走!去星空的尽头

作者: 成冰纪

来源: 星球研究所

发布日期: 2020-05-21 10:00:00

本文详细描述了人类对宇宙的探索历程,从早期的望远镜到现代的空间探测器,再到对地球家园的重新认识。文章通过描绘太阳系、银河系乃至整个宇宙的壮丽景象,强调了人类在宇宙中的渺小与探索的重要性,并呼吁对地球的珍视和保护。

当30多万年前,最早的人类成员第一次抬头仰望星空时,对宇宙的好奇与探索便永远种在了我们心底。从第一台望远镜到遨游在地球上空的哈勃,我们窥探宇宙深处的瑰丽图景。从直径几米的天线到口径500米的“天眼”,我们接收可能来自地外文明的讯息。从第一个缓缓升空的热气球到咆哮着飞天的大火箭,我们拓展着人类的视野。从第一颗人造卫星到庞大的国际空间站,我们在开拓着新的家园。

人类本身,也在无数先驱的带领下,不断向太空迈进。如今,哈勃望远镜迎来自己的“30岁生日”,“中国天眼”FAST正式开启了地外文明的探索,长征五号B火箭成功发射升空,一个宇宙大发现的时代才刚刚开启。我们为什么要探索宇宙?宇宙中又有些什么?让我们亲自从地表出发,飞向星空的尽头,去寻找答案。

旅程的开始是我们自己的家园——地球。从高空俯瞰,一切细节都被抹去,这颗行星显露出它的本色。板块运动为它带来永不停歇的活力。覆盖地表70%的水,是生命活动不可或缺的介质。大气和磁场保卫着我们,免受过量辐射的伤害,保持着地表适宜的温度。更重要的是,大气中的21%是氧气,大多数地球生物赖以生存。大气运动带来了降水,有雨水滋润的地方,植被繁茂、动物成群。大地表面,人类的城市整齐划一。

38万千米,我们进入月球轨道。荒凉的月面上,阿波罗登陆的遗迹清晰可辨。这里的大气极为稀薄,这些痕迹将孤独地留存数万年。7800万千米,地球的“孪生姐妹”——火星进入视野。它曾有过泛滥的洪水和剧烈的火山活动,但如今它的大气和水流失殆尽,只剩下陨石坑、火山、沙丘。6-13亿千米,穿越火星和木星之间的小行星带,躲过这里四处乱飞的石块,我们来到了外太阳系。

这里是“巨人”的世界,木星体积有地球的1300多倍,表面是氢元素组成的大气,大气之下压力增大,氢气变为液态金属氢“海洋”,最内部是岩石和冰组成的内核。土星情况和木星相似,气态和液态氢外层占据了大部分体积,使得土星的密度仅有0.69克每立方厘米,比水还要轻。在这两颗巨行星的周边,有着数十颗卫星环绕,俨然是缩小版的太阳系。这些卫星大多表面冻结,但在冰面之下,很可能存在液态水。

有的则拥有浓密的大气,地表形成了充满有机物的甲烷海。

59亿千米,这里的天体变得越来越陌生。天王星和海王星两颗巨大的气态巨行星闯入视野。因为距离太阳过于遥远,它们的表面温度低至零下两百多摄氏度,肃穆幽静的巨大星体和同样冷漠的卫星在黑暗中发出神秘的光芒。然而,我们才刚刚迈出家门口,整个太阳系有着更加庞大的结构。海王星之外,无数的石头、冰块组成了一个宽约1500亿千米的区域,柯伊伯带。

柯伊伯带之外,又数万亿千米,是笼罩整个太阳系的奥尔特云。数千亿颗质量更小的天体在这里游荡。然而在空旷的空间中,我们发现了一个人造物——旅行者1号!它正孤独地向着星辰大海航行,这是迄今为止距离地球最远的人类痕迹。

告别旅行者1号,也就意味着离开了太阳系,告别了人类目前唯一的家园。前方,一个光怪陆离的世界在等待着我们。

1-3000光年,太阳系外的空间中,充斥着尘埃和星际物质,但这里同时也是一个恒星世界。无数颗与太阳大相径庭的恒星在这里闪耀。与太阳质量相当或比太阳质量更小的恒星,按质量从大到小分别属于黄矮星、橙矮星和红矮星。比太阳质量大的则被称为大质量恒星,它们温度高,发出耀眼的蓝光。这些恒星并不孤独,它们大部分“两两为伴”,在彼此吸引下共同旋转,被称为双星。

