宇宙和生命-第760章

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　　于那些附近有较大天体存在的恒星。因为相比之下它们的引力不

　　规则变化最容易辨别。尽管如此，这么大的行星竟会在如此接近

　　其恒星的距离上存在，这一点仍然相当令人惊诧：它们究竟是怎

　　么形成的？究竟是什么使它们没有被那颗质量更大的恒星消耗殆

　　尽？

　　要了解这一点，我们必须看一下通常用来解释像我们太阳系

　　这样的行星系统形成的流行理论。根据最现代的观念，一颗年轻

　　恒星被一团尘埃、气体和冰块组成的圆盘包围着。如果有一大团

　　物质在圆盘中集聚，质量达到地球的好几倍，那么它的引力场就

　　会变得很强，足以消耗附近的大量气体，从而形成天文学家称为

　　“原行星”的天体，它可能成为像木星那样的气体巨行星。而形

　　成较小的行星则是由于尘埃和冰块凝结形成一个坚实的核心，然

　　后冷却产生像地球和火星这样的行星。

　　根据这一理论，在环绕年轻恒星的盘里形成的大的气态天体

　　被热和太阳风往外推，而在恒星胚胎期的初期这种推力尤为强大。

　　自从发现了至少4颗像木星那样的行星在较近的范围内环绕

　　它们的恒星转动后，这一理论就必须改写了。最新的理论是，在

　　适宜的条件下，有些气体巨行星会开始快速自转，并沿着螺旋形

　　的轨迹朝它们的恒星转去。它们炽热的余迹将消灭一切像地球那

　　样的行星。其中有些也许会冲进它们的恒星，有些则显然没有。

　　这一事实可以作如下解释：当巨行星接近它的恒星时，复杂的引

　　力相互作用使行星快速自转的动量转换成轨道运动的能量，行星

　　因此得以在靠近恒星的轨道上稳定地转动。

　　对那些寻求其他星球上是否存在生命这一问题的答案的人来

　　说，天文学家最近的发现是一把双刃剑。一方面，它说明除了我

　　们的太阳系以外还有许多别的行星系统。然而，另一方面，令人

　　沮丧的是迄今为止所发现的行星系统的性质。

　　在迄今确认的十几个行星系统中，大多数是以这种或那种形

　　式而显得颇为古怪；就是说，它们不完全符合太阳系的结构模式。

　　老的标准模式的基本点就是认为恒星附近只有小的、固态的行星。

　　这种想法业已证明是相当错误的。除此以外，人们日渐怀疑（这

　　种怀疑背后有强有力的研究作支持）我们太阳系的某些特性是否

　　能在长时期内保持稳定。一个重要的例子就是最近构想的下述理

　　论，该理论认为气体巨行星的作用就像“行星牧羊犬”，它们会

　　“肃清”像陨石和彗星那样威胁生命的危险天体，保护内层的行

　　星，使智慧生命能够在它们上面形成。

　　图13　行星动物园的成员。

　　据此推理，假如生命真的能在类似环绕飞马座51转动的行星

　　系统上形成（暂且不说这个系统的气体巨行星的位置如此出格，

　　它就逗留在那颗恒星近旁），那么，由于这个系统里似乎没有其

　　他巨行星处于木星那样的距离上，它里面的行星就不能像理论上

　　所说的我们太阳系中的行星那样受到保护。

　　在迄今为止所探测到的所有的行星系统中，看上去与我们最

　　相似的可能是大熊座47附近的一颗行星。大熊座47与太阳相似，

　　它是一颗G0型星，所探测到的行星的大小在我们预期的气体巨行

　　星范围内，质量是木星的2~　3倍。最重要的是，它基本上在合适

　　的位置上——距离大熊座47约2亿英里（约3．2亿千米），相比

　　之下，木星的轨道与太阳相距约4．8亿英里（约7．8亿千米），

　　并且它的轨道也不是偏心的。

　　另一个可能的对象是拉朗德21185系统。它是由匹兹堡大学

　　的盖特伍德（George　Gatewood）进行探测的。拉朗德21185这颗

　　红矮星正好是我们最近的恒星邻居之一，离地球只有8．25光年。

　　盖特伍德认为他发现了两颗环绕拉朗德21185转动的气体巨行星。

　　这两颗行星大小几乎正好与木星一样：一颗在距离它的恒星略大

　　于2个天文单位的位置上（相当于我们太阳系中小行星带的轨

　　道），另一颗在11个天文单位处，比我们太阳系土星的位置稍远

　　一点。然而，盖特伍德运用了一种与大多数天文学家不同的测量

　　技术，这种方法并不立即给出精确的质量或轨道距离值，他的发

　　现仍然有待证实。

　　那么，这些发现对我们寻找其他星球上的生命究竟有什么意

　　义呢？

　　看来生命在具有离恒星很近的木星型行星的系统中形成的可

　　能性不大。相比之下，在与我们太阳系相似的系统中形成的概率

　　要大得多。其理由在于前述那类系统在演化初期由行星动力学造

