鄭永春 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員
從人類(lèi)和地球的角度來(lái)說(shuō),一百年時(shí)間不算長(zhǎng),也不算短。在最近的一百年時(shí)間里,人類(lèi)的科技和生活都發(fā)生了日新月異的變化。那么在未來(lái)的一百年時(shí)間里,人類(lèi)又將走向哪里?
通過(guò)觀察“星軌”,即星星劃過(guò)的軌跡,我們能夠直接感受到地球的轉(zhuǎn)動(dòng)。地球的自轉(zhuǎn)周期是24小時(shí)。正因有這樣傾斜的自轉(zhuǎn),再加上太陽(yáng)光交替直射南北半球,我們才有了晝夜和四季。雖然在文學(xué)上常說(shuō)太陽(yáng)每天新升,但在科學(xué)上,我們還是要有一個(gè)科學(xué)的視角,既以此觀察我們自己,也以此觀察地球、宇宙。
1977年,“旅行者”1號(hào)、2號(hào)兩艘無(wú)人外太陽(yáng)系空間探測(cè)器發(fā)射升空。之所以要發(fā)射兩艘探測(cè)器,是因?yàn)橐_保航天任務(wù)的成功,就如同“嫦娥二號(hào)”是“嫦娥一號(hào)”的備份一樣。在“嫦娥一號(hào)”順利完成任務(wù)的同時(shí),我們選擇讓“嫦娥二號(hào)”做出更低或更遠(yuǎn)的飛行。旅行者號(hào)也基于此,其發(fā)射時(shí)機(jī)是很特殊的,每隔176年,太陽(yáng)系里的木星、土星、天王星、海王星(4顆巨行星)才會(huì)近似排列在一個(gè)扇面上。這一行星連珠的機(jī)會(huì),使得我們可以利用一次的探測(cè)器發(fā)射機(jī)會(huì)去往數(shù)個(gè)行星。于是,旅行者號(hào)從地球出發(fā),先后利用木星、土星、天王星、海王星實(shí)現(xiàn)引力彈弓效應(yīng),借力飛行,如同科幻電影《流浪地球》中所呈現(xiàn)的借助木星的引力對(duì)地球進(jìn)行加速。旅行者號(hào)就此成功造訪了4顆行星,所以說(shuō)其發(fā)射時(shí)機(jī)是特殊的。上一次這樣的時(shí)機(jī)是在1801年,那時(shí)候中國(guó)還是清朝、美國(guó)才成立不久。你能想象下一次這樣的時(shí)機(jī)來(lái)臨時(shí)的人類(lèi)世界嗎?同樣是1977年,幾乎是電影史上最成功科幻大片的《星球大戰(zhàn)》上映了,掀起了一場(chǎng)全球性的太空熱。很多人都為影片中描繪的銀河系宏偉場(chǎng)景癡狂,因?yàn)樵诼眯姓咛?hào)造訪4顆行星之前,我們看到的太陽(yáng)系以及木星、天王星的照片還只是模糊、遠(yuǎn)距離的。
然而,就像旅行者1號(hào)之父愛(ài)德華·斯通一樣,一個(gè)足夠幸運(yùn)的科學(xué)家一生中只能參加兩個(gè)半深空探測(cè)項(xiàng)目。每一個(gè)深空探測(cè)項(xiàng)目歷經(jīng)準(zhǔn)備、啟動(dòng)、克服技術(shù)困難、研制儀器、成功發(fā)射、太空飛行、達(dá)到并傳回?cái)?shù)據(jù)等諸多環(huán)節(jié),總要消耗非常長(zhǎng)久的時(shí)間和金錢(qián),像“新視野”號(hào)冥王星探測(cè)器于2006年發(fā)射,直到2015年才到達(dá)冥王星,一兩年后才把數(shù)據(jù)傳回來(lái)供科學(xué)家研究并發(fā)表成果。這還沒(méi)有完,2019年1月1日,“新視野”號(hào)又抵達(dá)了柯伊伯帶(太陽(yáng)系的新大陸)中的一顆名叫“天涯海角”的星球。我們借此發(fā)現(xiàn)了很多與冥王星大小相似的天體,進(jìn)而重新定義了太陽(yáng)系的“八大行星”。在此之上,“新視野”號(hào)的核電源還可以供應(yīng)能源到2030年,也就是說(shuō),這一項(xiàng)目自1988年左右醞釀開(kāi)始,將一直工作到2030年,然而能全程參與這一項(xiàng)目的科學(xué)家是很少的。
