“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

5月15日,天問一號攜帶的探測車“祝融號”在火星著落,實現“繞、著、巡”目標的第二步,即將開始第三步巡視探測工作。中國成為繼蘇聯和美國之後,世界上第三個在火星著陸探測器的國家,併成為第二個部署火星車的國家。

探索宇宙,可能是人類最浪漫的夢想。經過人類的不斷努力與科技手段的進步,探索宇宙早已跨過了紙上談兵的階段,我們真正地可以用肉眼看到遙遠彼方傳回的珍貴影像。水星、金星、火星,這些類地行星不再神秘,木星、土星、天王星、海王星,這些巨行星也逐漸被人類所認識。人類何以目睹一個星系120億年前的過去與探測發生在13億年前的黑洞碰撞?

本週鳳凰大視野《2021太空漫遊》,我們前往浩瀚太空,探索太陽系的行星,以及宇宙最遠最深處的秘密!

類地“鄰居” :水、金、火

46億年前,太陽系只是一個古老的巨大雲團,它由恆星塵埃顆粒和氣體組成。後來在這中心形成了一個密集的氣體球。在這個球的中心,高溫高壓使得氫原子發生核聚變,釋放出了巨大能量,直到今天,這就是太陽。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

太陽輻射驅散了內太陽系中的輕質氣體,這裡慢慢形成了四顆固態的巖質行星,除了我們熟知的地球,還有水星,金星和火星。

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金星是天空中最亮的行星,也是太陽系中距離地球最近的行星,與地球最近時僅相隔3800萬公里。17世紀,伽利略觀測金星的相位,證實了哥白尼的日心說。雖然我們對太陽系的瞭解不斷加深,但金星的不透明雲頂,一直把人類的好奇心“拒之門外”。

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1962年8月27日,美國的“水手2號”啟程前往金星。經歷過四個月的飛行,它成功捕捉到金星的“真容”,讓我們有機會了解金星的本來面貌:覆蓋金星的是個幾乎完全由二氧化碳組成的厚雲層,硫酸雨伴隨著狂風落下,但卻無法到達地面,因為金星地表溫度太高了。

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雖然金星與地球大小類似,但因為不斷積累的吸熱氣體,這裡的溫室效應已經失控。厚厚的雲層阻礙了熱量散發,反過來又加劇蒸發,產生更多的雲。1970年12月15日,“金星7號”首次從金星表面傳回測量資料:金星的表面溫度為475攝氏度。科學家們推斷,金星的大氣壓是地球海平面氣壓的91倍。

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水星是太陽系中最小的行星,也是距離太陽最近的行星。與金星的高溫不同,水星上“冰火交替”,白天時可超過400攝氏度,晚上會降至零下200攝氏度。1973年11月3日發射的 ‘’水手10號 ‘’擔任了揭開水星神秘面紗的重任。

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在接近水星時,“水手10號”傳回照片——水星上面佈滿了巨大的隕石。2011年“信使號”在歷時6年,飛行79億公里後,終於進入水星軌道。這下我們才可以看到整個水星,尤其是它的極地地區,那裡的隕石坑區域幾十億年來一直處於陰影之中。

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水星地表影象還證實了水星正在縮小的理論:隨著它的內部不斷冷卻,最初形成時產生的熱量消散,地表開始內拉,從而導致水星不斷縮小。

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火星是距離太陽最遠的類地行星,它只有地球的一半大小。天文觀測並沒有滿足人類對它的好奇心,20世紀60年代“水手4號”第一個登上火星,拍攝到21張完整影象和1張部分影象。人們最關注的是火星上有水麼?這些水能夠孕育生命嗎?

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2004年1月,“勇氣號”探測車降落在一個隕石坑裡,種種跡象表明,這裡曾經存在過生命之源——水。它發現了富含鐵和鎂的岩石,這隻有在火星溫暖溼潤時候才能形成。後來探測器還檢測到了甲烷的痕跡,這被天體物理學家稱為生物特徵。這可能是因為地質原因,也有可能是尋找外星生命的重要線索。

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去年7月23日12時41分,“天問一號”火星探測器升空,開啟了它前往火星的征程。5月15日,天問一號著陸器帶著“祝融號”火星巡視車成功降落火星表面。祝融號將在火星表面開始為期90天的火星探測任務。

巨型“鄰居”:木、土、天王、海王

5月17日上午10點,中國科學院公佈了一項重大成果:人類首次捕獲到了1400萬億電子伏特(1。4PeV)的伽馬光子蹤跡!相比之下,人類在地球上建造的最大加速器只能將粒子加速到0。01PeV。這是人類迄今觀測到的最高能量光子,有助於進一步解開宇宙中的奧秘。這條“訊息”是由位於四川稻城的國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站”捕獲的, 這次探測是基於已經建成的二分之一規模的探測裝置完成的。

除了四顆類地行星,在距離太陽足夠遠的地方,大量存在著氫、氦以及由水和甲烷形成的冰。這裡誕生了四顆巨行星:木星、土星、天王星和海王星。更廣闊的世界正在召喚著人類前去探索。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

木星是最大的氣態行星,它的質量是太陽系其他行星質量總和的2。5倍。木星是在太陽系形成早期碰撞形成的。它不斷“吞噬”附近的小行星和彗星,質量越來越大。最終,當它冷卻下來,就有了固態的核心與周圍大量的氣體。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

當“旅行者1號”靠近木星時,發現了一個極其複雜的星球,它有著與地球類似的天氣模式。探測器還發現,木星也像土星一樣有行星環,這是人類之前從未觀測到的。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

木星有四個大型衛星,這對人類歷史有重要的意義,因為當初伽利略發現了繞木星運動的衛星,推翻了地心說,顛覆了我們對太陽系的舊有看法。

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土星是太陽系中的第二大行星。當伽利略透過望遠鏡看到土星的時,他非常困惑,這行星看起來怎麼像是“長了耳朵”?

