當(dāng)30多萬年前
最早的人類成員
第一次抬頭仰望星空時(shí)
對宇宙的好奇與探索
便永遠(yuǎn)種在了我們心底
(措學(xué)仁瑪?shù)男强?,攝影師@南卡)
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從第一臺望遠(yuǎn)鏡
到遨游在地球上空的哈勃
我們窺探宇宙深處的瑰麗圖景
(今年迎來“30歲生日”的哈勃望遠(yuǎn)鏡,圖片來源@NASA)
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從直徑幾米的天線
到口徑500米的“天眼”
我們接收可能來自地外文明的訊息
(近日宣布開始地外文明探索的“中國天眼”——FAST,攝影師@李子韜)
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從第一個(gè)緩緩升空的熱氣球
到咆哮著飛天的大火箭
我們拓展著人類的視野
(長征五號B首飛成功,攝影師@陳肖)
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從第一顆人造衛(wèi)星
到龐大的國際空間站
我們在開拓著新的家園
(從發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)上拍攝的國際空間站,圖片來源@NASA)
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人類本身
也在無數(shù)先驅(qū)的帶領(lǐng)下
不斷向太空邁進(jìn)
(1961-2018年歷年進(jìn)入太空人數(shù),制圖@鄭伯容/星球研究所)
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如今
哈勃望遠(yuǎn)鏡
迎來自己的“30歲生日”
“中國天眼”FAST
正式開啟了地外文明的探索
長征五號B火箭
成功發(fā)射升空
一個(gè)宇宙大發(fā)現(xiàn)的時(shí)代
才剛剛開啟
我們?yōu)槭裁匆剿饔钪?/p>
宇宙中又有些什么?
讓我們親自從地表出發(fā)
飛向星空的盡頭
去尋找答案
01家園旅程的開始
是我們自己的家園——地球
從高空俯瞰
一切細(xì)節(jié)都被抹去
這顆行星顯露出它的本色
板塊運(yùn)動
為它帶來永不停歇的活力
(俄羅斯千島群島馬圖阿島上的火山爆發(fā),圖片來源@NASA)
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覆蓋地表70%的水
是生命活動不可或缺的介質(zhì)
(衛(wèi)星影像展示了太平洋加利福尼亞寒流中浮游生物的復(fù)雜分布,圖片來源@NASA)
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大氣和磁場
保衛(wèi)著我們
免受過量輻射的傷害
保持著地表適宜的溫度
更重要的是
大氣中的21%是氧氣
大多數(shù)地球生物賴以生存
(上海上空的風(fēng)暴,攝影師@何煒)
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大氣運(yùn)動帶來了降水
有雨水滋潤的地方
植被繁茂、動物成群
(壩上草原羊群,攝影師@朱哲)
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大地表面
人類的城市
整齊劃一
(洛杉磯,攝影師@陳劍峰)
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38萬千米
我們進(jìn)入月球軌道
荒涼的月面上
阿波羅登陸的遺跡清晰可辨
這里的大氣極為稀薄
這些痕跡將孤獨(dú)地留存數(shù)萬年
(NASA的月球勘測軌道器在距離月面僅24千米處拍攝到的阿波羅11號登月遺跡,圖中LM所指的是登月艙,其周圍的月面上可以看到黑色的線條,那些是宇航員移動的痕跡,其它箭頭所指為科學(xué)儀器放置的位置,圖片來源@NASA)
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7800萬千米
地球的“孿生姐妹”——火星
進(jìn)入視野
它曾有過泛濫的洪水
和劇烈的火山活動
但如今
它的大氣和水流失殆盡
只剩下隕石坑、火山、沙丘
(火星水手谷,圖片來源@Kevin Gill)
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6-13億千米
穿越火星和木星之間的小行星帶
躲過這里四處亂飛的石塊
我們來到了外太陽系
這里是“巨人”的世界
木星
體積有地球的1300多倍
表面是氫元素組成的大氣
大氣之下壓力增大
氫氣變?yōu)橐簯B(tài)金屬氫“海洋”
最內(nèi)部是巖石和冰組成的內(nèi)核
(木星大氣,圖片來源@NASA)
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土星
情況和木星相似
氣態(tài)和液態(tài)氫外層占據(jù)了大部分體積
使得土星的密度僅有0.69克每立方厘米
比水還要輕
(卡西尼號拍攝的土星及其巨大光環(huán),這個(gè)距離上看地球只是一個(gè)“黯淡藍(lán)點(diǎn)”,圖片來源@NASA)