　　成的不稳定性。但也有例外。如果变化发生得相当早，该行星系

　　统就会有足够的时间进入稳定状态而让生命站稳脚跟。毕竟，有

　　几种理论认为我们太阳系在形成之初也曾是激烈动荡的场所。很

　　有可能我们目前发现的恒星系统中至少有一个在几十亿年以前就

　　已经进人规则的行星模式，行星在轨道上平稳地运行，而且位于

　　“正确”的距离上。正如我们所知，这就使生命有足够的时间进

　　化，恰似在我们地球上一样。

　　从另一方面来看，这样一个系统很可能要求至少有一颗气体

　　巨行星在远离其恒星的轨道上，扮演牧羊犬的角色，保护内层行

　　星上的生命有机会站稳脚跟。

　　另外还有两个因素要考虑。其一是迄今所分析的恒星样本很

　　小。利用晃动技术和其他技术，天文学家已收集到资料的不过区

　　区几百颗恒星而已，而据估计，仅在我们银河系中就有4000亿颗

　　恒星。正如我在第四章中已详尽讨论的那样，在行星系统之形成

　　与可接触的智慧生命的进化之间有许多步骤要考虑。不过，我们

　　可以满怀信心地审视它们，并且自豪地说第一个先决条件——存

　　在其他行星系统已经满足。在业已发现并经证实的行星系统中，

　　有一个据信可能与我们太阳系不无相似之处的系统。盖特伍德教

　　授的研究成果可能不久就可以使这个数目翻番。12个系统中就有

　　一个乃是相当令人鼓舞的结果。

　　第二个要考虑的因素是，目前在行星学研究中取得突破所使

　　用的技术只能探测到像木星那样的大型气体行星。这项技术在未

　　来几年里将会逐渐改进，我们不久就将能探测环绕遥远恒星转动

　　的较小石质行星。当我们能够做到这一点时，天文学家将不得不

　　建造描绘他们所发现的行星系统的动力学模型。几乎可以肯定，

　　将来会有许多惊人的发现，它们将改变我们对行星系统应该如何

　　的想法。

　　正如前几章讨论的天文学和生物学方面的最新进展那样，对

　　太阳系外的这些发现可以作乐观的解释，也可以作悲观的解释。

　　热衷于地外生命的人指出：研究业已证明有许多环绕别的恒星转

　　动的行星，即使迄今的研究工作相对而言还很少，我们也已经获

　　得了令人鼓舞的成果——可能至少有一个太阳型的系统存在。持

　　怀疑态度的人则强调要形成其动力学恰好宜于支持生命的行星系

　　统所面临的巨大障碍，以及与我们太阳系相仿的行星系统似乎十

　　分罕见，按照最悲观的预测，我们的太阳系似乎是唯一能够允许

　　智慧生命进化的那类系统。

　　然而，与热衷者和怀疑论者面临的许多其他问题不同，寻找

　　太阳系外的行星很可能是我们大有作为的一个研究领域。这种追

　　寻还刚刚开始，人类终于采取了尝试性的步骤，利用强有力的望

　　远镜和探测器到我们太阳系以外去探索。正如该领域的一位权威

　　人士巴特勒所说：“在今后几年里，我预期会发现拥有许多行星

　　的系统，发现一颗大小仅为地球10倍的行星。严格地说，我们还

　　刚开始起步，我们将会发现许多不曾预料到的东西。”＇3＇

　　___________

　　①恒星分类采用哈佛分类系统。根据恒星的表面温度分别以

　　字母O、B、A、F、G、K和M表示。O型垦最热，它的表面温度约

　　30000K；A型星表面温度约为　10　000K；像我们太阳这样的　G型

　　星，表面温度在6000　K左右；M型星最冷，表面温度大约是3000K。

　　数字1、2、3等用以进一步细分，由此可以看出飞马座51（G3型

　　星）与我们的太阳（G2型星）的化学成分十分相似。

　　②冥王星的特性仍然是个谜，据认为它是一颗覆盖着冰的行

　　星，平均密度接近水。它的轨道是个很扁的椭圆（当然，尚不能

　　与新近发现的太阳系外的行星相比）。某些时候，冥王星的轨道

　　把它带到海王星的轨道以内。

　　第七章　　追　求

　　微风吹拂，白浪飞溅，

　　小船在水面上漂浮，

　　在这寂静的大海中，

　　我们是最早的闯入者。

　　——柯勒律治（Samuel　Taylor　Coleridge）

　　《古舟子咏》

　　渴望不断地拓展视野是人类的天性。学习、探索、发现的欲望是我们人类精神活动的重要组成部分。正因为如此，毫无疑问，如果我们能够作为一个物种生存下来，我们的未来将在太空之中。

　　人类祖先可能受到寻找新的资源，特别是寻找食物的欲望驱使，离开非洲到世界各地繁衍。第一批从欧洲到大地的天涯海角，到美洲和澳大利亚的冒险家为了相似的理由——寻找黄金和香料，为一种不同类型的资源而冒险。人类也还受到政治压力的驱策。也正因为这一缘故，人类最终成功地在地球以外冒险，迈出了实质性的步伐，进人茫茫太空。

