【木星】 (第2/3页)

贝罗麦的博士做了一个有趣的实验。他在一只长颈瓶中放上木星大气中存在的一些气体，如甲烷、氨、氢等，对这些气体施加电火花作用，结果发现原先无色的气体变成云状物，一种淡红色的物质沉淀在瓶壁上。这个实验为人们解开大红斑颜色之谜似乎提供了某种有益的启示。相当一部分天文学家认为，磷化物可以说明大红斑的颜色。

    自从卡西尼发现大红斑以来，到今天已有300多年了，它为什么能持续如此长的时间呢？有人认为木星的大气又密又厚是大红斑长寿的主要原因，但这只是一种猜测。

    大红斑和木星上其他卵形结构的长寿，主要包含两个问题：一个是这些斑状结构必须是稳定的，不然它们只能存在几天；另一个就是能源问题，一个稳定涡流如果没有能源维持，很快就会下沉。

    候补的“太阳”

    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？本世纪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1.5～2.0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0.07。

    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0.001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0.003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。

    这样的过程据说大致需要30亿年的时间。那时，现在的太阳系将成为以太阳和木星为两主体的双星系统；也有可能木星在其“成长”的过程中，把一些小天体俘获过来，建立以自己为中心天体的另一个“太阳系”，与仍以现在太阳为中心天体的太阳系，平起平坐。不管是哪种形式的变化，目前太阳系的全部天体，包括大小行星乃至彗星等，都将有较大幅度的变动。

    这种大变迁会带来什么后果呢？特别是地球和地球上的人类该怎么办呢？一种观点认为，事物发生变化那是必然的，至于是否像前面提到的那样，木星变成恒星那样的天体，这只是一家之见，何况还有30亿年的漫长岁月呢！

    像木星内部结构之类的问题，本来就是一个假说不少、争论颇多的领域，苏切科夫等人的观点只不过使得争论更加热烈而已。在目前的观测水平和理论水平不完善的情况下，像“木星是否正在向恒星方向演变”之类的重大自然科学之谜，不仅现在无法解答，即使是在可以预见到的将来，恐怕也未必能理出个头绪。它无疑将会在很长的一段历史时期里，一直成为科学家们孜孜不倦地探讨的课题。

    木星的卫星

    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。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16I0年由伽利略发现，称为枷利略卫星。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0.01，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0.11～0.21，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0.17～0.38、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。

    木卫一是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。

    木卫三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。

    木卫四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。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。

    1610年1月，大物理学家枷利略用望远镜首先观测到木星的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的卫星，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。这16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。

    木卫一离木星很近，平均距离约42万公里，它的直径约3640公里，质量为89亿亿亿克。无论从大小、质量以及离行量的距离来看，木卫一都和地球的卫星——月亮比较相似。木卫一的视星等只有4.9等，而且又被木星的光辉所淹没，因此用肉眼是无法看到它的。

    在发射“旅行者”之前，天文学家就觉得木卫一有些奇怪。首先是它的颜色，红得十分耀眼，比火星还红，可能是太阳系中最红的天体。其次，从它的红外线或雷达的反射特征上来看，在某些年份里，它似乎不断在在发生着某种变化。再有，就是不知什么原因，木卫一在运行轨道上遗落下一些硫、钠和钾的微粒。正因为如此，天文学家对木卫一的探测特别感到兴趣盎然。

    当探测器接近木卫一时，发现它的表面五光十色，这种奇特景象在太阳系的其他星球上是绝无仅有的。木卫一与小行星区相邻，照理说，它应受到小行星区散落物的不断冲击而变得伤痕累累，斑迹重重，但从“旅行者1号”所拍摄的照片来看，木卫一上根本不存在直径大于1公里的撞击陨石坑。这就奇怪了。我们知道，在太阳系许多行星和卫星表面，陨石撞击的坑穴比比皆是，尤其是在像水星和月球这些没有空气的行星和卫星上。我们地球表面上早期也存在着大量的陨石坑，只是由于水、风等因素的长期侵蚀和风化作用，才使许多陨石坑逐渐消逝，但现在仍然可以发现一些。据有的科学家考证，江苏的太湖可能就是一个陨石坑。而木卫一上很冷，根本没有流动的水，也没有稠密的大气，因此也就谈不上水蚀和风化作用。另外，从“旅行者2号”拍摄的照片来看，木卫二的外貌有些像月球，即使在低分辨率的照片上，也能分辨出许多撞击陨石坑。同样是木星的卫星，又处于近乎相同的空间环境，为什么两者在地貌上会有如此大的差异呢？

    看来，木卫一受陨星轰击是在所难免的，一定是某些更激烈的活动过程毁坏了或掩盖了陨星坑。不少天文学家想到了这种激烈过程可能是火山，由于经常发生规模巨大的火山爆发，不断把地下物质带到卫星表面，形成新的表面物质，所以木卫一的表面看起来好像是昨天才形成的，十分年轻。

    在“旅行者1号”到达木星之前不久，木卫一的一种新的能源被证实，那就是斯坦顿·比尔和他的助手们提出的潮汐生热。在以前，人们几乎从来没有重视过这个潜在的巨大能源。根据比尔等人的计算，木卫一内部的大部分物质，由于潮汐生热过程而熔化成为液态。比尔等认为，木卫一上应该有喷发的火山。木卫一内部的硫磺，在表面附近熔化、集中后，在火山的作用下，形成了液态硫地下海。当固态硫加热到大约115℃时，就会熔化，而且会改变颜色。加热的温度越高，颜色就变得越深。假如熔化的硫磺迅速冷却，又会恢复它原来的颜色。我们在木卫一上看到的不同颜色，很像火山口喷出的液态硫：火山顶端的呈黑色，温度最高；火山附近形成的河流状态硫，呈红色及桔黄色；遍布在平原部分的硫呈黄色。

    木卫一本身不发光，要想直接观测木卫一上的火山爆发现象，活动火山必须位于卫星明暗交界处附近。这样，阳光可以照亮在黑暗天空背景衬托下的火山喷发物，即使是“旅行者”探测器也不例外。

    1979年3月9日，“旅行者”号飞行控制组的一位名叫莫拉比图的女工程师，通过计算机强化木卫一边缘图像时，发现一股耀眼的烟云正从卫星表面喷射

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