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在這兩顆巨行星的周邊
有著數(shù)十顆衛(wèi)星環(huán)繞
儼然是縮小版的太陽系
這些衛(wèi)星大多表面凍結(jié)
但在冰面之下
很可能存在液態(tài)水
(木衛(wèi)二地表被冰層覆蓋,冰上的紋路在太空中亦可見,仿佛盤根錯(cuò)節(jié)的植物根系,而冰面之下很有可能有液態(tài)水,圖片來源@NASA)
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有的則擁有濃密的大氣
地表形成了充滿有機(jī)物的甲烷海
(土衛(wèi)六地表可能存在甲烷海,圖片來源@NASA)
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59億千米
這里的天體變得越來越陌生
天王星和海王星
兩顆巨大的氣態(tài)巨行星闖入視野
因?yàn)榫嚯x太陽過于遙遠(yuǎn)
它們的表面溫度低至零下二百攝氏度
肅穆幽靜的巨大星體和同樣冷漠的衛(wèi)星
在黑暗中發(fā)出神秘的光芒
(海王星的“微笑”,其中較小的天體是海衛(wèi)一,照片由旅行者2號拍攝,圖片來源@NASA)
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然而
我們才剛剛邁出家門口
整個(gè)太陽系
有著更加龐大的結(jié)構(gòu)
(太陽系結(jié)構(gòu),制圖@鄭伯容/星球研究所)
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海王星之外
無數(shù)的石頭、冰塊
組成了一個(gè)寬約1500億千米的區(qū)域
柯伊伯帶
(柯伊伯帶天體,圖片來源@NASA)
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柯伊伯帶之外又?jǐn)?shù)萬億千米
是籠罩整個(gè)太陽系的奧爾特云
數(shù)千億顆質(zhì)量更小的天體
在這里游蕩
(一顆從奧爾特云飛入內(nèi)太陽系的彗星,圖片來源@NASA)
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然而在空曠的空間中
我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)人造物
旅行者1號!
它正孤獨(dú)地向著星辰大海航行
這是迄今為止
距離地球最遠(yuǎn)的人類痕跡
(旅行者1號探測器進(jìn)入星際空間的想象圖,圖片來源@NASA)
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告別旅行者1號
也就意味著離開了太陽系
告別了人類目前唯一的家園
前方
一個(gè)光怪陸離的世界在等待著我們
02異星1 -3000光年
太陽系外的空間中
充斥著塵埃和星際物質(zhì)
但這里同時(shí)也是一個(gè)
恒星世界
無數(shù)顆與太陽大相徑庭的恒星
在這里閃耀
( 恒星分類,制圖@鄭伯容/星球研究所)
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與太陽質(zhì)量相當(dāng)
或比太陽質(zhì)量更小的恒星
按質(zhì)量從大到小分別屬于
黃矮星、橙矮星和紅矮星(G、K、M型恒星)
(一顆年輕的紅矮星及圍繞它旋轉(zhuǎn)的行星想象圖,圖片來源@NASA)
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比太陽質(zhì)量大的
則被稱為大質(zhì)量恒星
它們溫度高
發(fā)出耀眼的藍(lán)光
(圖中央的藍(lán)色恒星是一顆巨星Zeta Ophiuchi,它向外發(fā)射的輻射和粒子吹動了周圍的塵埃,造成了漣漪,圖片來源@NASA)
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這些恒星并不孤獨(dú)
它們大部分“兩兩為伴”
在彼此吸引下共同旋轉(zhuǎn)
被稱為雙星
( 雙星系統(tǒng)開普勒-47想象圖,圖中發(fā)光的兩顆為兩顆恒星,而在其周圍的是圍繞雙星旋轉(zhuǎn)的行星,左側(cè)最近的行星為開普勒-47c,是一顆氣態(tài)巨行星,右上角為行星開普勒-47b,圖片來源@NASA)
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更有“三五成群”的
形成多星系統(tǒng)的
可以觀賞到三日同輝的景象
(從系外氣態(tài)巨行星HD 188553 Ab的一顆假想衛(wèi)星上看到的三星系統(tǒng),圖片來源@NASA/JPL)
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但是
恒星并非這里唯一的天體
在恒星的光芒中
偶爾會出現(xiàn)一兩顆黑色的“斑點(diǎn)”
那是一顆行星的陰影
這些行星圍繞恒星旋轉(zhuǎn)
組成了完全不同于我們的恒星系
因此它們也被稱為
系外行星
