论文部分内容阅读
在我们人类生活着的地球之外,是浩渺无垠的宇宙。宇宙是一个无边无际、无始无终的时空。人类对宇宙的认识,最早是从地球开始的,再从地球扩展到太阳系。太阳系所占的空间直径约有120亿千米。比太阳系更大的是银河系,银河系的直径有10万光年。在银河系里,大大小小的恒星有1000多亿颗。银河系还不算很大,现今已发现10亿多个和银河系同样庞大的恒星系统,我们叫它“河外星系”。所有的河外星系又构成更为庞大的总星系。总星系同样在宇宙中也只不过占了一个微不足道的位置。
不平凡的地球
地球是一颗极不平凡的星球,有郁郁葱葱的崇山峻岭,有奔腾咆哮的江河大海,还有生机勃勃的生物界。地球的非凡之处,不在于它的内部结构而在于它的外部圈层。首先,地球被一层厚厚的大气圈所包围。正是由于大气中有氧和二氧化碳的存大,才使得地球上的生物能够生存下去。其次,地球拥有生命的摇篮水圈。地球上除了在大气圈内存在着氧、二氧化碳以及生命诞生所必需的水以外,还在于它在太阳系中处于十分幸运的位置。在围绕太阳旋转的8大行星中,水星最靠近太阳、金星次之,这两大行星的表面温度都在480℃以上,生命难以诞生和存活。而地球与太阳距离适中,加之地球自转轴与地球公转轨道面不垂直而产生的四季变化,这一切都为地球上生命的诞生提供了最适宜的温度。
地球在8大行星中,大小排行第四。对于生命来讲,适合生存的星体大小必须合适。太小,难以约束住有足够厚度的大气。没有大气的行星,行星表面暴露在宇宙射线和紫外线的直接照射之下,这足以破坏掉构成生物的那些分子,不利于生命生存。而且,如果行星太小,行星内部很快就已冷却,会过早停止火山活动,从而也就失去了能够保持行星大气温度的CO。等温室气体的来源。行星太大,就会大量吸积周围的气体,最后形成像木星那样的巨型气体行星。即使没有成为巨型气体行星,过大的行星,由于下面的两个理由,整个行星都会被一层水包裹着。第一个理由是,由于引力过于强大,行星表面缺少起伏:第二个理由是,构成行星的原材料物质较多,因而水量也较多。一个完全被水包裹着的行星,它的气温必然是极不稳定的。行星经常会通过火山活动从内部获得CO2。即使被水包裹着的行星,发生在海底的火山爆发同样也能够向它的大气提供CO2。大量的CO2能够通过温室效应为行星保温。如果只有从内部源源释放出来的CO2,却没有将其消耗的机制的话,CO2:浓度就会不断上升,温室效应越来越强,行星最后必然会变成灼热状态。完全被水包裹着的行星缺乏消耗CO2的机制,最后的结局便只能这样。
地球有一颗卫星——月球,同地球的大小相比,这是一个非常大的卫星。一颗行星如果有一颗大卫星的话,对生命是十分有利的。大卫星能够限制行星自转轴的移动。使之晃动较小,从而防止气候出现大的变动,保持环境稳定。这样的条件有利于生命的诞生,更是已经诞生出来的生命能够顺利进化的必要条件。
此外,地球的自转速度也是一个不可忽略的因素。地球是由于地球自转带动行星内部的金属核转动才具有磁场。自转速度快,产生的磁场就强:自转速度慢,产生的磁场就弱。实际上,金星的自转速度非常慢,所以它根本就没有磁场。地球磁场的存在,防止对生物有害的宇宙射线大量照射到地球表面。所以,地球自转所产生的磁场对地球上的生命也是一个必要条件。
第二个地球在哪里?
目前,全世界的天文学家正积极去发现符合生命存在条件的“第二个地球”。在广阔无垠的宇宙中,整个太阳系又不过像大海中的一滴水珠。寻找太阳系外的行星目前采用了3种方法。
首先,利用多普勒效应测定“恒星的摇摆运动”。如果恒星的周围有行星围绕着它公转的话,在行星公转运动的影响下,该恒星就会做周期性的摇摆运动。恒星的这种摇摆运动的幅度十分微小,但是,在地球上接受到的来自该恒星的光的波长就会发生变化(多普勒效应)。检测到这种变化就等于间接发现了行星。到目前为止,在太阳系外发现的大多数行星都是使用这种方法发现的。不过这种方法也有缺点,那就是只能发现距离恒星比较近的、质量较大的行星,也就是说,如果行星具有的质量小于某个下限值,就难以被发现。
其次,观测行星横穿过恒星前面时因为掩蔽了恒星向地球发出的部分光而略微变暗的现象。这种方法的优点是能够比较准确地估算出行星的质量,缺点是只能观测到从地球望去公转面与视线平行的行星。
还有就是“直接观测”。众所周知,行星自身不发光,在近旁发光恒星的眩光下是很难被直接观测到的。近年来,使用了巧妙地遮挡住来自中心恒星的光进行观测的“日冕仪”拍摄技术,再配合使用能够校正由于地球大气晃动所引起的成像畸变的“补偿光学”等技术,已经有可能直接捕捉到来自行星所反射的光。不过,若要观测到像岩石型那样比较小的行星,则还需要进一步提高望远镜的分辨能力。美国宇航局和欧洲空间局曾经制订过一项制造这种专门用来观测太阳系外行星的望远镜的计划,由于没有解决预算问题,至今尚未能付诸执行。
直接观测的优点是能够确定所观测到的行星的大气的成分。例如,如果测定出大气中含有臭氧,那就可以断定观测到的行星上面存在着大量的氧气。行星的大气中有大量的氧气,该行星有生命活动的可能性自然就很大。
