宇宙“惑”人不倦。有些發(fā)現(xiàn)對科學大有裨益,卻恰恰讓我們極度困惑,引得眾人紛至,奇解百生。 10. 月球的神秘磁場 亙古以來,月球都沒有磁場活動,但最新研究表明,月球并非一直如此。40多億年前,如同地球一樣,月球內(nèi)部熔化了的月核頂著月幔旋轉,于是一個強大的磁場自月球延伸,但這個磁場應該比地磁弱得多,因為月球顯然沒有地球那么重,對吧? 令人驚訝的是,弱小的月球其實產(chǎn)生過比地磁還強大的磁場。沒人知道為什么這樣一個小天體會有如此驚人的磁場活動,對此的回應從“不知道”到“魔法”,應有盡有。這個問題說明,盡管我們已經(jīng)對月球進行了細致的研究,但仍有不為人知的可變因素影響著月球活動。似乎早期的月球用一些奇異的方式來產(chǎn)生強大的磁場,并且可能由于隕石的持續(xù)撞擊加強了磁場活動,因而其持續(xù)時間長于先前科學家的估計。 這個磁場似乎是在38到40億年前消失的,然而要知道其確切原因還需要更多研究。令人驚訝的是,研究表明月核中至少有一小部分仍是液態(tài)的。所以盡管月球近在咫尺,我們依然不斷意識到,關于月球地質還有很多基本問題需要解答。 9. 130億歲的星系 早期的宇宙幾乎就是地獄——電子和質子一鍋亂燉,上下翻滾,渾濁不堪。最初的宇宙經(jīng)過大約50億年才冷卻到能形成中子的溫度。不久之后,宇宙進一步成型,出現(xiàn)了恒星和星系。 日本國家天文臺的昴星團望遠鏡坐落于夏威夷,在最近的一項超深度探測中,望遠鏡發(fā)現(xiàn)了七個宇宙中最古老的星系。它們在130億光年外,看起來不過是零星一點。其實,昴星團望遠鏡在一小片星空內(nèi)聚焦,經(jīng)過了100個小時的曝光后才發(fā)現(xiàn)了這些星系。 這些星系在宇宙大爆炸炸出萬物后僅7億年就誕生了,是迄今觀測到的最古老的宇宙物質之一,也是宇宙天體組織形成的最早證據(jù)之一。這類星系的特點是:內(nèi)部氫激發(fā)過程活躍,沒有較重的元素,因為那時除了微量的鋰,金屬還沒通過超新星爆炸被創(chuàng)造出來。 這些被稱為LAE(萊曼α放射體)的星系因一些不明原因突然出現(xiàn),其中誕生了大量恒星。這些星系十分古老,人類得以一窺宇宙進化過程。然而,天文學家不確定被昴星團望遠鏡捕捉到的星系是新生成的,還是原本就存在、直到原本擋住它們的宇宙氣體變得稀薄才被我們看見。 8. 泰坦的神奇島嶼 土星最大的衛(wèi)星泰坦可能是太陽系中最有趣的天體。它有著原始地球的模樣,大氣層、“水”體、甚至地質活動的跡象,無一不缺。 2013年,繞泰坦飛行的卡西尼號探測器觀測到,一塊新的神秘陸地出現(xiàn)在泰坦的第二大海——麗姬婭海中。不久后,這片“神奇島嶼”又同樣神秘地消失在攝氏零下200度(華氏零下290度)、充斥著甲烷和乙烷的半透明海水中。然后,卡西尼號最近對泰坦進行雷達掃描時,發(fā)現(xiàn)這片島嶼又出現(xiàn)了,而這次陸地面積要大得多。 這塊曇花一現(xiàn)的陸地證實了一個猜想——泰坦奇異的海洋是其活躍環(huán)境的動態(tài)組成部分,而非靜態(tài)景觀。但是,天文學家不知道是怎樣的物理過程造就了這塊轉瞬即逝的陸地,更不清楚為何它再次出現(xiàn)后面積大了一倍,跨度從50公里(30英里)變成了100公里(60英里)。 7. 帶環(huán)的小行星 宇宙中所有的氣態(tài)巨行星都有光環(huán),雖然多數(shù)都只是一撮撮細小的碎片,不像土星的光環(huán)巨大耀眼。而現(xiàn)在,令人意想不到的是,天文學家首次在一顆小得多的星體周圍發(fā)現(xiàn)了光環(huán)。