暗物质之谜

宇宙大爆炸理论认为：宇宙诞生之前，没有时间，没有空间，没有物质，也没有能量。约150亿年前，一个很小的点爆炸了，逐渐膨胀，形成了空间和时间，宇宙随之诞生，并经过膨胀、冷却演化至今，星系、地球、空气、水和生命便在这个不断膨胀的时空里逐渐形成。

暗物质是宇宙中存在的一种不明性质的物质粒子，它的电磁放射和折射非常微弱，所以不能被直接探测到。但是，我们肉眼能见的物质如星系、恒星甚至各种生物，所占质量只是宇宙中很小一部分，暗物质的质量是可见的普通物质质量的5倍以上。暗物质在宇宙的组成中占24%。

暗物质是谁最先发现的呢？

1915年，爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。他认为，宇宙是有限封闭的。如果是这样，宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5 × 10-30克。但是，迄今可观测到的宇宙的密度，却比这个值小100倍。也就是说，宇宙中的大多数物质“失踪”了，科学家将这种“失踪”的物质叫“暗物质”。

1930年初，瑞士天文学家兹威基发表了一个惊人结果：在星系团中，看得见的星系只占总质量的1/300以下，而99%以上的质量是看不见的。不过，兹威基的结果许多人并不相信。直到1978年才出现第一个令人信服的证据，这就是测量物体围绕星系转动的速度。我们知道，根据人造卫星运行的速度和高度，就可以测出地球的总质量。根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离，就可以测出太阳的总质量。同理，根据物体（星体或气团）围绕星系运行的速度和该物体距星系中心的距离，就可以估算出星系范围内的总质量。这样计算的结果发现，星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和。结论似乎只能是：星系里必有看不见的暗物质。那么，暗物质有多少呢？根据推算，暗物质占宇宙物质总量的20%～30%才合适。

不过，说到底暗物质究竟是什么东西，如今仍不十分清楚。理论家提出了各种各样的猜测和预言，目前流行的看法是，暗物质可能是某种或某些相互作用极弱的重粒子，在已知的粒子中，最有可能是暗物质的就是微中子。这种粒子的作用很弱，可以穿越地球，而且数量很多。按照宇宙学的理论，平均每立方厘米中约有100个微中子。

暗物质和暗能量是21世纪初科学最大的谜。它们的存在，向全世界年轻的科学家提出了挑战。暗物质存在于人类已知的物质之外，人们目前知道它的存在，但不知道它是什么，它的构成也和人类已知的物质不同。在宇宙中，暗物质的能量是人类已知物质的能量的5倍以上。以人类已知的核反应为例，反应前后的物质有少量的质量差，这个差异转化成了巨大的能量。暗能量却可以使物质的质量全部消失，完全转化为能量。宇宙中的暗能量是已知物质能量的14倍以上。

为探索暗物质的秘密，世界各国的粒子物理学家正在这个领域努力工作，相信揭开暗物质神秘面纱的那一天不会太遥远了。

黑洞之谜

为了研究太空中看不见的光线，美国宇航局研制发射了高能的天文观察系统。在其发回的X射线宇宙照片中，天文学家发现了最惊人的一幕：那些人们认为已经湮灭了的星体，依然能放射出比太阳这样的恒星体更为强烈的宇宙射线。这证明了长久以来人们的一个大胆设想：宇宙中确实存在着看不见的“黑洞”。

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。黑洞是由大于太阳质量的3.2倍的天体发生引力坍塌后形成的（小于1.4个太阳质量的恒星，会变成白矮星）。天文学的观测表明，在很多星系的中心，包括银河系，都存在超过太阳质量上亿倍的超大质量黑洞。

根据爱因斯坦的广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小到一特定值（德国科学家史瓦西计算出了一个可能具备无穷大引力的天体半径，天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，似乎就再不能逃出。

那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于3倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。于是，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度（史瓦西半径），巨大的引力就使得光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。黑洞具有“隐身术”，人们无法直接观察到它。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。一般来说，光是沿直线传播的。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。

在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的“隐身术”。

其实，黑洞也是个星球，只不过它的密度极大，靠近它的物体都被它的引力所约束。对于地球来说，以第二宇宙速度来飞行就可以逃离地球，但是对于黑洞来说，它的第二宇宙速度之大，竟然超越了光速，光速已经是极限速度了。所以连光都跑不出来，于是射进去的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到任何东西，只是漆黑一片。

“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，希望有一天它的秘密能被彻底揭开。

宇宙中真的存在反物质吗

从中学时代我们就知道，世界是由物质组成的。但是，如今科学家提出了“反物质”的概念，对传统观点提出了挑战。那么，反物质是什么？宇宙中是否真的存在反物质呢？

反物质和物质是相对立的，它们是两个不同的概念。众所周知，物质构成了世界，而原子构成了物质，原子核位于原子的中心。原子核由质子和中子组成，带负电荷的电子围绕原子核旋转。原子核里的质子带正电荷，电子与质子所携带的电量相等，但一正一负。质子的质量是电子质量的1840倍，它们在质量上形成了强烈的不对称性。这引起了科学家的关注。因此，有一些科学家在20世纪初就认为二者相差十分悬殊，因而应该存在另外一种电量相等而符号相反的粒子。如：存在一个同质子质量相等但携带负电荷的粒子和另一个同电子质量相等但携带正电荷的粒子。这就是“反物质”概念的最初观点。

