从临近空间出发旅行到太阳系边缘
The following article is from 中科院地质地球所 Author 蔡贇
我们的目标就是做一个科学、严谨、生动、有趣的地球科学科普平台
出品：中科院地质地球所
公众号：dizhidiqiusuo
我们的世界 温暖、舒适、熟悉
但当我们仰望天空 我们想知道
我们是居住在宇宙中
一个独特的地方?
或仅仅是太空的小小一隅?
宇宙是友善的? 还是充满敌意?
想找到答案只有一个方法
那就是一步步进行时空之旅
现在是离地面100公里高度
我们在地球的临近空间边缘
仅仅一个小时车程
地面上，生活在继续
车水马龙，商业繁忙
《海王》还在播出
我们步入前方广阔的黑暗海洋
前往月球
在我们之前，已有数十名宇航员前往月球
其中12人踏上了月球表面
月球距地球只有25万英里（40万公里）
坐宇宙飞船需要3天
这里贫瘠 荒芜
月球看起来就像一个被遗弃的战场
月球离我们那么近
就像我们几乎没有离开地球
尼尔·阿姆斯特朗的第一个脚印
看起来就像在昨天留下的
那里没有能够改变脚印的空气和风
这些足迹会存在数百万年
或许比人类存在的时间都长
……
让我们跨出一大步
1百万英里
5百万英里
2千万英里
远征前人未曾到达的地方
一个友善的面孔从黑暗中浮现
爱之女神 金星 启明星 长庚星
金星是地球的姊妹星
大小与引力与地球相仿
我们在这里应该是安全的
但是金星快车空间探测器却时刻提醒着我们
告诉我们那些耀眼的云层是由致命的硫酸构成
金星的大气充斥着二氧化碳
没想到金星是一个愤怒的女神
有毒的空气，难以忍受的压力
还有炙热——温度接近900华氏度（500℃）
我们会被腐蚀、窒息、压碎和烤焦
任何东西都无法在这里生存
即使像前苏联金星号机器人探测器
它的厚重装甲也已被这极端的大气环境给毁了
从地球看她是多么可爱
近观这个女神却是可怕的
她是来自地狱的姊妹
数千座火山犹如痘疮
大气层中的二氧化碳留住了太阳热量
金星正在燃烧
这是无节制的全球气候变暖导致的
在它变暖之前或许是美丽而平静的
很像她的姊妹星——地球
也许它就是我们地球的未来
太阳有催眠般的魔力
像美杜莎可怕的让人无法正视
也无法抗拒她的力量
引诱我们继续前进 像飞蛾扑火
等等，这里还有其他东西被太阳炙烤
它一定是水星
太靠近太阳，就会这样
这里温度剧烈变化
晚上会到零下170℃
正午则超过400℃
烧焦再被冰冻
信使号空间探测器发现了一些奇怪的现象
相对体积来说，小小的水星具有强大的引力
它就像一个裹着薄薄岩石层的大铁球
这是一颗大行星留下的核心
其他部分去哪里了呢
或许是一个迷路的行星猛地撞进了水星
在一场致命的宇宙弹球游戏中水星的外层被炸掉了
这些游荡的行星在宇宙中疯狂地掠过
毁掉它们道路上的一切
我们就在其中
脆弱、裸露而且渺小
我们似乎该回地球了
但是我们看到了
散发着迷人光彩的太阳
我们的光线，我们的生命
我们的一切都被太阳控制着
依赖于它
它是驾着战车穿越天际的希腊美男子太阳神
是每天重生的埃及神“拉”（埃及神话里的太阳神）
数百万年来
我们对太阳神的景仰止于远观
由于实在太远
如果太阳熄灭了，8分钟后我们才会知道
太阳大到可以装下100万颗地球
谁需要这些数字呢
我们看到了它的真面目
我们每天看到的
挂在天空上的太阳是那么熟悉