　　使这一壮举成为可能的人——英国、美国、欧洲和俄国的科

　　学家们，“水星号”、“双子号”、“联盟号”、“阿波罗号”

　　宇宙飞船和其他成就背后的科学家们受到认知、探索欲望的驱动。

　　但是，从另一个角度来说，使之成为切实可行的并不是这些男男

　　女女；这项雄心勃勃的事业需要其他不同的人物进行游说、提供

　　资金。这就是政治家在这项事业中的作用。美国政府和前苏联政

　　府的决策人决定自己的国家要首先步人太空，最早登上月球，要

　　第一个登在世界各国报纸的头版头条。我们的太空之行由于冷战

　　产生的妄想和不安全感而得到助长。事实上，冷战是太空竞争的

　　一个实质性部分。

　　把人送到轨道上或月球上是一回事，要把我们太阳系的行星

　　殖民化，要到达更加遥远的地方，到我们太阳系以外的恒星去，

　　永久性地生活在另一个星球的环境中，繁衍一代又一代（可能永

　　远看不见地球的）新人，则完全是另外一回事。这一努力肯定会

　　受到政治目的的催化，但是，它最终必定会自行维持下去。

　　美国国家航天局实际上是当今世界上唯一重要的太空机构。

　　俄国人始终受到资金匾乏的困扰。他们不得不让他们的宇航员在

　　太空中停留的时间比计划的时间长，因为没有钱把他们带回地球

　　上来。英国人在20世纪60年代放弃了长期扮演太空俱乐部成员的

　　角色，不过，仍然是太空技术发展和研究的重要成员。欧洲空间

　　局正在发展壮大，但仍是美国国家航天局的小弟弟；日本人正在

　　进步，但至少还要发展半个世纪才能赶上来。

　　目前，美国国家航天局的侥幸生存，完全仰仗新突破的刺激，

　　并且极易受到突发的公众舆论波动的影响。它的年度预算十分庞

　　大（目前一年82亿美元），但只要有什么敏感的事件发生，美国

　　政府一个决定就可以一笔勾销或是往后推迟这项预算。因此，国

　　家航天局始终在战战兢兢地过日子。最近关于火星上可能曾有生

　　命（以及那儿可能仍然有微弱的机会存在生命）的说法极大地提

　　高了空间旅行的兴趣，这在国家航天局的财经预算上可以反映出

　　来。但是，金钱仍然是发展真正的太空文化的首要障碍。钱使我

　　们不能到火星上去，不能在月球上建立基地，不能发展长期空间

　　探索的环境。这对空间探索的热心人来说特别苦涩，空间时代初

　　期的巨大希望彻底破灭，当时满以为人类能够在20世纪90年代登

　　上火星，月球基地在20世纪末将成为度假胜地。更令人气愤的是

　　国家航天局一年的预算大约只相当于美国政府每两周花在国防上

　　的开支。

　　使人类在太空取得目前成就的那些因素，不会支持抵达太阳

　　系中其他行星的任何真正的努力，更不要说前往遥远的恒星了。

　　迄今为止，我们的原动力是政治、认知的欲望和在其他星球上发

　　现生命的希望。要进行太空旅行，我们必须要在这些雄心中加上

　　金钱的诱惑。当太空成为一项纯粹赢利的冒险事业而不是耗资巨

　　大的赔钱生意时，我们方能真正地进人太空时代——一个自立不

　　败而又永恒的太空时代。

　　阿波罗飞船登月成功使美国国家航天局的经费预算大幅度增

　　加，供它发展航天飞机计划和一系列前往太阳系其他行星的无人

　　飞行。它们带来的发现大体上是支持国家航天局的，不过，也有

　　一些几乎扼杀了金融家的兴趣。前往火星的“海盗号”飞行就是

　　这样一个项目。

　　1976年秋季在火星着陆的两个“海盗号”探测器的主要目的

　　是发现地外生命。这是人类第一次尝试在火星上寻找生命。每个

　　着陆器都包含两组简单的实验。第一组由3项生物学试验组成，

　　包括让一勺火星土壤暴露在不同的化学试剂中并且测试所产生的

　　气体。所有的试验都给出肯定的结果：即它们全都表明由此产生

　　的气体具有生物学过程的征兆。

　　这次飞行的地面控制人员在处理这些实验结果时，他们立即

　　激动得一片欢腾，在几个小时内，火星上可能存在生命的消息不

　　胫而走。研究小组不得不公开否认这个消息。研究小组的领导人

　　之一霍罗威茨（Norman　Horowitz）只好公开声明说：“我想强

　　调说我们还没有在火星上发现生命——没有。”＇1＇

　　随着期盼的不断增长，第二组实验开始了。这些实验包括用

　　一种称为气体层析质谱仪（英文缩写为GCMS）的设备分析火星土

　　壤样品，研究其化学成份。出乎所有人意料的是，这组实验的结

　　果与第一组实验完全相反——实验结果显