狄拉克是英国青年物理学家，他根据狭义相对论和量子力学原理，于1928年提出了这样一个设想：在自然界中，存在着带负电的电子，同时还存在着一种与电子一样但能量与电荷都为正的正电子。这种电子可以称为电子的“反粒子”。狄拉克认为，物质和反物质一旦相遇，就会互相吸引，并发生碰撞而“湮灭”，各自的质量也消失了，并释放出大量能量，这些能量以伽玛射线的形式出现。在我们周围的物质世界中不可能有天然的反物质存在的原因就在于此。

狄拉克的这一设想，对科学界震动很大，科学家们认为这种设想极有道理，因而，他们极力寻找和制造反物质。

1932年，美国物理学家安德森研究了一种来自遥远太空的宇宙射线。在研究过程中，他意外地发现了一种粒子，这种粒子的质量和电量都与电子完全相同，唯一不同的是在磁场中弯曲时，其方向与电子相反，也就是说它是正电子。这一发现论证了狄拉克的设想，并大大激励了人们的研究热情，他们纷纷投入到寻找反物质粒子的工作中。1955年，在美国的伯克利，钱伯林和西格雷两位科学家利用高能质子同步加速器发现了反质子。西格雷等人于1957年又观察到了反中子。

欧洲一些物理学家于1978年8月，成功地分离了300个反质子达85小时，并成功地储存了这些反质子。1979年，美国新墨西哥州立大学的科学家进行了一个实验，在实验中，把一个有60层楼高的巨大氦气球，放到高空，气球在离地面35千米的高度上飞行了8个小时，捕获了28个反质子。关于反质子的发现层出不穷，这些发现激发了人们的兴趣。反中子和中子一样都不带电，但它们在磁性上存在差别。中子具有磁性且不断旋转，反中子也不断旋转，但其旋转方向与中子恰恰相反。顺着这个线索，物理学家们继续寻找下去，结果发现了一大群新奇的粒子。到目前为止，已经发现了300多种基本粒子，这些基本粒子都是正反成对存在的，也就是说，任何粒子都可能存在着反粒子。

这样，用人工的方法把反质子、反中子和正电子组成反物质原子这一设想在理论上是成立的。在实践中人们利用粒子加速器人工制造出由一个反质子和一个反中子组成的反氘核，这个反氘核是人工制造出的第一类反原子核，它是美国布鲁克海文实验室研制成功的。由两个反质子和一个反中子组成的反氦-3核是第二类反原子核。苏联在塞普霍夫加速器上曾获得5个反氦-3核。而反原子是由正电子与这些反原子核相结合而得到的。1996年1月，欧洲核研究中心宣告德国物理学家奥勒特等利用该中心的设备合成得到第一类人工制造的反原子，即11个反氢原子。由于这一科研成果意义重大，欧洲核研究中心专门开会庆祝反原子的人工合成。物理学家们预言，技术上进一步的改进将会使大量生产反物质原子的设想成为可能。

对于反物质在自然界中究竟有没有的问题，人们观点各异。以往的一些理论认为，在宇宙中，正物质和反物质是对称的、同样多的。虽然，反物质在地球上只能出现在实验室里，且时间短暂，但是在茫茫宇宙中的某些部分却有可能存在一些星系，这些星系由反物质构成。在那些星体上反物质的存在是极其“正常”的，而正物质却很少在那些星体上存在。物质与反物质在电磁性质上相反而其他方面均相同，那么，在宇宙总磁场影响下，它们各自向宇宙的相反方向集中，分别形成星系与反星系。根据这种观点，宇宙应该一分为二，由正物质和反物质两部分构成。可以想象，由反物质构成的星系应该距离我们极其遥远。但是，至今我们也无法获得关于反星系分布的直接证据，因为由反物质组成的星系与正物质组成的星系发出的光谱完全相同，而我们今天的天文观测手段还较落后，没法将它们区分开来。

宇宙中应该存在一个反物质世界，这从理论上讲是行得通的，可事实上并不这么简单。自然的反粒子和反物质在地球上是不存在的。科学家们研究发现，核反应中产生的反粒子被大量正常粒子包围着，所以产生出来没多久就会和相应的正常粒子结合，两者结合后，反粒子便不存在了，它转化成了高能量的光子辐射。可人们至今还没有发现这种光子辐射。在我们地球上很难找到反物质，因为普通物质无处不在，而反物质一旦遇到它就会湮灭。事实上，反物质仍能以自然形态存在于地球以外的宇宙中。由于反物质发出的光与物质发出的光一样，所以人们无法从恒星发出的光来判断它是物质还是反物质。因此人们推断，完全可能有反物质构成的恒星存在于宇宙中，或者在距别的星球足够远的孤立空间中，甚至在银河系中。自然界是有对称性的，所以，其中必同时存在着由物质组成的星体和由反物质组成的星体。当然，物质和反物质不可能同处在一个星体中，因为二者碰到一起就要湮灭。