在對(duì)上述現(xiàn)實(shí)有了一定的理解之后,我們將一同去回答三個(gè)重要的問(wèn)題——我們?yōu)槭裁匆ド羁??未?lái)一百年,我們將走向哪里?我們?nèi)绾巫呦蚰抢铮?/p>
一、我們?yōu)槭裁匆ド羁?/strong>
1.地球與天文災(zāi)難
2013年2月15日早上9時(shí)26分,俄羅斯小城車(chē)?yán)镅刨e斯克的上空,劃過(guò)了一道亮光,最后在一處冰面上留下一個(gè)直徑6米的坑,那就是“2·15俄羅斯隕石墜落事件”。這一小行星撞擊事件最終導(dǎo)致了1200多人受傷、10億盧布經(jīng)濟(jì)損失??茖W(xué)家在那個(gè)地方撿到小行星的碎片,也就是“車(chē)?yán)镅刨e斯克隕石”,我們的北京天文館里就有一塊。經(jīng)過(guò)研究,我們發(fā)現(xiàn)這顆小行星在進(jìn)入地球大氣層之前的直徑只有18米。一顆直徑18米、如同公交車(chē)大小的小行星,經(jīng)過(guò)大氣層的燃燒之后還能造成這樣災(zāi)害,是因其墜落速度高達(dá)每小時(shí)20000公里,而一輛公交車(chē)的時(shí)速只有每小時(shí)20公里。我們要知道,能量和速度是平方比,物體釋放出來(lái)的動(dòng)能是速度的平方,每小時(shí)20000公里的動(dòng)能就是4億(焦),所以才有這么巨大的災(zāi)害。我們?nèi)绻?jīng)常看各個(gè)星球的照片,就會(huì)發(fā)現(xiàn)像木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、火星、月亮、土衛(wèi)九、土衛(wèi)三、水星等星球上都有密密麻麻的圓形的環(huán)形山(隕石坑、撞擊坑),其中99%以上都是撞擊生成的。月球上直徑大于1公里的撞擊坑就有33000個(gè),地球在月球的附近,我們也一定“難逃厄運(yùn)”。
地球上已經(jīng)得到確認(rèn)的撞擊坑,大部分分布在北美、歐洲、澳大利亞,看上去是科技、經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地方就越多,但實(shí)際上不太可能,因?yàn)樾⌒行鞘菑母鱾€(gè)方向撞過(guò)來(lái)的,大氣層又基本上是同樣厚的,所以各地被撞的機(jī)率是一樣的。中國(guó)境內(nèi)得到確認(rèn)的撞擊坑相對(duì)較少,是因?yàn)榛A(chǔ)建設(shè)的發(fā)展、文明古國(guó)的經(jīng)久變遷以及我們?cè)谧矒艨友芯款I(lǐng)域的缺乏。世界上最知名的十大撞擊坑,大部分都分布在人跡罕至的地方,也因此而被比較好地保留了下來(lái)。其中,在墨西哥灣尤卡坦半島的巨大撞擊坑,生成于6500萬(wàn)年前,其撞擊使大量塵埃進(jìn)入地球的平流層,擋住了太陽(yáng)光,導(dǎo)致了全球海洋凍結(jié)、極地冰蓋擴(kuò)大、地表氣溫驟降、大約80%的生物物種滅絕。誠(chéng)然,以人類(lèi)與恐龍的發(fā)展而言,站在人類(lèi)的立場(chǎng)上,這一次撞擊事件并不完全是壞事,即:正是老的物種滅絕了,新的物種才得到了繁榮發(fā)展的更大機(jī)會(huì)。