這顆叫做Chariklo的小行星直徑僅為250公里(155英里),卻有著自己的光環(huán)。 盡管Chariklo是其周圍最大的天體,但看起來不過是太空中一塊不起眼的巖石。天文學家注意到了它簽名般獨特的光環(huán):當它遮蔽一顆距離遙遠的恒星時,會出人意料地降低望遠鏡觀測到的光度。該現(xiàn)象出現(xiàn)在掩星過程前后,令科學家十分迷惑。 后來發(fā)現(xiàn),Chariklo有兩條光環(huán)而不是一條,就像宇宙中的兩根項鏈,包含了大量的冰,其中較大的環(huán)直徑7公里(4英里),較小的大約小一半。 雖然有些小行星確實有“衛(wèi)星”環(huán)繞,但Chariklo的獨特之處在于,以前從未觀測到小行星周圍有光環(huán)。這兩條環(huán)的成因尚不清楚,不過似乎是由于一次撞擊形成,要么是一顆與Chariklo相撞的外來天體的殘骸,要么就是Chariklo自身在撞擊中產(chǎn)生的碎片。 6. 紫外線缺失 人類對自己弄清宇宙中大量的平衡關系而十分自豪,其中之一就是紫外線和氫的平衡,我們發(fā)現(xiàn)兩者能以固定的比例共存。 然而,最近的一項研究打破了這些假設。該研究發(fā)現(xiàn),從已知光源射出的紫外線光子嚴重缺失,比預計值少了400%。該研究的第一作者尤納·科爾邁爾(Juna Kollmeier)將其比作是走進一間極其明亮的房間,卻發(fā)現(xiàn)居然是幾只黯淡的燈泡發(fā)出了與自身不成比例的亮光。 有兩種產(chǎn)生紫外線輻射的原因是被廣泛接受的——作無規(guī)律運動的年輕恒星和巨大的黑洞。但是現(xiàn)有的紫外線輻射比兩者能產(chǎn)生的要多,天文學家無法解釋這多余的紫外線輻射,只能承認“在我們自認為掌握的宇宙知識中,至少有一條是不對的。”考慮到人們自以為已經(jīng)充分了解了紫外線-氫平衡,上述結果讓人相當沮喪。和過去很多時候一樣,天文學家只好從頭開始。 神奇的是,紫外線缺失只在局部較為明顯,當延伸到更遠的空間中去時,天文學家發(fā)現(xiàn)他們的預計值是很精確的。盡管如此,天文學家們?nèi)猿謽酚^態(tài)度,因為這難以解釋的輻射可能源于迄今為止尚未被發(fā)現(xiàn)的外部過程,甚至可能涉及暗物質衰變。 5. 奇異的X光 奇異的X光脈沖正從仙女座和英仙座的核心噴射而出,而其光譜與已知的粒子或原子無一匹配,因此天文學家正對這項科學突破躍躍欲試,因為這可能是首個暗物質存在的切實證據(jù)。 暗物質是一種神出鬼沒的隱形物質,占據(jù)了宇宙的大部分質量。暗物質可能由惰性中微子組成,而對于后者是否存在說法紛紜??茖W家推測,這種從理論上預測的粒子在湮滅時產(chǎn)生X光,或許是上述星系中心脈沖的源頭。 另外,由于輻射源于星系中心,其所對應的區(qū)域中暗物質團高度集中。所以盡管目前一切尚未明朗,但這可能是一個重大發(fā)現(xiàn),會大大加速我們對于古老宇宙秘密的理解。 4. 六尾小行星 哈勃望遠鏡發(fā)現(xiàn)了另一個不可思議的現(xiàn)象——一顆神似彗星的小行星。彗星因其明亮的彗尾而很容易辨認,小行星則通常沒有這樣的特征,因為它含冰量極少,多由重元素和巖石組成。因此觀測到一顆有六條而非一條尾巴的小行星是個讓人難以置信的驚喜。 P/2013 P5小行星非常獨特,它有六條噴氣式飛機尾氣一般的尾巴,像宇宙灑水器一樣把物質均勻地噴向太空,而通常其他太空碎片的尾巴數(shù)量要少得多。 現(xiàn)在還不清楚為何這顆小行星會這樣,有一種自毀性的可能是:P5旋轉太快,在不知不覺地毀滅自己。其微弱的引力無法與將其撕碎的強大旋轉力抗衡,而太陽的輻射壓力將四散的碎片拉扯成像彗星一樣耀眼的“尾巴”,掛在其身后。 