到底在宇宙中有没有自然存在的反物质，还有待于科学技术的进一步发展去证实。物理学家们努力搜寻反物质，希望能在宇宙中寻找到它们。

能不能直接观测太阳系以外宇宙中的反物质呢？可以，但目前只有一个办法，那就是研究宇宙射线。

在地面实验室中很难探测到宇宙射线中的反物质，因为有一个稠密的大气层在地球上空。穿越大气层时，宇宙射线会与大气碰撞而产生次级粒子，这些次级粒子又会与大气粒子碰撞产生更次级的粒子，这样几经反复，地面上测不到原始的宇宙射线，因此也无法确定宇宙射线中反物质存在的情况。为此，人们想方设法把探测器送上大气的最高层，并一直希望能将探测器送到太空。过去，人们多次用高空气球把高能反物质望远镜等探测器送到高空，探测宇宙射线中的正电子与反质子，但收获不大，从未发现过比反质子更重的反原子核。现在，随着航天技术的发展，到太空中去寻找反物质的愿望终于可以实现了。

1998年6月3日6时10分（北京时间），美国“发现号”航天飞机载着阿尔法磁谱仪，从肯尼迪航天中心发射升空。“发现号”航天飞机的成功发射，标志着探索宇宙反物质的重大科学实验的开始。值得一提的是阿尔法磁谱仪主要由中国科学家参与研制。

阿尔法磁谱仪的英文名字是Alpha Magnetic Spectrometer，简称AMS，它主要由上下各2层的闪烁体、永磁体、紧贴永磁体内壁的反符合计数器、内层的6层硅微条探测器以及契伦科夫探测器等各种探测器组成。

在阿尔法磁谱仪中，由铷铁硼材料制成的永磁体是其主体结构，其重量约2千克，高1米、直径1.2米、长0.8米，是一个空心圆柱体，其中的磁场强度为1400高斯，能长期在太空中稳定工作。根据磁场反应的粒子电荷以及粒子的速度、轨迹、质量等信息，AMS可以推断粒子的正与反。可以说，当今最先进的粒子物理传感器就是AMS。

航天实验证明，阿尔法磁谱仪经受住了发射升空时的剧烈震动和严酷的太空工作环境的考验，运行状况良好，捕捉到许多带电粒子的踪迹，这些粒子是由次宇宙射线发出的。按照预定的计划，2001年2月，阿尔法磁谱仪被装载到阿尔法国际空间站上，进行长达3年的反物质空间探测。

人们如此热切地探求反物质，其目的不仅在于要证实理论的正确与否，而更实际的则是在于获取巨大的能量。

任意半吨物质与半吨反物质相遇，则发生“湮灭”，并且会放出能量，这种能量将是燃烧1吨煤所放出的能量的30亿倍。只要用正、反物质各1吨发生“湮灭”, “湮灭”所产生的能量就可以解决全世界1年所需的能量。而且“湮灭”后不留残渣和任何有害气体。因此，反物质是极干净的超级能源，同时更是最理想的宇宙航行能源。据计算，10毫克的反质子只有一粒盐那么大，却可以产生相当于200吨化学液体燃料的推进能量。通过这些能量，可以轻而易举地将巨型航天器送入太空。科学家们设想造一艘头部装一面巨大的凹面反射镜的光子巨船，要使飞船开动时，就将燃料库中的物质和反物质分别有控制地输送到凹面镜前，让它们在凹面镜前适当位置接触、“湮灭”，再转化为极其强烈的伽马射线，即光子流。这种光子流被凹面镜反射出去，产生巨大的反作用力，就像气体从火箭喷口喷出一样，推动飞船前进，实现星际航行。

尽管至今我们仍不能确定宇宙中有反物质，但我们也不能过早予以否定。因为距离我们100多亿光年的天体是人类已观测到的最遥远的天体，但这并不是宇宙的边缘，也许在更遥远的太空中会有反物质存在。也可能确实有反物质存在于我们已经观测到的宇宙中，只是由于某种原因使我们无法看到这些反物质。

小行星会撞击地球吗

近年来，关于地球的命运有一个很敏感的话题，即小行星会撞击地球。的确，在茫茫宇宙之中，地球只是一个很不起眼的星球。既然宇宙中每时每刻都在发生星体碰撞，那么地球也就存在被撞击的可能。但是这里是人类的家园，就目前而言，我们舍此别无居所。因此人们自然会想到一个很令人担忧但不容回避的问题：地球的命运如何？小行星会撞击地球吗？

实际上，这并非杞人忧天。尽管各种星体在茫茫太空的运行都井然有序，大家“井水不犯河水”，按各自的轨道来回穿梭运行。但是，偌大的宇宙太空，天体运行中的“交通事故”经常发生。经研究，彗星和小行星对地球的威胁最大。太阳系的外部边缘是彗星的活动范围，这种活动范围时时急剧地倾向地球的轨道。这种情形就像一辆车在双向高速公路上行驶，不断有车辆迎面而过，也不断有人从旁边的快车道超车。不过与彗星相比，太阳系小行星对地球的威胁要大得多，毕竟彗星的物质构成还很稀薄。

