支大于入,约大15~20倍,这超支的能量从哪里来呢?很明显,只能由它自己内部的热源予以补贴。

木星是一颗以氢为主要成分的天体,这与我们的地球有很大的差异,而与太阳相似。木星与太阳这两个天体的大气,都包含约90%的氢和约10%的氦,以及很少量的其他气体。关于木星的内部结构,现在建立的模型认为它的表面并非固体状,整个行星处于流体状态。木星的中心部分大概是个固体核,主要由铁和硅组成,那里的温度至少可以有30000度。核的外面是两层氢,先是一层处于液态金属氢状态的氢,接着是一层处于液态分子氢状态的氢;这两层合称为木星幔。再往上,氢以气体状态成为大气的主要成分。

具有如此结构的天体,其中心能否发生热核反应而产生出所需的能量来呢?许多人认为是可疑的,甚至不可能的。况且木星的质量并没有达到太阳质量的007。

比起太阳来,木星确实有点“小巫见大巫”。称“霸”其他行星的木星,体积只有太阳的千分之一,质量只及太阳的1/1047,即约0001个太阳质量,而中心温度也只有太阳的五百分之一。有人认为,这并不妨碍木星内部存在热源,因为它是在木星形成过程中产生并积累起来的。

前苏联学者苏切科夫等的意见是颇为新颖的,他认为木星内部正进行着热核反应,核心的温度高得惊人,至少有28万度,而且还将变得越来越热,释放更多的能量。释放的速度也将进一步加快。换句话说,木星在逐渐变热,最终会变成一颗名副其实的恒星。

我国学者刘金沂对行星亮度的研究,从一个侧面提供了证据。他发现在过去很长的一段历史时期里,水星、金星、火星和土星的亮度都有减小的趋势,唯独木星的亮度在增大。如果前述四行星的亮度减小与所谓的太阳正在收缩、亮度在减弱有关,那么,木星亮度增大的原因一定是在木星本身。刘金沂得出的结论是:在最近2000年中,木星的亮度每千年增大约0003等。这无异对苏切科夫等的观点作了注释。

此外,太阳不仅每时每刻向外辐射出巨大的能量,同时也以太阳风等形式持续不断地向外抛射各种物质微粒。它们在行星际空间前进时,木星自然会俘获其中相当一部分。这样的话,一方面木星的质量日积月累不断增加,逐渐接近和达到成为一个恒星所必需的最低条件;另一方面,在截获来自太阳的各种粒子时,木星当然也就获得了它们所携带的能量。换言之,太阳以自己的日渐衰弱来促使木星日渐壮大,最后达到两者几乎并驾齐驱的程度,使木星成为恒星。

这样地过程据说大致需要30亿年地时间。那时。现在地太阳系将成为以太阳和木星为两主体地双星系统;也有可能木星在其“成长”地过程中。把一些小天体俘获过来。建立以自己为中心天体地另一个“太阳系”。与仍以现在太阳为中心天体地太阳系。平起平坐。不管是哪种形式地变化。目前太阳系地全部天体。包括大小行星乃至彗星等。都将有较大幅度地变动。

这种大变迁会带来什么后果呢?特别是地球和地球上地人类该怎么办呢?一种观点认为。事物发生变化那是必然地。至于是否像前面提到地那样。木星变成恒星那样地天体。这只是一家之见。何况还有30亿年地漫长岁月呢!

像木星内部结构之类地问题。本来就是一个假说不少、争论颇多地领域。苏切科夫等人地观点只不过使得争论更加热烈而已。在目前地观测水平和理论水平不完善地情况下。像“木星是否正在向恒星方向演变”之类地重大自然科学之谜。不仅现在无法解答。即使是在可以预见到地将来。恐怕也未必能理出个头绪。它无疑将会在很长地一段历史时期里。一直成为科学家们孜孜不倦地探讨地课题。

【木星系——一个亚太阳系】

1610年1月。大物理学家伽利略用望远镜首先观测到木星地4颗卫星。即木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。后人统称它们为枷利略卫星。以后很长一段时间。人们没有再发现木星地卫星。直到1892年巴纳德才发现了木卫五。尔后又陆续发现木卫六、七……。1974年。发现了木卫十三。

1979年。“旅行者”探测器遨游木星时。又发现了3颗木星卫星。迄今为止。先后共发现了63颗木星卫星。

这63颗卫星连同木星一起,组成了一个庞大的系统,称为木星系,不少人认为它是一个微型太阳系,对研究太阳系形成和演化的天文学家来说,它是一个令人心驰神往的世界。

木星的4颗枷利略卫星和木卫五的轨道几乎都在木星的赤道面上。1979年,探测器“旅行者1号”对这5颗卫星一一起进行了考察,其中对木卫一的考察尤其详细,并第一次发现了地球之外的火山爆发现象。

在宇宙飞船探测木星之前,人们知道木星有13颗卫星。科学家们从“旅行者2号”发回的照片上又发现了3颗,共有16颗木卫(可能有无数卫星)。按距离木星中心由近及远的次序为:木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、木卫十三、木卫六、木卫十、木卫七、木卫十二、木卫十一、木卫八和木卫九。它们都围绕着木星公转,离木星最远的木卫九与木星的距离比地球和月亮的距离远60倍,它绕木星公转一周需要758天。