现在近观它，又陌生起来
由炙热气体形成的汹涌大海
表面温度超过5000℃
难以置信的是它的核心温度则可以到数千万度
这里热到足以能够
每秒钟把数百万吨物质转化成能量
这是超过人类有史以来产生的所有能量
地球上所有的核武器对于它来说都是小巫见大巫
在地球，这些能量是我们现在正在利用的光和热
近距离观看她时，却是令人感到不安
太阳的电磁活动迸发出巨大的炙热气体环装物（日珥）
有的足有一打地球那么大
释放的能量超过一千万个火山
当它喷发的时候 就会露出下面温度较低的部分
形成太阳黑子
太阳黑子比周围温度低一些
所以看起来是黑的
但仍比地球任何东西都热
太阳黑子同样巨大，超过地球大小的20倍
但是总有一天，这一切都会结束
太阳的燃料会耗尽
太阳死去，地球也会随之死亡
这个神祗创造了生命，也会摧毁生命
要求我们保持距离
这个彗星太靠近太阳了
它被太阳的热量蒸发
产生绵延数百万英里的彗尾
这里冰冷彻骨
我们清楚彗星来自哪里
它来自深太空的冰冻垃圾
但你看这些蒸汽、间歇泉和尘埃
这是太阳正在融化彗星的冰冻核心
太神奇了
犹如外面包裹着肮脏沥青的巨大脏雪球
看起来像是有机物的小颗粒
被冷冻保存 谁会知道已经保存了多久
也许和太阳系同龄
像这样一颗彗星如果在数十亿年前
撞到年轻的地球
也许会带来生命原始物质有机物和水
它甚至可能在地球上播下生命之种
后来进化成你和我
如果彗星现在撞上地球
想想恐龙吧
被彗星或是小行星的撞击彻底灭绝
这只是时间问题
毫无疑问
总有一天我们会步入恐龙的后尘
或者更坏
如果地球上的生命灭绝了
我们无家可归
漂泊在危险宇宙中
我们需要找一个新家
在几百万甚至数十亿的行星中
一定会有一个行星不会很热，也不会很冷
有空气、阳光和水
可以让我们舒适居住、生活
红色行星 我们都熟知的火星
几个世纪以来，我们一直都在寻找火星上的同伴
寻找生命迹象 那里有外星生物吗？
我们准备好改写史书，撕毁科学书籍
颠覆我们的世界了吗？
接下来发生的可能会改变一切
火星比任何其他行星都能激发我们的遐想
想到科幻电影、漫画，你会联想到什么
火星人？
这都是虚构的，对吗？
但如果这里真的有生物呢？
无法想象，近观火星它是一个死去的行星
使得地球适宜居住的演化过程
几亿年前在火星上就停止了
红色、死寂
火星是一块巨大的石头
等一下，还有东西在活动
一个巨大的尘暴
绝对超过地球上最大的龙卷风
这里有风
有风说明有空气
可以维持外星生物的空气
但对我们的呼吸来说，火星的空气太稀薄了
而且这里没有臭氧层
没有什么能够保护我们不受太阳紫外线的伤害
这里有水
但在彻骨的严寒中只能被永远冰冻
很难相信有什么可以在这里生存
但是在地球 极冷和极热的地方都有生物存在
即使在最深的海沟
生命如病毒般
会适应环境、会散播
也许我们现在正在携带着
生命的病毒穿越宇宙
即使在最极端的环境里，生命都会找到生存的办法
但在这个死去的行星上
没有运动去补充它土壤中的成分
没有热量使其冰冻水融化
还有大量尘埃，让我们无法辨别方位
奥林匹斯山，以希腊众神的家乡命名
一座巨大的古火山
超过珠穆朗玛峰的三倍高
没有活动的迹象
自1970年发现它时就宣告它是一座死火山
等等 好像是熔岩流
但是熔岩流早就该停止了
因为任何熔岩流在陨石撞击下都会被毁灭
除非这个怪物没有死，只是休眠了
