宇宙探索：太阳系12趣谈

　　地球在太阳系中有许多大大小小的邻居，但是你真的了解我们身边这些邻居们吗？邻居们身上所发生的有趣事情，你又知道多少呢？

　　天文学家们不断探索太阳系以外的星系和，与那些星系相比，我们的太阳系非常特别，可以说独一无二。其他星系中的间距太小，各星之间轨道贴得紧密，比水星（太阳系中距离太阳最近的恒星）和太阳的轨道还要近。同时，有些星系中还有许多较大的岩石，也称超级地球。可是太阳系就没有这种情况，为什么呢？

　　这可能都是木星造成的。木星是一个由气体构成的巨大，它在太阳系形成之初发挥了重要的作用。由于木星引力很强，以至于阻碍到它与火星之间的形成，最终导致它们之间出现了一个小带。天文学家认为，在年轻的太阳系中，木星就像是用来拆除建筑的大铁球，干扰其他星球的形成，甚至会把那些星球整个砸碎。

　　有种理论认为，土星等太阳系形成之前，木星已经在向内迁移。这个时候，它的引力像弹弓一样，把刚形成的新星抛出去。然后，土星的形成使得木星的轨道稳定下来，介于土星和火星之间，使得太阳系内部非常平静，给水星、、地球和火星的形成创造了稳定的。

　　这解释了我和我们的太阳系中很难见到超级类地，这也意味着我们所处的星系十分独特和罕见。这或许能够帮助科研人员寻找类地，如果一个星系也像太阳系一样有个木星这样的杀手，那么该星系孕育像地球这样星球的可能性就会更高。这对于那些追寻类地的天文学家们来说，是锁定目标的一项重要参考因素。

　　太阳系中有成千上万个，包含了、卫星、小以及彗星。但是即便把所有其他加在一起，和太阳比起来它们都显得无足轻重。除了太阳之外，最大的就是木星，直径约有14万千米，但太阳的直径大约为140万千米。太阳的质量大约为2×1030千克，大约是地球质量的33万倍，更是木星质量的1000多倍，占据了整个太阳系99.86%的质量。

　　电影《星球大战：帝国反击战》中，小带被描述为岩石密集的一个空间区域，极度难以通过。

　　在很远很远的地方，这种描述可能属实，但是我们的太阳系则完全不是这个样子。火星和木星之间有一条小带，包含大约75万颗小。看起来很多，是不是？可是这些小相互分离，距离彼此的平均距离大约在97万千米左右。如果我们有机会乘坐飞行器穿越小带的话，很有可能一颗小也见不到，更不会像电影中描述的那样需要左右躲闪，惊险地避开小。

　　人类利用已经超过半个世纪了，在这半个世纪的时间里，我们在极尽所能地探索太阳系的奥秘。人类的宇宙飞船已经遍访了太阳系内所有的主要、三颗矮以及一些彗星和小。目前，人造探测器（尚在使用的和已经报废的）已经驻留在月球、火星、、土星的卫星土卫六、爱神星以及67P/丘留莫夫—格拉西缅科彗星。除此之外，人类还能够通过探测器进入木星大气，在那里进行探索。这还没有算上我们安置在太阳周围，绕着其运行的各种航天器，以及像旅行者号探测器、先锋者探测器、新视野号航天器等正逐渐迈出太阳系、走入宇宙的航天器。人类真是在宇宙中到处留下自己的痕迹。

　　2013年9月，科学家们大肆庆贺，我们最遥远的使者——旅行者1号已经飞离了太阳系，成为第一个走出太阳系的人造航天器。

　　旅行者1号探测器于1977年发射升空，用于探索系外。它一直走到了太阳系的边界，距离太阳190亿千米。有些人认为它实际上已经到达了太阳系外，进入了星际空间。也有人认为太阳系的边界具体在那里还有待商榷，毕竟，太阳系能够对至少3光年之内的范围产生影响，这样来看，旅行者1号离太阳系的边缘还远着呢。

　　2008年，冥王星失去了太阳系九大之一的，被出去。因为天文学家发现了一个与它大小相似的星球——厄里斯，进而意识到太阳系中可能会有许多这种尺寸的。如果给冥王星开了这样的特例，以后可能就会有十大、百大。相对而言，冥王星真的很小，它的直径只有大约2372千米，而美国的东西向宽度就有大约4800千米。也就是说，如果美国那里有个坑的话，把整个冥王星塞在那个上绰绰有余。就算把冥王星整个铺展开来，表面积也不过1665万平方千米，比俄罗斯的国土面积还要小。