( 行星開普勒-16b想象圖,它是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的圍繞雙星系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的系外行星,圖片來源@NASA/JPL)
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通過觀察恒星前的”黑斑“
我們發(fā)現(xiàn)在恒星世界之下
是一個(gè)更加多樣的
系外行星世界
它們有的質(zhì)量巨大
類似木星或海王星
被稱為
氣態(tài)巨行星或冰巨星
(一顆4倍于木星質(zhì)量的系外氣態(tài)巨行星想象圖,圖片來源@NASA)
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有的質(zhì)量比地球小
距離恒星距離近
類似水星
表面溫度高達(dá)700℃
(系外行星Kepler-20e是第一顆被發(fā)現(xiàn)的比地球小的系外行星,圖片來源@NASA)
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質(zhì)量介于地球1~10倍的
可能擁有巖石表面
以及穩(wěn)定的大氣層
它們被稱為
超級地球
( 紅矮星TRAPPIST-1和它的七顆類地行星想象圖,圖片來源@NASA)
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這些行星與其母星的距離不同
有的距離很近
面對母星的一面
幾乎被烤焦
( 環(huán)繞其母恒星繞行的兩顆行星TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c,距我們40光年,圖片來源@NASA)
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有的則距母星遙遠(yuǎn)
像天王星、海王星一樣冰冷
(環(huán)繞恒星HR 8799的行星,圖片來源@NASA)
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距離適中的鳳毛麟角
它們很可能孕育出
類似地球上的生命
( 系外類地行星開普勒186-f想象圖,半徑約為地球的1.17倍,且位于紅矮星的宜居帶內(nèi),圖片來源@NASA)
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通過開普勒望遠(yuǎn)鏡的觀測
已經(jīng)被確定的系外行星數(shù)量
多達(dá)
4241顆
(開普勒候選行星,圖中大的球體是恒星,恒星表面的黑點(diǎn),是其行星在經(jīng)過恒星時(shí)遮擋部分光線形成的陰影,通過這種方式,我們得以發(fā)現(xiàn)系外行星的存在,圖右上角是木星經(jīng)過太陽時(shí)留下的陰影以供參考,恒星的顏色越偏藍(lán)其溫度越高,越偏黃其溫度越低,圖片來源@NASA)
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但是對于整個(gè)銀河系而言
我們所看到的這個(gè)異星世界
還只是一個(gè)小小的角落
03銀河銀河系的天體
集中在直徑8萬光年的巨大盤狀區(qū)域中
被稱為銀盤
銀盤中間是一個(gè)長1.3萬光年的“棒子”
即星系棒
星系棒兩端伸出4條“觸手”
即旋臂
(銀河系結(jié)構(gòu)以及太陽系的位置,制圖@鄭伯容/星球研究所)
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接下來
讓我們穿透旋臂
直達(dá)銀河系中心區(qū)域
3000-20000 光年
穿越旋臂十分危險(xiǎn)
這里擁擠而混亂
充滿氣體、塵埃、輻射
以及大量恒星
(馬頭星云,圖片來源@Ken Crawford)
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當(dāng)旋臂掃過星際空間
其中的物質(zhì)被壓縮
大量新恒星形成
這些年輕的恒星組成松散的集團(tuán)
稱為疏散星團(tuán)
( 昴宿星團(tuán),也叫七姊妹星團(tuán),攝影師@朱陽)
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20000-25000 光年
走向星系核心的最后一段路
我們將穿越星系棒
這里恒星數(shù)量更大,密度極高
接近星系中心
恒星密度是太陽附近的500倍
恒星以難以想象的速度高速飛馳
(銀河系中心的恒星、塵埃和氣體景象,圖片來源@NASA)
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25000 光年
銀河系的終極核心
一個(gè)超大質(zhì)量黑洞穩(wěn)居C位
其質(zhì)量是太陽的四百多萬倍
它是整個(gè)銀河系的王者
地位無法被撼動
它更是一個(gè)吞噬萬物的巨獸
如果恒星不幸誤入它的引力范圍內(nèi)
將被殘忍撕碎、吞噬
(銀河系中心的黑洞,圖片來源@Gallery of Space Time Travel)
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銀河系中心
是名副其實(shí)的死亡陷阱
還是趕快逃離吧!
