12月6日消息,可能对于所有宇宙中的星系天体来说,太阳系是人类科学家最为熟悉的星系系统了。但是太阳系中除了我们所熟知的八大行星之外,更有为数众多的卫星以及小行星密集分布。12月6日消息,可能对于所有宇宙中的星系天体来说,太阳系是人类科学家最为熟悉的星系系统了。但是太阳系中除了我们所熟知的八大行星之外,更有为数众多的卫星以及小行星密集分布。 冰的地狱:木卫一 遍布硫磺坑、沐浴着强辐射、火山不断震颤着大地,木卫一就
冰的地狱:木卫一 遍布硫磺坑、沐浴着强辐射、火山不断震颤着大地,木卫一就犹如太阳系中的炼狱。 尽管木卫一上天寒地冻到足以形成二氧化硫霜冻,但这颗最靠近木星的大型卫星的火山却是最知名的。在不到地球表面1/12的面积上喷涌出的熔岩超出了地球所有火山总和的100倍以上。木卫一的表面散布着翻腾着气泡的熔岩湖,其中最大的直径超过200千米。 在其他地方,岩浆则可以突然从地底冒出,绵延50千米以上。2007年当美国宇航局的“新视野”探测器在去往冥王星的途中掠过木星的时候探测到了这些岩浆海所释放出的热量。 木卫一上的某些火山喷发极为剧烈,由此导致的羽状气体、尘埃云可以向太空延伸出500千米。这可能是由于熔岩流使得木卫一表面凝固的二氧化硫气化或者是熔岩中的气体上升将物质抛射出木卫一表面而造成的。 所有这一切汹涌的火山活动都是木卫一处于木星以及它的两个兄弟木卫二和木卫三之间“漩涡”的结果。木卫二和木卫四的轨道周期正好分别是木卫一的2倍和4倍,于是这三颗卫星经常会排成一线。随着时间的推移,这一周期性的引力会合会逐渐把木卫一推入一条椭圆轨道。 因此,当木卫一绕木星转动的时候,木星的引力就会时强时弱,拉伸、扭曲木卫一上的岩石。这些压力和张力会通过被称为“潮汐加热”的过程来使得木卫一升温。这一效应对木卫一的影响极为巨大,它可以融化岩石并且造就火山。 如此极端的火山活动在宇宙中或许是普遍的。例如,最近发现的行星COROT-7b就有着一条非常靠近其宿主恒星的轨道,由此也经历着很强的引力作用。只要它的轨道稍稍偏离正圆形,那里的潮汐加热作用就足以让这颗行星拥有火山。因此,木卫一可能为我们提供了一瞥数百万颗太阳系外地狱般行星的机会。 可能是因为木卫一的轨道正在逐渐变圆,它自身似乎也在慢慢冷却。在从今往后的数千万或者数亿年里,木卫一与木卫二和木卫三的轨道共振很可能会渐渐瓦解,这会让木卫一进入了一条没有潮汐加热的近圆形轨道。此后,木卫一的火山也将最终睡去。
[图片说明]:不同色彩的木卫二。左:自然颜色;右:紫外、绿光、红外增强影像。 如果这一海洋能延伸到它的核心,黑暗海底的热液喷口就能够提供可以供养微生物甚至虾体型大小的食肉动物所需的营养物质。 土星的卫星土卫二则更为活跃。位于其南极的一系列喷口会喷射出水蒸汽和冰晶。其中一些会回落到土卫二的表面,宛如一件亮闪闪的冬装,使得它成为了太阳系中最白的天体。其余的物质则会逃逸出去,形成一个环绕土星的雾状环。 这些喷口可能植根于其下方的内部海洋。如果真是这样,那么微生物也有可能会在喷发的过程中被喷射出来,飞过的探测器就能捕捉到它们。因此土卫二上的生命会比禁锢在木卫二冰层下的更容易探测。 然而,要想在土卫二上生存却不是一件容易的事情。土卫二的所有活动可能都源自潮汐加热。而土卫二的轨道则存在着超过几亿年的周期变化,由此也造成了它显著的气候周期变化。如果在最寒冷的时期土卫二的海洋完全冻结的话,那这对于生命而言无疑是灭顶之灾。 即使是寒冷的木卫二和土卫二,它们的平均表面温度也有大约-170℃和-200℃,相对于海王星最大的卫星海卫一可以算是温暖的天堂了,后者的温度一直在-230℃以下徘徊。海卫一的表面含有各种不同种类的冰,包括了水、氮和甲烷的混合物。 但就算这样一个冰冷的地方却也令人惊讶地具有地质活动。当阳光蒸发氮的时候就会出现喷发,海卫一由氮组成的稀薄大气还拥有会随着季节变化的气候模式。 与木卫二和土卫二一样,海卫一地势平缓,鲜有陨石坑。这说明它的表面非常年轻——可能还不到1千万年,仅仅是其40亿年历史的沧海一粟。海卫一年轻的源泉被认为是其会喷发出液态水和氨的火山,这些新鲜的物质凝固之后就会覆盖海卫一的表面,抹去岁月的痕迹。