木卫一、木卫二、木卫三、木卫四于1610年由伽利略发现,称为伽利略卫星。四个伽利略卫星的密度随著同木星的距离的增大而减小,这与太阳系中各个行星的密度随著同太阳的距离而变化的情况十分相似。太阳系中这种情况是由于以原始太阳作为热源蒸发那些较轻的和易于挥发的物质造成的。波拉克认为同一过程也发生在木星及其卫星系统中,只不过是以原始木星作为热源而已。目前木星辐射出的热能为它从太阳接收到的热能的两倍。而在木星诞生后的头几百万年中,木星平均辐射的能量相当于现在太阳所辐射的能量的几百分之一。

1892年巴纳德用望远镜发现了木卫五,其他卫星都是1904年以后用照相方法陆续发现的。“旅行者号”飞船于1979年发现了木卫十四,1980年又先后发现木卫十五和木卫十六。除四个伽利略卫星外,其余的卫星半径多是几公里到20公里的大石头。木卫三较大,其半径为2631公里。

木卫可分为三群:最靠近木星的一群——木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五和四颗伽利略卫星等8颗,轨道偏心率都小于001,顺行,属于规则卫星;其余均属不规则卫星。离木星稍远的一群卫星——木卫十三、木卫六、木卫十及木卫七,偏心离为011~021,顺行。离木星最远的一群——木卫十二、木卫十一、木卫八及木卫九,偏心率017~038、逆行。

木星的四个伽利略卫星和木卫五的轨道几乎在木星的赤道面上。“旅行者1号”对这五颗卫星作了考察。

木卫一(伊奥lo)是16颗卫星中最著名的一颗,离木星很近,平均距离约42万千米。它的体积并不是很大,直径约3640千米,密度和大小有些类似月球,呈球状,整个表面光滑而干燥,有开阔的平原、起伏的山脉和长数千千米、宽百余千米的大峡谷,还有许多火山盆地。它的颜色特别的鲜红,比火星还红,可能是太阳系中最红的天体,上空由稀薄的二氧化硫大气及钠云所包围,并有很频繁的火山活动。旅行者1号探测器在木卫一的表面共发现了9座火山,火山的喷发高度为70~300千米,喷发速度平均每秒1000米,比地球火山爆发大。这些火山不断地喷出由二氧化硫组成的烟,降落在木卫一的表面。这些烟是本星磁层中许多粒子的主要来源,也就是木星磁层中辐射带最强的部分。木卫一是迄今在太阳系中所观测到的火山活动最为频繁和激烈的天体,这一发现给天文学家对太阳系天体的研究提供了新的启示。

木卫二(欧罗巴Europa)是一颗体积比月球小,但密度和月球差不多,表面非常光滑,被大量的冰覆盖着,好像是一个冰与奶油巧克力混合而成的大球体。所以从望远镜中看是一颗显得非常明亮的天体。木卫二的另一特征是冰面上布满了许多纵横交错、密如蛛网的明暗条纹,很可能是冰层的裂缝。在木卫二的表面覆盖一层50千米厚的海洋,海洋的上面又覆盖着一层约5千米厚的冰层,也许这就是木卫二的表面如此光滑,反照率又这么高的原因。(注:因为有水源,可以作为本书主角的殖民基地)

木卫三(伽倪墨得斯Ganymede)是木星最大的一颗卫星,它的体积比水星大,表面呈黄色,可分为盖满冰层的明亮区和冰上堆积着岩质灰尘的黑暗区,并有几处横向错开的断层、线状地形、互相平形的山脊与深沟。这些线状地形互相重叠,显示它们形成的年代不同。因此,天文学家推断,木卫三可能曾经发生过类似地球的板块活动。(注:因为有水源,可以作为本书主角的殖民基地)

木卫四(卡利斯托Callisto)的表面布满了密密麻麻的陨石坑,最明显的特征是一个像牛眼似的白色核心,外面被一层圆环包围着,类似同心圆盆地,直径达600~1500千米。同心环盆地放射出奇特的亮光﹐表明木卫四表面有冰层。木卫四除了坑洞以外再也找不到其他特殊的地形,因而推断它是太阳系中最古老的卫星表面,在很早以前就终止了内部活动。

每颗伽利略卫星都有自己的特点,它们的表面、颜色、地壳构造和我们熟悉的行星很不相同。通过对伽利略卫星的研究,我们对太阳系有了更新的认识。

木卫五是天文学家巴纳德于1892年在木卫一的轨道内发现的,形状呈卵形。“旅行者1号”发现它为浅灰色,上有一个长约130公里、宽200~220公里的微红区域。木星光环正位于木卫五的轨道里。

(作者注:木星是太阳系除太阳外唯一发光的星体,与16颗直径1000公里以上的较大卫星及47颗较小的卫星形成一个完整的体系,在本书中的定位是木星亚太阳系,添加了一些虚构因素后,作为主角建立苍穹文明的根据地。)