更有“三五成群”的形成多星系统的,可以观赏到三日同辉的景象。但是,恒星并非这里唯一的天体,在恒星的光芒中,偶尔会出现一两颗黑色的“斑点”,那是一颗行星的阴影。这些行星围绕恒星旋转,组成了完全不同于我们的恒星系,因此它们也被称为系外行星。

通过观察恒星前的“黑斑”,我们发现在恒星世界之下,是一个更加多样的系外行星世界。它们有的质量巨大,类似木星或海王星,被称为气态巨行星或冰巨星。

有的质量比地球小,距离恒星距离近,类似水星,表面温度高达700℃。质量介于地球1~10倍的,可能拥有岩石表面以及稳定的大气层,它们被称为超级地球。这些行星与其母星的距离不同,有的距离很近,面对母星的一面几乎被烤焦。有的则距母星遥远,像天王星、海王星一样冰冷。距离适中的凤毛麟角,它们很可能孕育出类似地球上的生命。通过开普勒望远镜的观测,已经被确定的系外行星数量多达4241颗。

但是对于整个银河系而言,我们所看到的这个异星世界还只是一个小小的角落。

银河系的天体集中在直径8万光年的巨大盘状区域中,被称为银盘。银盘中间是一个长1.3万光年的“棒子”,即星系棒。星系棒两端伸出4条“触手”,即旋臂。让我们穿透旋臂,直达银河系中心区域。穿越旋臂十分危险,这里拥挤而混乱,充满气体、尘埃、辐射以及大量恒星。

当旋臂扫过星际空间,其中的物质被压缩,大量新恒星形成,这些年轻的恒星组成松散的集团,称为疏散星团。走向星系核心的最后一段路,我们将穿越星系棒。这里恒星数量更大,密度极高,接近星系中心,恒星密度是太阳附近的500倍,恒星以难以想象的速度高速飞驰。

银河系的终极核心,一个超大质量黑洞稳居C位,其质量是太阳的四百多万倍,它是整个银河系的王者,地位无法被撼动,它更是一个吞噬万物的巨兽,如果恒星不幸误入它的引力范围内,将被残忍撕碎、吞噬。银河系中心是名副其实的死亡陷阱,还是赶快逃离吧!

我们调转方向,离开银盘,但银河系并未结束,它的物质分布在十万光年范围内。

银盘之外,并非空无一物,那里的球状星团,每一个都由数十万颗恒星组成,这些恒星的平均年龄超过100亿岁,彼此间的引力使它们高度聚集成球状。这个年迈而高密度的世界,并不适合行星的生存,有的行星与母星失去引力联系,沦落为“流浪行星”,漂泊在星际空间。当我们离开球状星团,就接近了银河系的边缘,现在让我们花点时间转头回望,银河系的千亿颗星星正在黑暗的背景中闪耀。

但我们的旅程尚未结束,银河系之外,还有一个更加庞大的星系世界在等待着我们。

254万光年,此时我们所在的位置,是距离我们最近的大型河外星系——仙女座星系。它拥有多出银河系数倍的恒星。银河系、仙女座星系等众多星系组成了本星系群,本星系群又与其它星系群、星系团组成了本星系团,本星系团和其它星系团组成了本超星系团,本超星系团又和其它超星系团组成了可观测宇宙。

这个庞大的星系世界,共包含着1000亿个以上的星系,每一个都是一个独立的世界。有的和银河系一样,中央有一个星系棒,为棒旋星系。有的则没有星系棒,直接成旋涡状,为旋涡星系。有的没有触手一般的旋臂,整体呈椭圆形,为椭圆星系。有的则没有固定的外形,为不规则星系。有的在中心拥有活跃的超大质量黑洞,被称为射电星系。有的拥有剧烈的恒星形成活动,被称为星暴星系。

它们涌动、爆发、吸积、喷流、扰动,组成一个个奇异的世界。

465亿光年,这里是我们可观测的宇宙边缘,来自古老星系的光芒在黑暗中闪烁,我们看到的影像来自几百亿年前,它们如今变成了什么样,我们一无所知。旅程在此到达终点,回头寻觅,连巨大的银河系都已经不知所踪,更不用提那颗小小的蓝色星球以及生活在其上的人类了。我们在宇宙中的位置,正是如此微不足道。

然而,也正是通过这样的探索,我们认识到地球的不可替代,认识到的生命的珍贵和文明的稀有。作为宇宙中拥有文明的一个物种,我们又是何其幸运。现在,让我们返程,走出星系的“迷宫”,回到众星闪烁的银河,通过无数奇特的异星世界,在那条普通的旋臂上,找到那颗普通的恒星——太阳,再经过早已熟悉的海王星、天王星、土星、木星、火星,回到了我们当下唯一的家园,地球!

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