将来,观测能力肯定还会得到进一步提高。到那时,便有可能发现地球之外存在着生命的证据。我们今天在这里构想在宇宙的某个地方存在着的“第二个地球”会是什么样子,其实也就是在盼望发现地外生命的日子能够尽快到来。
不平凡的地球
地球是一颗极不平凡的星球,有郁郁葱葱的崇山峻岭,有奔腾咆哮的江河大海,还有生机勃勃的生物界。地球的非凡之处,不在于它的内部结构而在于它的外部圈层。首先,地球被一层厚厚的大气圈所包围。正是由于大气中有氧和二氧化碳的存大,才使得地球上的生物能够生存下去。其次,地球拥有生命的摇篮水圈。地球上除了在大气圈内存在着氧、二氧化碳以及生命诞生所必需的水以外,还在于它在太阳系中处于十分幸运的位置。在围绕太阳旋转的8大行星中,水星最靠近太阳、金星次之,这两大行星的表面温度都在480℃以上,生命难以诞生和存活。而地球与太阳距离适中,加之地球自转轴与地球公转轨道面不垂直而产生的四季变化,这一切都为地球上生命的诞生提供了最适宜的温度。
地球在8大行星中,大小排行第四。对于生命来讲,适合生存的星体大小必须合适。太小,难以约束住有足够厚度的大气。没有大气的行星,行星表面暴露在宇宙射线和紫外线的直接照射之下,这足以破坏掉构成生物的那些分子,不利于生命生存。而且,如果行星太小,行星内部很快就已冷却,会过早停止火山活动,从而也就失去了能够保持行星大气温度的CO。等温室气体的来源。行星太大,就会大量吸积周围的气体,最后形成像木星那样的巨型气体行星。即使没有成为巨型气体行星,过大的行星,由于下面的两个理由,整个行星都会被一层水包裹着。第一个理由是,由于引力过于强大,行星表面缺少起伏:第二个理由是,构成行星的原材料物质较多,因而水量也较多。一个完全被水包裹着的行星,它的气温必然是极不稳定的。行星经常会通过火山活动从内部获得CO2。即使被水包裹着的行星,发生在海底的火山爆发同样也能够向它的大气提供CO2。大量的CO2能够通过温室效应为行星保温。如果只有从内部源源释放出来的CO2,却没有将其消耗的机制的话,CO2:浓度就会不断上升,温室效应越来越强,行星最后必然会变成灼热状态。完全被水包裹着的行星缺乏消耗CO2的机制,最后的结局便只能这样。
地球有一颗卫星——月球,同地球的大小相比,这是一个非常大的卫星。一颗行星如果有一颗大卫星的话,对生命是十分有利的。大卫星能够限制行星自转轴的移动。使之晃动较小,从而防止气候出现大的变动,保持环境稳定。这样的条件有利于生命的诞生,更是已经诞生出来的生命能够顺利进化的必要条件。
此外,地球的自转速度也是一个不可忽略的因素。地球是由于地球自转带动行星内部的金属核转动才具有磁场。自转速度快,产生的磁场就强:自转速度慢,产生的磁场就弱。实际上,金星的自转速度非常慢,所以它根本就没有磁场。地球磁场的存在,防止对生物有害的宇宙射线大量照射到地球表面。所以,地球自转所产生的磁场对地球上的生命也是一个必要条件。
第二个地球在哪里?
目前,全世界的天文学家正积极去发现符合生命存在条件的“第二个地球”。在广阔无垠的宇宙中,整个太阳系又不过像大海中的一滴水珠。寻找太阳系外的行星目前采用了3种方法。
首先,利用多普勒效应测定“恒星的摇摆运动”。如果恒星的周围有行星围绕着它公转的话,在行星公转运动的影响下,该恒星就会做周期性的摇摆运动。恒星的这种摇摆运动的幅度十分微小,但是,在地球上接受到的来自该恒星的光的波长就会发生变化(多普勒效应)。检测到这种变化就等于间接发现了行星。到目前为止,在太阳系外发现的大多数行星都是使用这种方法发现的。不过这种方法也有缺点,那就是只能发现距离恒星比较近的、质量较大的行星,也就是说,如果行星具有的质量小于某个下限值,就难以被发现。
其次,观测行星横穿过恒星前面时因为掩蔽了恒星向地球发出的部分光而略微变暗的现象。这种方法的优点是能够比较准确地估算出行星的质量,缺点是只能观测到从地球望去公转面与视线平行的行星。
还有就是“直接观测”。众所周知,行星自身不发光,在近旁发光恒星的眩光下是很难被直接观测到的。近年来,使用了巧妙地遮挡住来自中心恒星的光进行观测的“日冕仪”拍摄技术,再配合使用能够校正由于地球大气晃动所引起的成像畸变的“补偿光学”等技术,已经有可能直接捕捉到来自行星所反射的光。不过,若要观测到像岩石型那样比较小的行星,则还需要进一步提高望远镜的分辨能力。美国宇航局和欧洲空间局曾经制订过一项制造这种专门用来观测太阳系外行星的望远镜的计划,由于没有解决预算问题,至今尚未能付诸执行。
直接观测的优点是能够确定所观测到的行星的大气的成分。例如,如果测定出大气中含有臭氧,那就可以断定观测到的行星上面存在着大量的氧气。行星的大气中有大量的氧气,该行星有生命活动的可能性自然就很大。
将来,观测能力肯定还会得到进一步提高。到那时,便有可能发现地球之外存在着生命的证据。我们今天在这里构想在宇宙的某个地方存在着的“第二个地球”会是什么样子,其实也就是在盼望发现地外生命的日子能够尽快到来。