1807年，灶神星被发现以后，一直到1815年，8年间再没有人发现过小行星，直到1845年发现了第5颗之后，每年都有新的发现，小行星的数量急剧增加。23年后，小行星的数目突破100颗，数量达到200颗时只用了29年。又过33年，小行星的数量已经达到449颗。截至1999年1月初，已有1万多颗小行星被人类正式编号记录下来。据估计，约有50多万颗的小行星能通过天文望远镜用照相的方法记录下来。

小行星与大行星一样，都紧紧地围绕着太阳旋转，但它们大小不同，形状各异。小行星一般都不大，最大的谷神星直径只有700多千米。据统计，只有100多颗小行星直径大于100千米。约有一两万颗小行星的直径都不到1000米，大多数小行星的直径仅有几米、几十米。此外，已发现有小卫星绕着部分行星运转。

1991年10月，“伽利略号”探测器（其主要任务是探测木星）拍摄到大小约为19 × 12 × 11千米3，自转周期约2.3小时的第951号小行星加斯帕拉。其表面有几百个较小的陨击坑，这可能是当它在碰撞时，大陨击坑被强烈的大星震夷为平地。

“伽利略号”探测器还拍摄到一颗具有磁场的叫“艾达”的小行星，同时还发现了艾达的卫星也具有磁场。小行星艾达呈不规则的长条形状，大小约为56 × 24 × 21千米3，自转周期是4.6小时，其表面有许多撞击坑。距离艾达1000千米的小卫星直径为1.5千米。据分析，可能是一颗直径达250千米的母体分裂而形成的艾达小行星和卫星，迄今它们仍保持着磁场。有趣的是，一年后“伽利略号”宇宙飞船观测到的4179号小行星，也是一对形状很不规则的小行星，其中最大的直径为6.5千米，其上均有许多陨石坑。

1997年6月27日，美国“近地小行星会合号”空间探测器拍摄了一张距离小行星2400千米的照片，这颗小行星就是253号行星“玛蒂尔达”。它属于碳质小行星，大小为57 × 53 × 50千米3，其自转周期为17.4小时，表面反射率很低，有4%的入射阳光能被反射回去。玛蒂尔达表面上布满了陨石坑，陨石坑比小行星艾达上的陨石坑要大，有一个陨石坑的直径至少在19～20千米以上，相当于它本体直径的2/5。

小行星通常是由下列物质构成的：石头、碳、金属、石与金属的结合。按它们所在的空间区域分，主要有以下3类：（1）位于火星与木星之间的小行星带。在该区域中，小行星围绕太阳运行，轨迹近似圆形。多数小行星，尤其是较大的小行星都位于这一区域。（2）特洛伊小行星群包括两个小行星群，它们与木星在同一轨道上运行，其中一个小行星群在木星之前60°，另一个小行星群在木星之后60°。这些小行星的命名是用特洛伊战争中的英雄命名的。（3）绕太阳运行时穿过地球轨道且自身轨道明显伸长的一群小行星，它们的轨道不规则。这类小行星以古希腊与古罗马神话中的太阳神阿波罗命名。

在上述小行星中，只有阿波罗型的小行星对地球有危险。这些小行星通常每隔若干年穿越地球轨道一次，它们穿过地球运行轨道时，虽说它们距离地球相对比较远，但少数的近地小行星仍有可能与地球碰撞。它们主要是平均直径略超过0.8千米的石质小行星，直径从6～39千米不等。迄今已发现近200颗阿波罗型小行星，而且这个数字还在继续增长。

天文学家认为，可以排除直径小于数十米的近地小行星对地球构成威胁的可能，因为它们往往在与大气摩擦时产生巨大热量，在未到达地面前就已经被燃烧殆尽。直径大约100～1000米以上的小行星对地球构成了较大的威胁。直径1000米以上的中等小行星对地球的威胁最大，这是因为它们撞击地球的机会相对比较大，而且它们数量众多。撞击如果发生，会释放出极其巨大的能量，而且会使世界上1/4的人口死亡。假定一颗小行星撞上地球，它的密度为3克/厘米3、平均速度为20千米/秒、直径为1000米，那么它所造成的冲击相当于数十亿吨黄色炸药的爆炸力，其能量为1945年在广岛上空爆炸的原子弹所释放能量的几百万倍。

事实上，从诞生伊始，地球便在漫长的年代里不断受到撞击。说起来人类应感谢这些撞击，因为正是由于这些撞击，地球才会有水或其他生命所需的有机物质出现。大约45亿年前，天文学家认为在一团旋转的气体和尘埃云中诞生了太阳系。岩石等物质凝聚为包括地球在内的行星。由于岩石在互相碰撞中释放出巨大的能量，地球最初像一个熔融的球体，热度很高，表面的水、二氧化碳、氨、甲烷等挥发性的物质都沸腾逸散了。随岩石逐渐减弱了撞击，地球慢慢冷却下来，地壳凝结成固体。这时太阳系边缘的寒冷的彗星，携带着水等有机物质撞击地球，于是生命开始了漫长的进化过程。

