卡尔萨根的《暗淡蓝点》中有一张地球的照片,地球在照片中只是一个暗淡的点。
这是一部描绘人类在宇宙中时空坐标与地位的巨著。 卡尔萨根是一位美国的天文学家,被誉为世界上最优秀的科普作家,大家所熟知的史蒂芬·霍金也非常尊敬这位作家。卡尔萨根指出了金星并非适宜人类居住的家园,而是炽热而干燥的;也是最早指出土星的卫星土卫六上存在液体湖泊可能的科学家,同时也是行星生物学的先驱之一,用实验证明了在宇宙环境中产生有机物的可能性。但他最为世人熟知的,还是在公众科学传播方面的贡献,包括撰写了《暗淡蓝点》《宇宙》《伊甸园的飞龙》《魔鬼出没的世界》等多部著名科普著作,制作了 PBS 著名的《宇宙》系列电视剧。他也是引导我走上天文学研究道路的三位科普作家之一。
1990 年,旅行者 2 号飞越海王星。它已经完成了自己大半的使命。此后,虽然还有一些其他的科学仪器在工作,但是旅行者 2 号用不着相机了,为了节省能源,它必须关闭自己的相机。它用相机完成了最后一件工作,调转镜头,给地球拍了一张照片。
给地球拍照片,有什么用呢?我们自己就生活在地球上,每天都可以近距离看到地球上的景象。围绕地球运转的人造卫星,也可以拍摄地球美丽的的鸟瞰图。我们为什么需要在海王星这样遥远的位置来拍照呢?很多科学家想不通。这么遥远的距离,照片根本分辨不出来地球的样子。
可是,有一位科学家始终坚持这样做。他就是《暗淡蓝点》的作者卡尔萨根。但是,因为从远处看地球,地球和太阳太近了,拍摄照片可能会伤害到相机,所以其他科学团队的专家一直反对这么做。现在,只剩下这最后一个机会,伤害相机带来的损失也就不存在了,因为相机马上就要关闭了,卡尔萨根再一次提出了自己的请求,国家宇航局的行政长官最终拍了板。这件事情,终于在旅行者 2 号航行的最后时刻定了下来。
照片传回地球,人们才明白了它的意义。地球在照片上确实完全看不清楚,只是一个暗淡的点。太阳光在镜头中造成的杂散光几乎掩埋了它。我们的家园地球,在茫茫宇宙中,犹如一颗微小的砂砾。过去的十年里,美国太空总署拍摄的地球全景照震慑着人们,这还是人们第一次直观感受到地球的渺小。要知道,海王星可不算是太远的地方。距离太阳最近的一颗恒星,可是要比海王星还要远上将近 10000 倍。在那里看待地球,又会怎么样?
《暗淡蓝点》,还有萨根其他的科普著作,说到底都是想和你探讨一个问题,人类如何看宇宙中的地球。
天文学可以有多种视角看待地球。你可能会说,地球很好,不太大也不太小,很适合人类居住。在太阳系 8 大行星中,它排第 5,比其他的类地行星都要大。火星,水星,月球这几个行星很明显都比地球小,引力比地球要弱得多,大气逃逸非常严重。月球和水星的表面几乎没有大气层。火星好一些,但是地表的大气压也只有地球的千分之六。虽然太小会出现问题,但太大也不行, 如果地球太大,那么在诞生的时候,它就会太过快速地收集气体,变成类似木星或土星的气态巨星。
地球到太阳的距离刚好适合。比地球更靠近太阳的行星,会接收到更多的太阳辐射。水星的最高温度达到摄氏 427 度,金星表面的温度可以达到摄氏 462 度。 可是在地球的外侧,火星的平均温度一下子降到了零下 60 多摄氏度。只有我们的星球所在的位置,正好适合液态水的存在。
虽然从空间上看,地球的位置早已被证明微不足道,大家可能还是会希望,它是宇宙中最特殊的存在,因为这里有生命。
但研究天文学,可以让我们从更广阔的时间尺度上理解地球。我们会发现,地球可能只是太阳系诞生过程中的自然产物。太阳的诞生在大约 46 亿年以前。地球也几乎在同时诞生。我们的世界不是自来就有的。在五十亿年以前,太阳所在的地方还只是一团由氢原子和氦原子组成的气体。这里面百分之七十五的成分是氢元素,剩下的是氦元素。组成地球的重元素在这团气体云中的比例微不足道。
气体云团会因为自身的引力而快速收缩。在这个过程中,气体云会形成一个巨大的气体盘。在气体盘的中心区域,密度和温度都会随着气体云的坍塌而增大。最终,当压力和温度超过一定的限度,就会点燃核聚变反应,形成一个巨大的火球。这就是太阳。太阳形成的同时,行星也开始在太阳周围的气体盘上凝聚。气体盘中含有大概 1% 的尘埃和冰粒。它们会通过电磁力黏合起来,像是滚雪球一样越变越大。小小的颗粒变成较大的石块后,就可以通过互相碰撞,迅速增加质量。最后,在距离太阳不同半径处会形成若干个较大的星球,其中的一个就是地球。
如果我们观察地球的尺度不是十年,二十年,而是从天文时间尺度上看,很容易就明白地球并不永远是一个适合生命存在的天堂。
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