火星的坚硬地表下可能有岩浆
积累着，等待喷发的一刻
火山活动会融化土壤里的冰冻水
将气体冲入大气中 循环利用矿物质和养分
创造出适合生命生存的环境
但是在这里有活动的迹象：侵蚀
看起来像干涸的河床
也许是火山活动融化了土壤中的冰
形成洪水冲出巨大峡谷
可能地下火山仍在融冰成水
哪里有水，哪里就有可能会有生命
搜寻生命的前锋就是这个简陋的家伙
美国宇航局的机遇号火星漫游车
它找到的证据证明这些贫瘠的平原
曾是古代湖泊或海洋 这些有水的地方可能会藏匿着生命
火星轨道探测器总能发现一些新的山沟
这进一步证明火星仍活蹦乱跳
也许火星地表之下的水正在流淌
水可能维持火星上的生命
现在我们要做的就是找到这些生命
或许我们已经找到了，不是在火星，而是在地球
有人认为生命起源于火星，后来迁移到地球
可能是一颗小行星撞击火星
使得包含微生物的火星碎片飞向太空
进入年轻的地球 在地球上播种下生命的种子
难怪我们觉得火星那么迷人，它可能就是我们祖先的家园
取而代之的是这个活跃变化的新行星
如果我们连我们的隔壁邻居火星都不了解
我们怎么能想象前方的惊奇
我们的方向指向宇宙
回到140亿年前创世的那一刻
此情此景开始让人害怕
就像置身于一个巨大的视频游戏
但这些也是真实的
小行星，其中有些有数百英里宽
这个约有20英里长
你看，上面有个空间探测器
降落在一个时速达5万英里的小行星上可不是件容易的事
我们一直在努力研究这些碎石
碎石之间经常碰撞
碎片后来落在地球上，就形成了地球上看到的陨石
我们的古人把流星雨看做是魔法的征兆
他们是对的
就是因为魔法
一些碎石聚在一起就会形成行星
包括我们的地球
多美的魔法
通过测定地球上发现的陨石年龄
我们知道行星诞生于45亿年前
这些陨石是我们太阳系的出生证明
但有些原因导致这些岩石没有形成行星
一定是什么阻止了他们
某种强大的力量
木星 犹如巨大的怪物
至少比地球的大1000倍
大到可以装下太阳系其他所有行星
木星的巨大体积对它周围产生很大的影响
它的引力正在把这些小行星形成扯开
真是美极了
但这个美人是个巨兽
木星几乎都是由气体组成
如果在这里着陆 我们会径直穿过它的外层一去不复返
木星的美丽面孔是它极端狂暴的产物
木星自转极快
卷起时速数百英里的飓风
把云层扭曲成条状和大大小小的漩涡
这就是传说中的大红斑
它是太阳系中最大、最猛烈的风暴
至少有地球的3倍大 已经肆虐超过300年了
这些翻腾的云产生闪电雷暴
任何一个闪电都比我们地球上的强一万倍
远观眺望才是最好最安全的
在它的两极
那些光就像我们地球的极光一样在翩翩起舞
但盖革计数器的读数开始发狂
致命辐射产生的光看起来也是能致人死地
太空中凡事不可貌相
宇宙中充满了恐怖和陷阱
也许这个五彩缤纷的木卫一是一个避风港
不，我们错了
那些闪亮的颜色是熔岩、火山喷出的岩浆
我们神奇的宇宙之旅开始变成了生存之战
离开地球4亿英里
搭乘民航航班要飞一个世纪
多么古怪的地方
不可思议的是，它看起来又是那么熟悉
所有的冰、山脊和裂缝 都与北极有点相似
它是木星的卫星——木卫二
也许真的很像北极 冰块漂浮在液态水上
但是这里距离太阳有5亿英里
当然，木卫二是冰冻固体
除非木星的引力在它内部造成摩擦
使冰融化
允许生命在它的冰冻外壳下的水中发展
我们距离外星生物也许只有几英尺远