[图片说明]:海卫一。 海卫一过去可能曾经和矮行星冥王星一样是独立于海王星绕太阳公转的。事实上,海卫一的大小和冥王星相同,也有着相似的组成,这说明它们有着类似的起源。更有力的证据是,它是逆向绕海王星转动的,即和海王星的自转方向相反。如果海卫一和海王星是形成于同一片气体和尘埃云的话,就不可能出现这一情况。相反,这预示海卫一可能是被海王星俘获的。 俘获这么大的天体并非易事。海卫一可能和海王星已有的卫星发生了碰撞,从而大幅减速才被海王星的引力束缚住。更可能的一种情况是,它始于一个矮行星双星系统。其中一颗在和海王星的引力交会中被以高速甩了出去,而海卫一则被留在了海王星的身边。 除了本身做为一颗可圈可点的卫星之外,海卫一也为我们提供了所有尚未被涉足的矮行星的朦胧图像。这些矮行星不仅仅包括了冥王星,还有阋神星、鸟神星、妊神星,它们中也许还有几十颗依然徘徊在黑暗的太阳系外围。 飞碟:土卫十八和土卫十五 绝大多数卫星不是圆而光滑的大个子就是嶙峋的太空小怪石。而土星的卫星土卫十八和土卫十五则像出自外星人科幻电影。呈一个中央隆起的盘状使得它们和飞碟有着不可思议的相似之处。土卫十五两极之间的距离只有18千米,但它的腰部直径却达到了40千米。 它们奇怪的形状目前还是一个谜。虽然这两颗卫星的快速自转足以将其压扁,但并不能解释它们飞碟的形状。
[图片说明]:土卫十五(左)和土卫十八(右)。 这两颗卫星的轨道也许提供了一条线索,它们都非常靠近土星环。也许来自光环的冰物质掉到了它们上面,在赤道上累积,形成了碟状。这和观测也相符,这些区域相对于极区而言非常平缓,意味它们是由来自土星光环的细小粒子构成的。 然而,这一理论还远没有到被证实的地步,新的观测可能最终能解释这两个土星的飞碟。但不管怎么样,外星人技术应该是可以被排除在外的。 回旋镖:海卫二 在绝大多数卫星缓缓地绕其行星公转时,海卫二却在飞奔。海王星这颗平凡的卫星呈团块状,大小也适中,但它却拥有着太阳系卫星中偏心率最大的轨道——它绕海王星一圈就犹如坐过山车,先是爬升到超过900万千米的最远距离,然后再俯冲到距离海王星不足140万千米的地方。
[图片说明]:海卫二(左上)和海王星。 大部分具有不规则轨道的卫星通常都是被其宿主行星引力俘获的彗星或小行星,海卫二也许也不例外。但是它的组成并不像位于海王星外围的柯伊伯带天体那么松散。相反,它可能是在曾经围绕海王星的物质盘中形成的。这样形成的卫星一般都会在圆轨道上绕行星转动,因此海卫二的轨道着实是一个谜。 答案可能来自海卫二的异母兄弟海卫一。逆行的海卫一(见“活的雪球:木卫二,土卫二和海卫一”)可能已经清除了海王星系统中大多数的“原生”卫星,并且使得海卫二具有如此特异的轨道。 第二个地球:土卫六 它也许是所有卫星中最奇特的,因为它是如此的让人似曾相识。新的发现揭示出土卫六具有众多和地球相同的特征:湖泊、丘陵、洼地、河谷以及泥泞的平原。在它厚厚的氮大气中则还拥有雾、霾和雨云。正如2005年惠更斯探测器发回它的第一批图像时一位天文学家所说的,它看起来就像英格兰。 但外貌也可以是骗人的。土卫六绕着土星公转,到太阳距离是地球的10倍。在如此微弱的阳光照射下其表面温度仅有-180℃。任何水都会形成冰,并由此组成起伏的山脉。
[图片说明]:土卫六。 “惠更斯”看到的雨、河流和湖泊实则是液态烃,它们在温暖的地球上会变成气体。最近的估计表明这些湖泊中80%是乙烷,此外还有丙烷、甲烷和乙炔。一些人认为这些物质可以为土卫六上的生命提供食物来源。 最佳原创:月亮 直到400年前伽利略发现了木星的四颗卫星,在此之前唯一已知的卫星就出现在地球的夜空之中——即使是生活在今天灯火通明的城市中的人对它也十分熟悉。此后,卫星发现的风潮席卷整个太阳系,但地球的这个同伴却依然鹤立鸡群。 原因之一就是它是一条小池塘里的大鱼。在内太阳系,卫星是罕见的。金星和水星没有卫星,而火星的两颗卫星和我们的月亮相比只能算是小石块。事实上,月亮在外太阳系似乎能找到家的感觉,那里气态巨行星的周围有不少大质量的卫星。