然而，这些不速之客的光临并非总给地球带来好运。古生物学家认为由于小行星或彗星撞击地球，地球进化史上曾发生了几次50%以上的物种灭绝事件。如5.05亿年前和4.38亿年前，海洋生物被灭绝；3.6亿年前，海洋和陆地有机体被灭绝；6500万年前，统治地球1亿多年的恐龙被灭绝。特别是恐龙的灭绝，由于距我们时间最近，一直最为人们关注。近来有越来越多的研究人员认为，小行星的撞击造成了这种庞然大物的灭绝。

如果说只能推测和想象上述撞击事件，那么发生在20世纪的险情则让我们有了真切的感受。100年间，天文学家发现过许多次近地小行星与地球近距离“照面”的情形，真是“险象环生”。令天文学家们大吃一惊的是，1932年首次发现阿莫尔型小行星离地球最近时只有2200万千米。1989年，在“1989FC”小行星远离地球半年之后，曾引起一场轰动世界的风波，人人都以为小行星可能撞击地球，后来证实这只不过是新闻报道的失误，让人虚惊一场。1991年1月18日，人们发现“1991BA”小行星离地球的距离只是月球到地球距离的一半，仅17万千米，当时堪称“近地之冠”。“1997BR”小行星是中国天文学家发现的第一颗距地球距离小于7.5万千米的近地小行星，其运行轨道与地球轨道相切。像这样与地球轨道相切的近地小行星，是已知的对地球潜在威胁最大的小行星。2000年12月底，一颗小行星从伦敦上空“飞过”，吓得不少人直冒冷汗，当时这颗直径为46米的小行星距地球仅仅80万千米，如果它撞上地球，将会撞出一个1200米宽的大坑，后果不堪设想。

相对于这些有惊无险的事件，20世纪初的那次撞击更让我们感到了它的威力和可怕。1908年6月30日凌晨，一个来自太空的火球拖着长达800千米的尾巴在通古斯河谷上空爆炸，通古斯河谷位于贝加尔湖西北800千米处。大片森林被强烈的冲击波击倒，燃起一场冲天大火，浓烟积聚成的黑云许久不散。遥远的伦敦甚至也听到了爆炸声，约有1500只驯鹿葬身火海，所幸没有人死亡。后来人们发现在爆炸中心出现了一个巨大的“坑”, 200多个直径1～50米的洞穴遍布在周围3000米的范围内，30～60千米范围内的树木全部倒下，树根齐刷刷地冲着爆炸中心。这一事件被称为“通古斯事件”。由于科学家们在现场没有找到陨石碎片，因此他们几十年来仍一直在苦苦探索。最近有一种为越来越多的人所能接受的解释是：一颗石质小行星从东北方向以30°角进入大气层，这颗直径30米的小行星的速度是15千米/秒，它的冲击波的震荡和压力化解了自己，当辐射能达到临界值时，发生的威力相当于1000多万吨TNT炸药的爆炸。让人庆幸的是，它发生在荒凉的西伯利亚地区，虽然当时它没有直接造成人员死亡，但却使周围牧民受到了辐射的损伤。在他们及其后代身上，出现了许多像广岛原子弹事件的受害者一样的怪病。

据科学家预测，21世纪里小行星与地球“照面”的机会将有7次，这7次都发生在距离小于300万千米的情况下。近来，英国天文学家已计算出一个位置，在这里，小行星带有可能接近地球。这个小行星带可能会增加碰撞地球的机会，而且都是灾难性的。报告说，在适当的条件下，这些天体可以在非常接近地球的轨道上运行。虽说并不能确定地球与小行星是否会发生大碰撞，但这种危险的确存在。也就是说，那些数百万年或数千万年才会有一次的碰撞事件的确可能存在，尽管概率很低，但不能排除这种可能性。

我们只有提前探测到潜在的有巨大杀伤力的小行星，才能避免悲剧的发生。为此世界各国制定了观测计划，都是针对近地小行星的。比如美国的“太空监测计划”、“近地小行星追踪计划”，中国的“施密特CCD小行星计划”等。再者，就是考虑如何拦截小行星或使其偏离原来的轨道而远离地球。形形色色的方案随之被提出来了。方案之一为“打击”，有人提出可用一系列的钨弹排列起来打击小行星，或将数万发至数十万发钨弹用轻质纤维串在一起形成一个打击自投罗网的小行星的三维网络；方案之二是“蒸发”，即在小行星轨道上引发使其汽化的核爆炸；方案之三称“转向”，即通过发射火箭或利用核爆炸拦截或改变小行星运动方向。但以上3个方案产生的碎片会对地球造成更大的伤害。因此，方案之四是：利用太阳能让小行星“光荣妥协”。具体方案是：在小行星活动区域附近安置一面巨大的由超薄片制成的凹面镜，来搜集太阳能；然后利用第二面镜子将能量聚集到小行星上的某个区域，使其发热；在受热不均匀的情况下，小行星会自动转向。甚至有人提出，干脆利用地球上发射的超高能激光，直接推动小行星偏离其轨道。

另外，科学家们设想，或许有一天，人们可能要到小行星上去采集稀有金属，小行星自然就成了天然的航天中转站。

金星上的古城遗址之谜

据人类目前所知，相对于火星来说，金星的自然环境要严酷得多。其表面温度近500℃，大气中的二氧化碳占到90%以上，时常降落狂暴的具有腐蚀性的酸雨，还经常刮比地球上12级台风还要猛烈的特大热风暴。金星的周围是浓厚的云层，以至于20余年（1960～1981年）间从地球上发射的近20个探测器仍未能认清其真实面目。

