行星之间

☉[美]尼尔·德格拉斯·泰森 [美]唐纳德·戈德史密斯 著 阳曦 译

远远望去，我们的太阳系显得十分空旷。如果沿着海王星轨道画一个球，那么太阳和太阳系内所有行星及其卫星加起来的体积也只比球体总体积的万亿分之一多一点点。当然，这个描述隐含的前提是行星际空间真的空无一物。但要是近距离观察，我们会发现行星之间的太空中充满了各种各样的岩石、石砾、冰球、尘埃、带电粒子束和人造探测器。除此以外，行星际空间中还弥漫着强大的引力场和磁场，虽然你看不见这些力场，但它们仍会影响周围的物体。对于那些想在太阳系范围内旅行的人来说，这些小物体和力场带来的威胁的确不容忽视。最大的太空碎片甚至可能威胁地球上的生命，因为它们撞向地球的速度高达每秒几千米，而且这样的撞击不算罕见。

行星际空间并不空旷，以30千米/秒的速度绕太阳旋转的地球每天都会遭受数百吨太空碎片的洗礼，其中大部分碎片比沙子还小。几乎所有太空碎片都会在地球的上层大气中燃烧殆尽，它们携带大量能量闯入大气层，挡在它前面的任何粒子都会被蒸发。正是因为厚厚的“气毯”保护了大气层内的世界，人类这个脆弱的物种才有机会发展壮大。如果碎片的个头更大一点，比如说，和高尔夫球的尺寸差不多，那它会在摩擦中迅速升温，但碎片内部各处的温度并不均匀，所以在蒸发前它通常会崩裂形成大量小碎片。更大的碎片表面会被烧焦，但最终会坠落在地面上——至少有一部分会。你或许会认为，既然地球已经围绕太阳转了46 万亿圈，那它应该已经“清空”了公转轨道上的所有碎片。事实并非如此，不过地球的努力颇有成效：以前的情况比现在还要糟得多。太阳和太阳系内的行星形成之后的第一个5 亿年里，大量太空垃圾雨点般坠落到地球上，冲击带来的能量让地球大气层变得灼热滚烫，地面上更是干净得毫无生命迹象。

确切地说，某块太空垃圾扮演的角色十分关键：它的撞击促成了月球的诞生。科学家分析了阿波罗号带回地面的月球岩石样本，结果发现，月球上的铁和其他重元素都十分稀少，这意味着组成月球的很可能是地球上铁含量相对较低的地壳和地幔材料：一颗火星大小的原行星飞速掠过地球，将地面上的这些物质“舀”了出去。这次邂逅产生的一部分轨道飘浮物聚集起来，形成了我们可爱的低密度卫星。45亿年前，除了月球形成这一重大事件以外，初具雏形的地球、其他行星和太阳系内的其他大型天体都经历了太空碎片的“弹雨”洗礼。密集的撞击在天体表面留下了相似的损伤，直到今天，没有空气、未经侵蚀的月球和水星表面仍保留着这个时期留下的大部分陨石坑。

除了太阳系形成时残余的飘浮物以外，行星际空间中还飘浮着火星和月球（很可能也包括地球）被高能碎片撞击后产生的大大小小的石块。科学家利用计算机模拟了流星撞击地面的过程，结果发现，撞击点附近飞溅的石块完全有可能达到逃逸速度，一举摆脱地球引力的束缚。根据我们在地球上发现的火星陨石，科学家推算，每年都有大约一千吨火星岩石坠落到地球上。坠向地球的月球碎片可能也有这么多，所以要收集月岩样本，我们不必专程前往月球。几十块月球岩石早已抵达了地球，虽然这些样本并不是我们自己挑选的，而且在阿波罗计划那个年代，我们还不知道这件事。

如果火星上曾经存在生命——几十亿年前，液态水曾在火星表面自由流淌，那时候的火星可能存在生命——那么毫无疑问，藏在岩石角落和缝隙（尤其是裂缝）里的细菌完全有可能和陨石一起坠落到地球上。我们知道，某些种类的细菌能在冬眠状态下存活很长一段时间，前往地球的旅途中高剂量的太阳电离辐射也很难伤害它们。陨石在太空中传播细菌，这既不是疯狂的妄想也不是纯属虚构的科幻概念，而是完全有可能存在的客观事实，它甚至有一个响亮的名字：泛种论。如果火星真的先于地球孕育出了生命，如果简单的生命的确搭乘陨石从火星来到了地球，那么我们也许都是火星人的后代。如果事实果真如此，我们似乎就不必担心宇航员在火星上打喷嚏可能污染外星环境。不过，就算人类真的都是火星人，我们也很关注生命是如何从火星来到地球的。

