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身未远行,却可以探索宇宙

作者:牧羊人


摸着黑前行,还发现了宇宙的奥妙


2019年4月10日,人类第一次给黑洞拍下来的第一张照片发布了,我们一起见证了历史。不过你可能没有注意到这张照片真实的大小有多大。

这张照片只有几十微角秒的大小。

什么意思呢?就像是你检查视力的时候去看视力检测表,最下面那个视力2.0的符号都比这个黑洞看起来大500万倍。这就相当于站在地球上看月球上的一个橘子。如果不作任何处理的话,照片上的黑洞只能有半个像素的大小。

我们在照片上看到的所有的细节,都是天文学家在后期进行补充和还原的。也正是这样,我们才能通过如此有限的信息看到了一个真实黑洞的样子。

天文学是研究远方的科学,是能在信息极其有限的情况下,还原出宇宙真相的学科。

前几年,钱德拉望远镜观测到了一次超新星爆发。整整持续了6个小时的观测,却只接收到了139个光子。

139光子是什么概念?

我们人能看到的最暗最暗的光,也会让视网膜在1秒钟之内接收3万个光子。但是天文学家就是能通过这么点的信息推断出很多东西。比如,天文学家就知道这次爆发释放出了大量的金属钛,不止如此,他们还可以确定释放的钛的质量相当于115个地球。

再举个例子,2013年,普朗克卫星观测宇宙微波背景辐射,仅仅靠着几十万分之一的温度变化,科学家们就还原出了宇宙早期的物质构成和分布情况,从此更新了研究宇宙的模型。

这就是我们要说的天文学

太阳:我不是针对谁,在座的都是渣渣


太阳是太阳系的主宰,质量占到太阳系的99.86%,也就是说,所有行星加到一块的质量才是0.14%所以,如果太阳是一个面包的话,太阳系里所有的行星都是不小心掉下来的面包屑。事实上,我们也就是太阳在被创造时丢下的边角废料。

太阳和太阳系,差不多是在50亿年前诞生的。当时,整个太阳系还是分布在宇宙空间的一片分子云。我们现在知道,这片分子云的前世是一颗超新星爆发后留下的残骸,而且在这之前还有一次超新星爆发。也就是说,我们的太阳其实已经是第三代恒星了,在它的前面还有过两颗恒星。不出意外的话,太阳也应该是这个轮回的最后一次。因为它现在的质量是不会发生超新星爆发的。

太阳不只主宰了行星的诞生和形态,就连我们最终的命运也是由它来决定的。再过不到50亿年,太阳变成红巨星,地球可能都会被包进去。其他行星的命运大概也好不到哪去。水星、金星、地球都不存在了,火星离太阳边缘太近,很可能被彻底气化。木星和土星虽然还离得远,但是也会受到严重的影响。

当然,太阳并不坏。在时光的长河中,它每时每刻都在保护着我们。

在2013年的时候有过一些新闻报道,说是人类飞得最远的探测器“旅行者1号”已经飞出了太阳系。其实“旅行者1号”真正飞出去的是日球层。用最简单的话来说,日球层就是太阳风的边界,是太阳辐射出的粒子能到的最远的地方。

太阳风是太阳向外辐射出的高速带电粒子。如果不是地球有磁场保护我们,我们的生命组织是会被太阳风破坏的。不过太阳风的作用不是为了对我们进行破坏的,它也保护着我们,保护我们免受星际物质的危害,它们才是最大的危险。

宇宙空间虽然非常空旷,但也不是绝对空旷的,其他更巨大的恒星或是超新星爆发,都会形成巨大的星际风。太阳风就在持续地对抗来自银河系的星际风。日球层也叫做日球层顶,其实就是太阳风和星际风对抗的边界。

在这个位置,太阳风被星际风阻挡,无法再继续向前了。所以,日球层就是太阳风到达的最大范围。这个范围呢,大概是距离太阳100个天文单位的位置,也就是太阳到地球距离的100多倍。

谁会是下一个家?


去年有部非常火爆的电影——《流浪地球》,它让我们深刻地了解到了离开地球,或是离开太阳系会有多艰难。如果真有这么一天,哪个星球是我们的首选呢?

金星的体积和质量都和地球非常接近。我们都知道,星球的质量越大,那么引力也就越大,在月球上的引力只有地球的六分之一。但是,如果你站在金星上的话,那么是不会感觉到有什么明显差别的。

更重要的是,通过望远镜可以确定金星是和地球一样有浓密的大气层的。还有,金星的位置也非常特殊。我们都知道每颗恒星都有一个宜居带的概念,就是说行星只有在距离恒星合适的位置才有可能维持液态水的存在。如果距离太阳太近的话,水会变成气体,如果太远的话,又会结成冰。根据合理的计算,和地球一起处在宜居带的是金星。

然而,第一个成功接近金星的探测器“水手2号”却打破了人类对金星的美好想象。

“水手2号”并没有落在金星上或是围绕金星旋转,它只是从金星旁边经过。但是通过各种探测手段,还是可以确定很多信息。金星的确是有浓厚的大气层,但是大气层中充满了温室气体二氧化碳,这导致了金星表面的平均温度可以超过400摄氏度,能让金属铅熔化。金星不是另一个天堂,而是一个火焰地狱!

火星的半径只有地球的一半,体积只有地球的15%,引力也只达到了地球38%。对金星的失望,促进了对火星探测的热情。第一个成功传回火星照片的是“水手4号”探测器,它在1965年从旁边飞过。之后还有“水手6号”和“水手7号”成功接近火星。到了1971年,“水手9号”成功进入火星轨道,成为了第一颗火星的人造卫星。从此,人类对火星的探测就从来没有中断过,直到现在。

现在我们已经基本确定了,火星也是一颗毫无生机的星球。

特征一:温度低

不过和金星不同,它的表面非常寒冷,常年在0度以下,最冷可以到零下100多度。在它两极的白色冰盖,是大气中的二氧化碳冻成的干冰。除此之外,整个火星都是红色的岩石和戈壁,极度干燥。

特征二:没有水

最关键的是,火星几乎没有磁场。水分子受到太阳风中带电粒子的撞击,是有可能被分解成氧气和氢气的。没有磁场保护的水,很快就会分解。

特征三:没有氧

火星上的岩石呈现红色,是因为岩石里面含有丰富的铁元素。这种铁元素不是以金属状态存在的,而是和氧气结合后的氧化物。你想想铁锈,是不是就是红色的?所以,水分解后的氧气并不是飘走了,而是和岩石中的铁元素结合,变成了红色的岩石。现在整个火星都是红色的,可以想象当初应该消耗了不少氧气。

尽管火星比金星的状态强那么一丢丢,但目前来看还是无法达到人类的生存要求,所以,还是咱们地球老家好啊!

感恩我们生存在这个亿万分之一巧合下诞生的世界,同浩瀚的宇宙相比,我们的确渺小得像一粒沙子,但我们却在短短几百年内对这个世界,这个星球,这个宇宙进行了不间断的探索和发现。

你是否也同样对宇宙的奥妙感兴趣?三月我们悦读读书会将共读《时间简史》这本由霍金所写的科普著作。领读者为天津市天文学会会员、天津科技馆科普辅导员——张喆老师。

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