100000光年
我們調(diào)轉(zhuǎn)方向
離開銀盤
但銀河系并未結(jié)束
它的物質(zhì)分布在十萬光年范圍內(nèi)
(銀河系影像,中心黑洞、銀盤和星團(tuán),圖片來源@NASA)
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銀盤之外并非空無一物
那里的球狀星團(tuán)
每一個(gè)都由數(shù)十萬顆恒星組成
這些恒星的平均年齡超過100億歲
彼此間的引力
使它們高度聚集成球狀
(NGC 2419等球狀星團(tuán) ,圖片來源@ESA/NASA)
▼
這個(gè)年邁而高密度的世界
并不適合行星的生存
有的行星與母星失去引力聯(lián)系
淪落為“流浪行星”
漂泊在星際空間
(一個(gè)類似木星的流浪行星想象圖 ,圖片來源@NASA/JPL)
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當(dāng)我們離開球狀星團(tuán)
就接近了銀河系的邊緣
現(xiàn)在
讓我們花點(diǎn)時(shí)間轉(zhuǎn)頭回望
銀河系的千億顆星星
正在黑暗的背景中閃耀
(銀河系全景,圖片來源@Two Micron All Sky Survey)
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但我們的旅程尚未結(jié)束
銀河系之外
還有一個(gè)更加龐大的星系世界
在等待著我們
04宇宙254萬光年
此時(shí)我們所在的位置
是距離我們最近的大型河外星系
仙女座星系
它擁有多出銀河系數(shù)倍的恒星
(仙女座星系,攝影師@秦建)
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銀河系、仙女座星系等眾多星系
組成了本星系群
本星系群又與其它星系群、星系團(tuán)
組成了本星系團(tuán)
本星系團(tuán)和其它星系團(tuán)
組成了本超星系團(tuán)
本超星系團(tuán)又和其它超星系團(tuán)
組成了可觀測宇宙
(宇宙中的星系示意,制圖@鄭伯容/星球研究所)
▼
這個(gè)龐大的星系世界
共包含著1000億個(gè)以上的星系
每一個(gè)都是一個(gè)獨(dú)立的世界
有的和銀河系一樣
中央有一個(gè)星系棒
為棒旋星系
(NGC 1300,圖片來源@NASA)
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有的則沒有星系棒
直接成旋渦狀
為旋渦星系
(草帽星系M104,由于側(cè)面對著我們所以呈現(xiàn)出這種特殊的模樣,圖片來源@Adam Block)
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有的沒有觸手一般的懸臂
整體呈橢圓形
為橢圓星系
(NGC 1316,圖片來源@NASA)
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有的則沒有固定的外形
為不規(guī)則星系
(星系M 82,圖片來源@NASA)
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有的在中心
擁有活躍的超大質(zhì)量黑洞
被稱為
射電星系
(射電星系Hercules,圖片來源@NASA)
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有的擁有劇烈的恒星形成活動
被稱為
星暴星系
(半人馬座A,中心擁有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞,圖片來源@ESO)
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它們涌動、爆發(fā)、吸積、噴流、擾動
組成一個(gè)個(gè)奇異的世界
465億光年
這里
是我們可觀測的宇宙邊緣
來自古老星系的光芒在黑暗中閃爍
我們看到的影像來自幾百億年前
它們?nèi)缃褡兂闪耸裁礃?/p>
我們一無所知
旅程在此到達(dá)終點(diǎn)
回頭尋覓
連巨大的銀河系都已經(jīng)不知所蹤
更不用提那顆小小的藍(lán)色星球
以及生活在其上的人類了
我們在宇宙中的位置
正是如此微不足道
(哈勃超深空場,拍攝到最古老的星系,圖片來源@NASA)
▼
然而
也正是通過這樣的探索
我們認(rèn)識到地球的不可替代
認(rèn)識到的生命的珍貴
和文明的稀有
作為宇宙中擁有文明的一個(gè)物種
我們又是何其幸運(yùn)
(德雷克方程,生命和文明的出現(xiàn)需要滿足極為嚴(yán)苛的條件,制圖@鄭伯容/星球研究所)
▼
現(xiàn)在
讓我們返程
走出星系的“迷宮”
回到眾星閃爍的銀河
通過無數(shù)奇特的異星世界
在那條普通的旋臂上
找到那顆普通的恒星——太陽
再經(jīng)過早已熟悉的
海王星、天王星、土星、木星、火星
回到了我們當(dāng)下唯一的家園
地球!
(地球,圖片來源@NASA)
▼
腳下
是堅(jiān)實(shí)的大地
耳邊
是微風(fēng)與鳥鳴
你我的生活繼續(xù)
忙忙碌碌、雞毛蒜皮
但請記住星空教會我們的事
謙卑地看待宇宙
謹(jǐn)慎地對待地球
本文創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)
撰稿:成冰紀(jì)
編輯:張楠
圖片:任炳旭
設(shè)計(jì):鄭伯容
審校:云舞空城、haibaraemily、劉博洋
封面圖來源:NASA/JPL
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P.S. 本文主要參考文獻(xiàn):
[1]蘇宜. 天文學(xué)新概論[M]. 科學(xué)出版社, 2009.
[2]胡中為,徐偉彪. 行星科學(xué)[M]. 科學(xué)出版社, 2008.
[3](英)羅德里·埃文斯. 天體寫真[M]. 北京聯(lián)合出版公司, 2017.
[4](美)麥克米倫. 太陽系和地外生命探索[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2016.
[5]田豐. 宜居環(huán)境與地外生命[J]. 科學(xué)通報(bào), 2016.
[6]NASA系外行星檔案,網(wǎng)址:https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/index.html
[7]系外行星百科,網(wǎng)址:http://exoplanet.eu/
[8]NASA開普勒項(xiàng)目網(wǎng)站,網(wǎng)址:https://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/main/index.html
The End
星球研究所
一群國家地理控,專注于探索極致世界
文章版權(quán)歸原作者所有,侵聯(lián)刪。
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