太阳系八大行星

太阳系内大部分小行星都分布在“小行星带”里，这个扁平区域位于火星和木星轨道之间。按照传统，小行星的发现者拥有该天体的命名权。艺术家笔下的小行星带往往是太阳系中飘浮着大量岩石的平面区域，不过，虽然小行星带的宽度绵延数百万千米，但这些天体的质量加起来也不超过月球质量的5%，而月球的质量只有地球的1%多一点点。乍看之下，小行星似乎微不足道，但事实上，对地球来说，这些小家伙宛如一柄始终悬在头顶的达摩克利斯之剑。不断积累的轨道扰动造就了一批“致命小行星”，它们的数量可能多达几千颗。这些小行星长椭圆形的轨道可能和地球轨道发生交叉，由此带来了碰撞的隐患。只需要粗略计算一下，你就会发现，未来几亿年里，公转轨道与地球轨道交叉的大部分小行星最终都会撞向地球，如果小行星的直径超过1.6千米，那么它携带的能量足以摧毁地球生态系统，毁灭陆地上的所有物种。这真是太糟糕了。

与此同时，小行星并不是唯一有可能威胁地球生命的太空物体。荷兰天文学家扬·奥尔特首次发现，冰冷的恒星际空间深处，来自太阳系形成早期阶段的大量冰冻残骸仍在围绕太阳公转，它们的轨道半径远大于任何行星。几万亿颗彗星组成的“奥尔特云”一直绵延到了太阳与最近一颗恒星的中点附近，这远远超出了太阳系本身的尺寸。

与奥尔特同时代的荷裔美籍天文学家杰拉德·柯伊伯提出，有一部分冰冷的彗星来自最初孕育行星的物质盘，如今这些彗星的轨道半径比海王星大得多，却比奥尔特云里的彗星小得多。天文学家将这类彗星所在的区域命名为“柯伊伯带”，这片孕育彗星的环状区域始于海王星轨道外侧，一直延伸到海日距离的几倍以外，冥王星就位于柯伊伯带内。柯伊伯带中最遥远的天体名叫“赛德娜”，这是一位因纽特女神的名字。它的直径相当于冥王星的2/3。由于附近没有大质量的行星干扰，柯伊伯带大部分彗星的轨道都能稳定地维持几十亿年。和小行星带的情况一样、柯伊伯带里也有一些彗星的公转轨道可能与其他行星发生交叉。比如，冥王星（我们可以把它看作一颗特别大的彗星）及其小兄弟（天文学家称之为“冥族小天体”）的公转轨道就和海王星的轨道发生了交叉。柯伊伯带的其他天体偶尔也会离开正常的远轨道，一头扎进内太阳系，和其他行星轨道发生交叉，哈雷彗星就是一个最著名的例子。

奥尔特云的彗星公转周期都很长，甚至远远超过人类寿命。和柯伊伯带的彗星不一样，奥尔特云彗星可能会从任何角度、任何方向大量进入内太阳系。过去30年里最明亮的彗星百武二号（1996）就来自奥尔特云，这颗彗星高悬在太阳系轨道平面上方，我们有生之年恐怕都看不到它重返地球。

如果我们的眼睛能看到磁场，木星看起来应该比天空中的满月还要大10 倍。造访木星的飞船必须有能力抵抗强磁场的影响。1831年，英国化学家兼物理学家迈克尔·法拉第发现，如果用一根电线切割磁场，电线两头就会产生电势差。因此，太空中高速运动的金属探测器内部可能产生感应电流，这些电流会和行星的磁场互动，从而干扰探测器的运动。这种效应或许可以解释两艘先驱者号飞船离开太阳系后速度为什么会莫名其妙地变慢。

随着探测技术的进步，我们发现的天然卫星越来越多，再加上不断升空的行星探测器，统计卫星数目几乎变成了一个不可能的任务。这会儿，整个太阳系的卫星数量说不定就翻了一番。现在天文学家更感兴趣的是，这些卫星到底哪颗更值得我们造访，或者更有研究价值。