20世纪80年代，美国发射的探测器发回的照片显示，金星上有大量城墟。经分析，金星上共有城墟两万座，这些城墟建筑呈金字塔状。每座城市实际上只是一座巨型金字塔，门窗皆无，可能在地下开设有出入口。这两万座巨型金字塔摆成一个很大的马车轮形状，其圆心处为大城市，呈辐射状的大道连着周围的小城市。

研究者认为，这些金字塔式的城市可以有效地避免白天的高温、夜晚的严寒以及狂风暴雨。

苏联科学家尼古拉·里宾契诃夫在比利时布鲁塞尔的一个科学研讨会上首次披露了在金星上发现城墟的消息。1989年1月，苏联发射了一枚探测器。该探测器带有能穿透浓密大气的雷达扫描装备，也发现了金星有两万座城墟这一重大秘密。

刚开始的时候，人们还不敢断定这就是城墟，认为可能是探测器出了问题，也可能是大气层干扰造成的海市蜃楼的幻象。但经过深入研究，人们确信这些是城市的遗迹，并推测是智能生物留下来的。不过，这些智能生物早已绝迹了。

里宾契诃夫博士在会上指出，我们渴望弄清分布在金星表面的城市是谁造的，这些城市是一个伟大的文化遗迹。这位苏联科学家详细地介绍说：“在那些以马车轮的形状建成的城市的中间轮轴部分就是大都会。根据我们推测，那里有一个庞大的呈辐射状的公路网将其周围的一切城市连接起来。”他说：“那些城市大多都倒下或即将倒塌，这说明历史已经很悠久了。现在金星上不存在任何生物，这说明那里的生物已绝迹很久了。”

由于金星表面的环境极差，因此不具备派宇航员到那里实地调查的条件。但里宾契诃夫博士强调说，苏联将努力用无人探险飞船去看清楚那些城市的面貌，无论代价多大，都在所不惜。

而在1988年，苏联宇宙物理学家阿列克塞·普斯卡夫则宣布：金星上也存在“人面石”，这一点与火星一样。联系到金星上发现的作为警告标志的垂泪的巨型人面建筑“人面石”，科学家推测，金星与火星是一对难兄难弟，都经历过文明毁灭的悲惨命运。科学家还说，800万年的金星经历过地球现今的演化阶段，应该有智能生物的存在。后来，金星中的大气成分中二氧化碳越来越多，以至于温室效应越来越强烈，进而使得水蒸气散失，最终使得金星的环境不再适合生物的生存。

迄今为止，人们在月球、金星、火星上都找到了文明活动的遗迹和疑踪，甚至在距离太阳最近的水星表面也发现了一些断壁残垣。地球、月球、火星、金星上都存在金字塔式的建筑。人们将这些联系起来后认为，地球并不是太阳系文明的起点，而是其终点。

倒塌的金星城市中，究竟隐藏着什么秘密呢？那个垂泪的人面塑像到底是否经历了金星文明的毁灭呢？由于这实在太令人捉摸不透了，所以只有等待人类未来的实地探测，但愿这一天能尽早到来。

火星上人头像的困惑

1994年，为了进一步探测火星的秘密，美国发射了“火星观察者号”探测器，准备在火星上作实地考察。然而，在进入火星轨道时，“火星观察者号”突然失踪，再也没有了联系。

不为人知的是，就在美国“火星观察者号”失踪的前13天，探测器曾经传回两张神秘的照片。一张照片是火星上的一座巨大的人头雕像，它是从火星上空另一个角度近距离拍摄的。另一张照片更令科学家们百思不得其解，照片上竟出现一只巨大无比的鱼形太空生物。它长着一条鲸鱼般的大尾巴，扁圆状身躯，金鱼一样的大眼睛，张着三角形的大嘴，俨然是“太空鱼怪”。背景上充满着大大小小闪烁着的宇宙星光。

美国航天局的专家们认为：在对火星的考察进入关键时期，发生“火星观察者号”失踪和地面接收到它发回的“太空鱼怪”照片两件事并非偶然。也有人认为，“火星观察者号”的神秘失踪，可能是火星上的智慧生物将它击落。“太空鱼怪”可能是火星上的智慧生物制造的一种用特殊动物外貌作伪装的大型宇宙星际母舰。

其实，早在1975年，美国就先后发射了“海盗1号”和“海盗2号”两艘火星探测飞船，这两艘飞船的着陆器分别于1976年7月和8月在火星上成功着陆。同年7月底，美国宇航局公布了一张“海盗1号”拍摄到的火星表面照片——看起来它很像一张人脸，冷冷地向上凝视。而科学家们在“维京1号”火星观察卫星发回的数千张的火星照片上，也发现了几张巨大无比的“人脸”像，非常清晰。照片上显示着一个人的面部，眼睛、眉毛、头发、嘴唇和鼻子十分清楚，就连两个鼻孔都能看见。这是一位长相英俊、潇洒的男性脸，因为它嘴唇上有胡须。