由此可見(jiàn),地球上的我們會(huì)面對(duì)各種各樣的天文災(zāi)難——超級(jí)火山爆發(fā)、超級(jí)地震、超級(jí)海嘯、小天體撞擊地球、地球磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)、超級(jí)太陽(yáng)爆發(fā)……其中,地球磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)就是我們極少關(guān)注的災(zāi)難之一。我們現(xiàn)在的指南針是指北的,但歷史上它曾經(jīng)確實(shí)是指南的,因?yàn)榈厍蛏系拇艠O一直在飄移,比如從1800年前后到2000年前后,我們能夠發(fā)現(xiàn)地球北極點(diǎn)的明顯變化。大洋中脊兩側(cè)的巖石就像一本“地質(zhì)”歷史書(shū)一樣,歷史上這些新生的巖石就記錄了當(dāng)時(shí)的磁場(chǎng),我們能夠從中得知地球的磁場(chǎng)每隔幾十萬(wàn)甚至幾萬(wàn)年就會(huì)倒轉(zhuǎn)一次,而最近已經(jīng)有70萬(wàn)年沒(méi)有倒轉(zhuǎn)過(guò)了,我們也無(wú)從知曉下一次倒轉(zhuǎn)會(huì)在什么時(shí)候發(fā)生。
2.地外生命與文明
宇宙中有沒(méi)有生命?如果有,“他們”會(huì)在哪里?如果“他們”向地球發(fā)來(lái)信號(hào),我們需要回答嗎?我們要怎么回答?宇宙中每一顆恒星的周?chē)己苡锌赡苡行行堑拇嬖?,那么多行星里面很有可能存在像地球一樣的行星,也就很有可能存在像地球上人?lèi)一樣的生命。“他們”的文明,有可能比我們更先進(jìn),也有可能比我們更落后。但是,有一點(diǎn)必須明確,到現(xiàn)在為止我們?nèi)詻](méi)有發(fā)現(xiàn)任何地外生命存在的證據(jù),盡管人類(lèi)一直在尋找地外生命。為此,我們發(fā)射了開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡,其使命就是尋找類(lèi)地行星,并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了3000多顆環(huán)繞著其他恒星的行星,其中有100多顆類(lèi)地行星。然而,這些類(lèi)地行星離我們非常非常遙遠(yuǎn),我們很難判斷上面有沒(méi)有生命。同時(shí),由于恒星發(fā)光發(fā)熱而行星只會(huì)反射恒星的光芒,我們觀測(cè)這些“暗淡的”行星也是十分困難的。
著名天文學(xué)家、作家卡爾•薩根在其著作《暗淡藍(lán)點(diǎn)》中使用了一張“旅行者”號(hào)拍攝的地球照片——“暗淡藍(lán)點(diǎn)”。結(jié)合“旅行者”號(hào)拍下的太陽(yáng)系“全家福”,我們能夠看到以整個(gè)太陽(yáng)系為基準(zhǔn),木星、地球、金星、土星、天王星、海王星的實(shí)際樣貌。
在這張64萬(wàn)像素的照片里,我們的地球只占0.12個(gè)像素。這是一張極具哲學(xué)意味的照片,“暗淡藍(lán)點(diǎn)”正是我們的地球在宇宙中的真實(shí)處境。在我們從“旅行者”號(hào)的位置“向后看”太陽(yáng)系,也只能清楚地看到太陽(yáng)的情況下,試想,地外文明又能否發(fā)現(xiàn)我們的地球呢?
因此,面對(duì)著天文災(zāi)難與可能的地外文明,我們必須要去深空。
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