後來,荷蘭天文學家克里斯蒂安·惠更斯透過自己設計的更強大的望遠鏡才推斷出,所謂的“耳朵”其實是行星環。“旅行者號”傳回了土星的大量資訊,這些行星環有20萬公里寬,但平均厚度只有10米。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

2004年6月,作為第一個環繞土星執行的探測器,“卡西尼號”透過穿越土星環蒐集到了許多前所未有的土星環細節。每秒約有40噸水從土星環中落下,降落到土星表面。探測器還在土星北極發現了一個颶風形狀的“大白斑”,科學家推測這是由於這裡有一個大規模颶風,這場颶風比地球上的要強大約50倍。

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“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

旅行者1號在前往土衛六的途中飛出了太陽系,迷失在太空中,訪問天王星、海王星的任務落到了旅行者2號上。在經歷的9年的飛行後,它終於到達了距離天王星雲頂僅82000公里處。此時它距地球29。7億公里。

“旅行者2號”發現天王星像是橫躺在軌道平面上,它的自轉軸傾斜了接近98度。科學家推測,很久以前,一個地球大小的物體可能與天王星發生過碰撞,掀翻了它。這個巨星距離太陽非常遠,只能收到百分之一到千分之一的陽光。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

天王星還有著獨特的表面顏色,這是因為它的大氣中有著比其他行星都要高的甲烷濃度。

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“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

在距離地球44。2億公里的太空,旅行者2號觀測到了這個過去只存在於數學計算中的海王星。探測器發現海王星有至少四個由冰和岩石組成的環。海王星南半球還出現了大小近似地球的大風暴。海王星表面的風速達到每小時2000公里,是太陽系中最快的。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

雖然人類一直像在發射探測器,但直到旅行者2號造訪這兩顆星球,人類才對這它們有了一些瞭解。

幾顆小小的石頭

海王星對我們來說似乎已經足夠遙遠,但在地球軌道上執行的哈珀空間望遠鏡,傳回了令人震撼的資訊。基於哈珀的觀測,大多數天文學家相信宇宙包含無數星系,數量很可能高達1000億個。再一次,人類不再是萬物的中心,宇宙的範圍比我們所能想象要寬廣無數倍。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

可能人類只不過住在一個小石頭上,而它繞著一個普通的恆星執行,這顆恆星只是2000億顆恆星中的一顆,它們繞著一個普通的螺旋星系執行,這個星系群中大約有50個這樣的星系,而這個星系群可能只是一個超星系團中的數百萬分之一……

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在服役期間,哈珀望遠鏡拍攝了一些最為壯觀、最具標誌性的宇宙影象。從“創生之柱”到有史以來最清晰的仙女座星系,以及天文史上最重要的一張照片,這張照片上顯示了近3000個星系。

更震撼的是,哈珀觀測到的每個星系其實都處在不同的時間點,我們看到的是它們數百萬甚至數十億年前發出的光。哈珀不僅僅讓我們看到了遠方的景象,也讓我們看到了最遙遠的星系120億年前的樣子。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

5月20日,“中國天眼”FAST望遠鏡新發現201顆脈衝星。脈衝星是大質量恆星死亡後的殘骸,可以不斷髮出穩定的脈衝訊號。要想走出太陽系甚至銀河系,就需依靠多個脈衝星的位置來定位、導航。直徑500米的FAST作為世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡,正為全球學者們提供著便利條件!

空間的一些漣漪

光波並不是探索宇宙的唯一方式。根據愛因斯坦的廣義相對論,空間本身也會產生漣漪。引力波是由質量在空間中加速引起的。在宇宙中,只有最極端的事件才會產生引力波。但問題是人類如何探測引力波?

2002年,鐳射干涉引力波天文臺,簡稱LIGO,開始尋找引力波的證據。干涉儀是專門用來探測引力波的儀器。它沿著兩臂發射鐳射,組成“L”的形狀。鐳射會傳播到四公里外的鏡子上,然後返回。來自外太空的引力波進入探測器時,它會交替地伸展雙臂。我們在鐳射束重組時能從它們的干涉圖中看到這一點。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

2015年9月,天文臺第一次探測到了引力波。科學家探測到了兩個黑洞的合併。這兩個黑洞圍繞彼此執行,最終因為發射引力波失去能量,進入死亡螺旋狀態,加速執行,直到相互碰撞。而這次碰撞,發生在13億年前。

目前,我國的天文衛星“悟空”正在以日行65萬公里的速度飛馳在太空軌道上,捕捉著來自宇宙的射線。5月19日,“悟空”號合作組釋出了最新觀測結果:“悟空”繪製出了迄今最精確的高能氦原子核宇宙射線能譜,並觀察到了能譜新結構。這為人類進一步理解宇宙線起源這一世紀謎題提供了重要實驗觀測資料。

“祝融號”著陸火星,地球的“好鄰居”還有哪些秘密?

5月30日晚間,天舟二號貨運飛船與天和核心艙順利實現快速交會對接。這輛“貨運專列”運貨能力達到6。9噸,為核心艙補充可以使用了幾個月到半年的物資,其中有具有中國特色的炒菜食物,還有實驗裝置、試驗資料等物資。這將為未來搭載神舟載人飛船來到天和核心艙的航天員們提供充分的保障。

人類在宇宙中的旅途剛剛起步,還有太多謎題等待我們探索。質量相當於200億到300億顆太陽的黑洞是如何產生的?既不發光,也不吸收光,但是卻能與其他物質透過引力相互作用的暗物質究竟是什麼?