照片的出现，引起了科学界的震动。美国宇航局的专家解释说，“人脸”其实是巨大的岩石，看起来像“人脸”完全是由光影造成的错觉。尽管如此，这张照片还是激起了公众对火星的强烈兴趣，成为各大媒体的热门话题。这块大石头被越传越神，有人称它像埃及法老的脸，有人干脆说它是火星上曾经存在高度发达的文明的证据，而“人脸”所在的火星北部基多尼亚地区则被奉为“圣地”。

火星是一个荒漠的世界，那里没有空气、水，气温低得不可能使任何生物生存。据计算这“人脸”的面积约有100平方千米。这样大的巨幅“人脸”像又是谁造的呢？又是怎样造成的呢？因此，有些科学家们怀疑，这些 “人脸”照片是有些人恶作剧，通过美国太空总署的宇航微波接收网络传来的。为此，美国太空总署在1989年聘请了一些优秀的电脑专家对“人脸”照片作分析、鉴定，识别真伪。

著名的电脑专家通过使用最新的电脑绘图技术对“人脸”照片作分析后，确定了这些照片确是从“海盗1号”和“维京1号”火星观察卫星上发回来的。此外，还发现“人脸”、“狮身人面像”、“建筑物”照片，并非光影上的错觉，而是一个个庞大的实体。所以就有人认为：那些“人脸”、“建筑物”照片是数百万年前，曾在火星上出现过文明的一个标志。显然那个文明已在火星上消失了，但它留下了永恒的标志。

奇怪的是，从1992年9月开始，从火星上拍回的照片，那张“人脸”突然消失，变得无影无踪了。此事使火星文明之谜，更蒙上了神秘的色彩：为什么图像会忽隐忽现呢？

1997年7月4日，美国“火星探路者号”探测器在火星着陆，当时数百万美国电视观众坐在电视机前焦急地等待着“火星探路者号”从火星上传回震惊世界的新发现。但令人遗憾的是，“火星探路者号”在火星着陆和“外来者号”漫游车在火星上行驶的镜头虽已向观众播放，但另外一个震惊世界的场面并未向观众们播放。“外来者号”漫游车上的摄影机镜头上清晰地出现了一艘酷似地球上的挪亚方舟的高大船体，它半埋在一片沙滩上。美国航天局的科学家们立刻接到一道严格的命令：“在官方当局尚未决定向社会公众发布这一令人绝对难以置信的震惊世界的新闻之前，必须守口如瓶！”

据说地球上曾经发生过洪水，是挪亚方舟拯救了人类，难道火星上曾发生过巨大洪水？这场大洪水也给火星上的智慧生物带来了巨大的灾难吗？

“火星上可能存在生命”的观点已经流行了几个世纪，但科学家对火星生物究竟是什么模样可以说是一无所知，要知道，迄今为止，还没有任何实际观测证据可以断定火星上存在生命，哪怕是最简单的生命，更不要说最高级的生命——人。要想查明火星上究竟有没有过生命，最好的办法还是派人上火星去实地寻觅，但是这一天恐怕还要等若干年才能到来。

火星上的神秘标语之谜

一次，在莫斯科一个大型记者招待会上，苏联太空专家于特·波索夫宣布了一个惊人的消息：一艘由苏联发往火星进行探测任务的无人太空船，在1990年3月27日从火星荒凉的表面上拍到一个奇怪的警告标语后，便突然中断了一切信息，再也没有了联系。一些科学家分析认为，它可能是被火星人给击毁了。

太空船拍到的这个警告标语是用英文写的“离开”两个字。从无线电传回的照片上看，这个巨大标语好像是用石块雕刻出来的，按比例估计，这两个字至少有800米长，75米宽。从地形上看，标语似乎是依着巨型山石凿出来的，从其光滑的表面看，可能是用激光切割成的。这条标语不像1976年美国太空船在火星拍到的神秘人面像，它显得非常古老和饱受侵蚀，可能很多年之前就被雕刻出来了。然而这个警告标语是最近才出现的。

火星人为什么要写这么两个字呢？他们怎么知道地球上的英文呢？这一切似乎是不可思议地。波索夫博士认为，这个标语显然是针对地球人的，可能是由于地球派往火星的太空船太多，骚扰到火星上生物的安宁，所以他们便发出这个警告，叫地球人远离火星。难道火星上真的有智慧生物存在？可是目前的火星探测工作还没有发现火星人。

波索夫博士透露说，苏联派出的太空船开始时一切都很顺利，但当它把上述写了警告字句的照片传回地球后，便神秘地失踪了。如果火星上真的存在智慧生物，那么那艘太空船是被火星上的生物毁灭了，还是暂时被他们扣押了呢？众说纷纭。

土星与神奇的土星光环

大家知道，土星有一个美丽的光环。早在300多年前，意大利科学家伽利略首次用望远镜观测土星，他发现土星两边好像“长着”什么附着物。可是用那架简陋的小望远镜无法看清楚。伽利略所发现的东西其实就是土星的光环。环绕土星的稀薄的美丽光环，不仅使土星本身变得漂亮，也把整个太阳系装饰得更美观了。当一个人第一次用眼睛接近望远镜的时候，对他来说，除了月亮，土星光环也许就是最奇妙的景色了。人类对土星及其光环的探索，是一个漫长而又艰辛的过程。