下面也许有微生物、甲壳类
甚至有乌贼构成的生态系统
我们和这些可能存在的外星生物之间
只隔着一层薄薄的冰
在我们派出飞船钻透它的冰层之前
木卫二仍会一直保守它的秘密
土星
它挑逗着我们的想象 萦绕在我们梦中
现在它就在我们面前自转
由古罗马农神的名字命名
它曾经统治过一个祥和安宁的黄金时代
这个行星是一个巨大的气体球 轻到可以漂浮在水面上
壮观的土星环展开的长度几乎等于地球到月球的距离
那是卡西尼探测器
它收到鬼魅般的无线电信号
可能是由土星两极的极光产生的
这是真正的天体音乐
卡西尼告诉我们这些土星环的来历
它们是被土星引力撕碎的卫星残骸
彻底毁灭产生的无比美景
无数的碎坚冰
有些很小，就像冰块，有些则有房子那么大
它们碰撞、破碎、重新聚集
就是我们太阳系的早期快照
尘埃和气体环绕着初生的太阳
然后引力施展魔法 吸引碎块聚集在一起
直到这些碎块形成地球
我们可以一直待在这里
但我们还要赶路，还有很多东西要看
土卫六 被厚云笼罩着
它有大气层
有风、雨，甚至有季节
有河流、湖泊和海洋
看起来和地球很像
但那不是水，是液态天然气
这里天然气比我们地球的油气储量多几百倍
或许有一天 我们把它当做一个燃料基地
土卫六上有没有生命？
惠更斯号探测器在这里寻找答案
它报告说土卫六的土壤中存在有机成分
但这儿太冷了，低到零下300度（华氏）
生命无法发育
除非土卫六变暖
有人预言太阳会变得越来越热
真是这样的话，也许这里会出现生命
就像数十亿年前的地球
当地球热到我们不能居住的时候，或许我们可以搬到土卫六
到那时，也许我们就会把这个遥远的地方称为家
家
离我们至少7亿英里
过了这个点，我们就看不见地球了
我们正站在悬崖边上
眺望着通往时间起点的巨大深渊
我们有勇气跳下去吗？
我们在太阳系的外围
在地球上看不到这里，古人不知道这里的存在
就像潜入深海
那些光环，天王星的倾斜的自转轴看起来似乎
被游荡的行星给弄偏了
这里让人毛骨悚然
让人开始感觉渺小、孤独
或许在宇宙边缘我们就会有这种感觉
但是我们才出发不远
如果太阳系宽度是1英里，我们才走了3英寸
太阳深处出现了另一个怪兽
海洋之神 海王星
一个被甲烷包围着的世界
平均时速1000英里的飓风
形成一个像地球一样大的风暴
地球上的风是由太阳照射引起的
海王星离太阳太远了
一定是什么东西造成这些暴风
会是什么呢？
我们对太阳系所知甚少
经过那几个气体星球后，终于找到一个固体卫星
海卫一
固体的，但不稳定
看看这些间歇泉
仿佛喷出奇怪烟尘的宇宙烟囱
海卫一绕海王星旋转的方向
与海王星自转方向相反
一场意志的宇宙之战
这颗愤怒的卫星难逃一劫
海王星巨大的引力正在拉扯着海卫一
使它慢下来，靠近海王星
总有一天，海卫一会被海王星撕碎
就这样了
我们已经到了太阳系的边缘
再也没有任何别的卫星和行星
而宇宙之浩瀚
我们只不过迈出了那微不足道的一小步
GIF来源：《旅行到宇宙边缘》科普纪录片
美编：王日晶
校对：张 崧
阅读推荐：
临近空间科学覆盖学科广泛，涉及大气科学、空间物理、飞行器技术、探测载荷技术、天文观测、遥感观测等，"临近空间的奥秘"公众号将为您带来临近空间科学相关新闻及科普知识。
投稿、转载请联系：
sunjy@aircas.ac.cn
▲ 微信号：nearspace_hh ▲