　　不过，浓缩的也可能是精华，冥王星仍然是一颗非常迷人的矮。从新视野号探测器采集的数据来看，冥王星的表面并非像人们从前认为的那样贫瘠荒芜，实际上那里地质活动活跃，表面很有可能存在着奇异的山。

　　太阳系所有的都沿着与太阳所在轨道平面接近垂直的纵向轴自转，就像一个个围绕着太阳转圈的芭蕾舞演员。而天王星则与众不同，这个星球的黄赤交角（公转轨道面与赤道面的交角）约98°，它的一极指向其轨道平面，躺在那里纵向自转，像是绕着太阳的车轱辘，真的是不走寻常，难怪能被称为“天王”星。

　　最初，天文学家们认为这是因为天王星早期过一次撞击，造成了这种奇异的现象。而现在，更多人认为这种情况是多重因素叠加产生的。

　　地球如何让水存住一直是个神秘的谜题。一些人认为太阳系早期一些彗星和小的光临可能帮着把水送来了地球，但是至今我们对这一过程的发生机制还并不明确。

　　不过，我们对另外一件事倒是弄得越来越清楚了，地球可不是唯一有水存在的星球。截至2015年底，已经了火星表面存在液态水，科学家猜想几十亿年前火星上或许曾有一个巨大的海洋。木星和等其他的大气之中，也含有大量的水蒸气。最吸引人注意的是，一小部分卫星上可能存在广阔的地下海洋，甚至可能比地球上的水更多，比如木星的三大卫星（木卫二、木卫三、木卫四）以及土星的卫星（土卫二）。在其他地方也可能存在着更多隐藏的海洋，等待着人们去探寻。

　　太阳系中的形成充满了奥秘。尽管多数学者都同意这样一种吸积理论：气体和尘埃粘在一起，越来越多，一步步形成越来越大的，但是人们对这种过程的细节仍不清楚。

　　而“卵石”理论认为，恒星周围的尘埃颗粒会粘连在一起，聚集形成卵石，而等就是这些基础构件随时间聚集而成的。随着本身的不断生长，它会持续吸引更多这样的小小卵石。过去的吸积理论认为大小相近的才能够结合组成较大，而“卵石”理论则认为可以先形成一个主，然后由这个主像吸铁石吸引铁屑一样将微小的“卵石”物质吸引在身边。根据“卵石”理论，增长的速度可以比过去吸积理论所解释的理论速度快上1000倍。

　　是继水星之后距离太阳第二近的，可是它却是八大中最热的。在其表面覆盖着一层厚厚的大气层，温度可以达到462℃。表面的气压非常高，和地球深海中的压力差不多。但是在距离表面50～60千米处的高空，不管是气压还是温度都和地球表面非常相似。所以，虽然是个炙热的星球，但它却是太阳系中和地球最相像的“姊妹”了。

　　在地球上珠穆朗玛峰算得上最高的山峰了。可是，你知道吗，火星上有一座休眠火山，能让地球上的最高峰也相形见绌。

　　人们把这座火星火山称为奥林匹斯山。这座盾状火山绵延624千米，大小相当于美国整个亚利桑那州，高度约有25千米。火星上的这座火山是迄今发现的全太阳系中最大的火山，也是最高的山。之所以能够形成这样大规模的山，有一个原因是因为火星上缺乏地壳运动，所以火山岩浆一直向上堆叠，形成了这种宏伟壮阔的奇观。当然，火星引力也比地球小很多，否则这么高的山在引力作用下也会崩塌的。

　　正如前面所述的那样，一些人认为旅行者1号已经越过了太阳的主要影响范围，到达了太阳系的边界之外，进入了星际空间，跨越了200亿千米的距离。但是太阳的影响力似乎延伸得比预估的更远。

　　在太阳系的边缘，冥王星的轨道上，有一条柯伊伯带。柯伊伯带延展出去30～50个天文单位（地球到太阳的间的距离为1个天文单位），包含众多像冥王星和厄里斯这样的矮，还有许许多多直径超过2千米的彗星和小。在柯伊伯带之外包裹着我们太阳系以及柯伊伯带的，还有一个更庞大的家伙——奥特尔星云。这个神秘的区域大约延伸了20万个天文单位的范围，包含数十亿直径超过1千米的（多数是彗星），这些很多都是太阳系形成过程中留下的物。旅行者1号想要靠近这片区域的边缘，就得再花上数万年时间。

　　本文源自大科技 2017年第4期文章 欢迎读者们关注大科技微@信@号：hdkj1997