随着世界航空航天技术的发展，人类对土星的了解逐步深入。

太空船“先驱者11号”、“旅行者1号”和“旅行者2号”自1979年以来先后探测了土星。飞船从太空深处向地球发回了大量有关土星本体、光环、卫星的彩色照片和多种信息。飞船拍摄的照片显示，土星本体呈淡黄色，彩色的带状云环绕着赤道部，云上有一些美丽的斑点及旋涡状动态结构，北极区呈浅蓝色。

另外，“先驱者11号”还探测出土星高层大气存在着主要由电离氢组成的电离层。土星上存在很强的跨度达6万千米的雷暴闪电（木星上也发现过这种情况）。在距土星128万千米处，飞船发现土星有磁场以及磁层结构。土星磁场强度比木星磁场强度弱得多，其强度只有木星磁场的1/20，但比地磁场要大上千倍。从整体上看，土星磁层像一头头部圆钝、尾部粗壮的“巨鲸”。位于磁层内的土星辐射带强度弱于地球，但其辐射带范围却是地球辐射带的10倍。空间探测还证实，土星所发出的能量是从太阳得到能量的2.5倍，这一点与木星一样，表明其也有内在能源。

天文学家经过研究发现，土星的光环不是地面看到的3个、5个或7个，而是成千上万个。从飞船发回的照片看上去，土星光环与一张密纹唱片很相似，可谓“环中有环”。让人更为眼花缭乱的是，光环呈现螺旋转动的波浪状，还有的环呈不对称的锯齿状、辐射状，有的光环甚至像辫子一样互相绞缠着。科学家对此现象十分惊异。土星光环在土星表面上空伸展13.7万千米远，其厚度仅有1.6～3.2千米。事实上，无数大小不等的物质颗粒组成了土星光环，所有的物质颗粒都是直径几米到几微米的石块、冰块或尘埃。构成土星光环的这些物质快速围绕土星运动，在太阳光的映照下，绚丽多姿，土星因此被装扮得异常漂亮。

众多科学家不仅对美丽的土星本身有极大的兴趣，而且也很重视土星的庞大家族。后来，太空船在以前的基础上又发现了13颗土星的卫星，由此使土星卫星的数目达到23颗。土星卫星体积大多很小，有的卫星直径仅二三十千米，直径超过100千米的卫星只有5颗。

土卫六是土星的卫星中最大的一颗，仅次于太阳系最大的卫星——木卫三（半径为2634千米）。土卫六的半径为2414千米，土卫六上存有浓密的大气层，氮（约占98%～99%）为其主要成分，其余是甲烷（即天然气）以及微量的丙烷、乙烷和其他碳氢化合物，厚度约2700千米。一些科学家认为，可能有原始生命在土卫六上存在过。由于它和太阳相距遥远，高层大气的温度在-100℃左右，低层大气温度约-180℃。

1997年10月15日格林尼治时间8点43分，美国的“大力神4B”运载着“卡西尼号”宇宙飞船，从肯尼迪宇航中心顺利升空，开始了为期7年的奔向土星的航行。根据计划，“卡西尼号”飞船抵达目标后，对土星和土星的卫星——土卫六进行探测是其主要任务。这次航行的目的是为了探寻土卫六是否有生命以及获取地球生命进化的线索。

这个项目由欧洲航天局、美国航空航天局和意大利航天局携手合作开发。由“大力神”火箭运载的“卡西尼号”宇宙飞船被送往土星轨道，2004年7月1日两层楼高的探险机器人在土卫六登陆。“卡西尼号”完成了有史以来的首次环绕土星轨道运行，从2004～2008年将绕行74圈。“卡西尼号”将45次扫过土星最大的卫星土卫六，它与火星的大小相近，比水星和冥王星都大。2005年11月6日，它在轨道上向土卫六分离释放出“惠更斯号”子探测器（由欧洲空间局制造）。它通过降落伞降落在泰坦卫星上，从而成为在另外一个星球的卫星表面着陆的第一个外空探测器。人类能够依据其反馈的资料更好地了解土星。

“旅行者1号”飞船在飞越土星时，对土卫一、土卫四和土卫五的探测取得了很大的成功。在卫星运动方向的半个球面上，发现有很多由撞击形成的环形山，而另外半个球面上却很少有这样的环形山。土卫一的直径约390千米，而其最大的环形山直径竟达128千米，在环形山的底部有一座高达9000米的山峰。

土卫三的直径超过1000千米，在其表面，也有许多几十亿年前因陨星撞击而留下的陨石坑，其中一个坑的直径达400千米，底深约16千米，在它的另一侧有一条长达800千米的既深又宽的大峡谷。土卫二直径约500千米，它有十分“光滑”的表面，即“星疤”很少，这实在是一个奇怪的现象。土星卫星可能由一半水冰一半岩石构成，其密度都在每立方厘米1.1～1.4克之间，且有厚厚的冰层覆盖在岩石核的周围。

目前，土星在很多方面仍存在着许多未彻底揭开的谜。科学家们正以严肃认真的态度，努力深入探索和研究这个谜。我们相信，随着现代科学技术的突飞猛进，这些谜总有一天会水落石出的。