然而,天文學家確信P5是之前某次撞擊留下的碎塊,它的尾巴里很可能根本就沒有冰,因為一顆之前因爆炸而達到800攝氏度(1500華氏度)的天體上不太可能存在冰凍水。 3. HD 106906b——遙遠的怪物 HD 106906b行星很讓人頭疼,這個巨大怪物的質量是木星的11倍。它的軌道也大得令人咋舌,暴露了我們膚淺的行星形成理論中的所有缺陷。HD距離其母恒星的距離達到了駭人聽聞的650天文單位。 寂寞無比的海王星是太陽系中離我們最遙遠的行星,它在距太陽30天文單位的太空中緩慢地游蕩。這已經(jīng)是很遠的距離了,但是HD離其母恒星實在是太遠了,相比之下海王星和太陽就像是兩個人擁抱在一起。這一巨大的差異讓我們對行星形成理論又心存懷疑。盡管HD的軌道和質量巨大,但天文學家們?nèi)匀粻幹忉孒D的形成過程。 比如,形成行星所需的力在如此遠的距離上通常已經(jīng)失效,這說明HD可能是通過一次碎片環(huán)的坍塌而形成的。但HD質量太大了,而且行星誕生的原料——原行星盤所擁有的物質不夠形成HD這樣巨大的行星。 另一個可能是,我們發(fā)現(xiàn)的是一個衰亡的雙星系統(tǒng),HD沒能吸引住足夠多的物質在其氣態(tài)外殼中進行聚變。然而,雙星的質量比通常不超過10:1,可是HD達到了100:1。 2. 天王星上的風暴 天文學家總是對天王星的活動猝不及防。這顆太陽系第二遠的行星向來冰冷死寂,但由于某些奇怪的原因,現(xiàn)在天王星上充滿了狂風驟雨。 早在2007年晝夜平分日,天文學家就預測了天王星上炫目的暴風雨。那時天王星經(jīng)過了公轉周期的一半——41年,狂暴的太陽風直接吹在了它的赤道上。隨著天王星繼續(xù)繞著太陽旋轉,風暴本該停止,然而并沒有。 這顆巨大的綠色行星沒有內(nèi)部熱源,要依靠太陽輻射來維持風暴。但是加州大學伯克利分校的天文學家最近觀察到,在天王星的上半部分——一大片冷凍的甲烷——有著大規(guī)模的風暴活動。有些風暴和地球差不多大,在天王星的大氣層中螺旋上升,高至幾千英里,耀眼異常,就算是普通的天文愛好者也能在行星表面觀測到大片的光亮。 現(xiàn)在還不清楚這些風暴是如何在沒有太陽的協(xié)助下持續(xù)存在的。天王星的北半球已經(jīng)進入黑暗,但風暴仍然存在。不過,天王星深處風暴的形成原因可能與在更狂暴的土星上觀察到的風暴一致。 1. 三星系統(tǒng)KIC 2856960 開普勒空間望遠鏡通常忙著尋找新的行星,但它卻花了4年時間,跟蹤觀察三個依靠引力互相束縛的恒星,合起來稱作KIC 2856960。KIC以前只是一個普通的三星系統(tǒng),第三顆恒星單獨繞著兩顆小矮星旋轉。目前為止沒什么奇怪的狀況,只是三顆普通的恒星。 比如,開普勒望遠鏡觀察到由于雙矮星每隔六小時從對方面前轉過,每天能看到四次光度降低;每204天觀測到的光會因為第三顆恒星發(fā)生遮蔽現(xiàn)象而微微減弱。 也許你會認為四年觀察已經(jīng)足夠我們認識KIC了,天文學家也這么認為,但數(shù)據(jù)處理的結果與觀察到的天體運動情況并不吻合。天文學家的首要任務是確定恒星的質量,這應該比較簡單,但不論他們怎么運算,都沒能得到合理的結果。 現(xiàn)在,三星系統(tǒng)把天文學家們難住了。有一個可能的解釋在邏輯上講不通,但數(shù)值上是合理的,盡管它離譜到難以想象——KIC系統(tǒng)可能有第四顆看不見的恒星。這顆恒星的軌道與第三顆恒星幾乎完全貼合,給人它們是同一個天體的錯覺。 |
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