太阳系附近有没有红色星球（一起造访太阳系中尚未被探索过的五个地方）

目的地：太阳系

50年前，人类发射第一个空间探测器前往其他行星。今天，科学家把新的调查对象指向了太阳系中的五个“不起眼”的目标。

2012年9月，人们纪念空间探测器探索太阳系50周年。1962年8月27日，美国宇航局发射了第一个前往其他行星的空间探测器——“水手2号”。

这艘小小的飞船在其行星际旅行中发现了太阳风——发射自太阳的、源源不断的带电粒子流。1962年12月中旬，“水手2号”经过金星，发现其表面温度竟然高达460℃。这也是人类第一次真正向一个外星世界伸出双臂。

今天，太空探索不再是什么新鲜事。太阳系中的八大行星都已被探测器近距离研究过。登陆器已经踏足金星、火星以及土星的最大卫星——泰坦（土卫六）的表面。

我们还对彗星、小行星和木星大气层取过样。来自“信使号”（环绕水星）

和“卡西尼号”（自2004年起一直在探测土星及其卫星）等太空探测器的数据，如雪崩一般持续不断地涌到地球，几乎让科学家难以招架。

然而，我们还没有游遍太阳系。那么，太阳系还有哪些我们该去却还没去过的地方？下面，就让我们一起“造访”太阳系中尚未被探索过的五个地方。向这些奇异之地发射探测器，不仅能深化我们对它们本身的认识，而且有助于我们弄清地球自己的大气层和地质历史。从某种意义上来说，人类对太阳系甚至地球本身的探索才刚刚开始。

目的地之一

地点：水星南极地区

描述：这个巨大的陨击坑的底部永不见天日，因而很可能覆盖着冰。

按理说，水星上根本不可能有冰。毕竟，作为太阳系里最靠近太阳的行星，水星表面被太阳炙烤到了几百摄氏度。然而，靠近水星两极的地方却是另一回事。在这些地方，太阳总是在接近地平线的地方徘徊，一些足够深的陨击坑的底部非常寒冷，永无光亮。雷达观测暗示，在这些冰冷陷阱里存在冰。

下降到陨击坑内部的过程无疑将十分冒险。这个陨击坑是国际天文学会根据13世纪的中国画家兼书法家赵孟頫的名字命名的。水星没有大气，不能把阳光散射到这个陨击坑的底部，坑里仅有的光线全都来自于坑的部分边缘，而这些边缘暴露在看不见的低高度太阳的烈焰射线中。在这些狭窄而又炫目的岩石地带下面，则是漆黑一片的虚无。

对科学家来说，赵孟頫陨击坑的底部是一处诱人的“风景”。电脑模拟结果显示，这个陨击坑的温度之低，足以让它包含大面积暴露出来的冰，甚至可以在坑底乃至坑壁上溜冰。根据“信使号”飞船的雷达测高数据，科学家确信赵孟頫坑的坑底处在永久性的阴影中。这一分析与地面雷达观测结果完美匹配，都暗示坑底有冰。“信使号”的中子光谱仪正在尝试探测冰中氢原子的迹象，但难度很大。

如果探测器能直接下降到赵孟頫陨击坑内部，就能让科学家查明这些冰有多古老以及纯度如何。目前流行的假设是，这些冰是在漫长岁月里由无数次的彗星撞击带给水星的。在水星的大部分表面，彗星冰无疑会立即蒸发掉，但在极地陨击坑底部，彗星冰能被深度冻结。

探索赵孟頫陨击坑也将有助于我们了解地球的演化。例如，更多了解水怎样以及何时被带给水星，有助于揭示地球在早期太阳系历史上是怎样获得海洋的。

没有季节的水星

水星是太阳系中最小的行星，其轨道也最偏离正圆。水星大约每88天就围绕太阳转一圈，转两圈则完成三次绕轴自转。水星表面密布陨击坑，这一点和月球很相似，这显示水星的地质在过去几十亿年中不活跃。水星几乎没有大气层来保存热量，因此水星表面经历的温度梯度变化在太阳系所有行星中都是最剧烈的，白天高达428.6℃，夜晚则降至-173.1℃。水星的轴倾角在太阳系行星中也是最小的，所以水星上没有季节之分。水星和金星都比地球靠近太阳，所以都可以成为地球天空中的晨星和晚星。从地球上看去，水星有时候甚至可被认定为最明亮的天体。然而，由于水星太靠近太阳，使得它比金星更难被看见。

目的地之二

七姊妹洞

地点：火星阿尔西亚山

描述：这些地下洞穴位于火星的一座火山侧面。它们可能包含外星生命，或者可能为未来的宇航员提供住处。

设想你正走在火星阿尔西亚山的山坡上，它其实是火星上的巨型盾状火山之一。强风令精细的沙尘在苍凉的火星表面乱飞，你的面罩频遭轰击。卷云在略显黑暗的靛蓝天空中飘移。你面前的地面上有一个直径大约为200米的洞——七姊妹洞（实际上是一系列洞穴）之一。无人知道洞里有什么。那么，你敢进洞吗？

不管你敢不敢，科学家倒是很想进到七姊妹洞里去看看。当然，先让机器人或火星车进洞更现实。毕竟，科学家现在就连这些神秘地洞究竟有多深都还不知道（现在估计深度为73～96米，直径为100～252米）。它们有可能是相对浅的、部分已经坍塌的熔岩管，也可能与更大的地洞网络相连接。

第一批火星地洞发现于2007年，它们被科学界戏称为“七姊妹”（分别以这些洞穴的发现者的女儿的名字命名）。在白天，洞里的温度比洞外低；到夜里，洞里的温度比洞外高。这与地球上的地洞温度是一个道理。这些年来，有更多的火星洞穴被发现，其中一个还是被美国加州的一组中学生发现的。科学家认为火星洞穴非常值得探索。原因呢？这些洞穴内部的条件远不如火星表面恶劣——太阳的紫外射线和宇宙射线无时无刻不在轰炸火星表面。科学家推测七姊妹洞中可能有地外生命存在。就算没有，这些地洞也至少能为未来的人类探索者提供庇护。

火星沙尘暴

当“水手9号”探测器于1971年3月到达火星时，地球人翘首企盼，希望能看清火星表面细节。然而，他们看见的却是几乎席卷火星全球的沙尘暴，只有巨大的奥林匹斯山穿透雾霭依稀可辨。这场沙尘暴持续了一个月，而科学家后来才知道这种现象在火星上相当平常。根据登陆火星的“海盗号”飞船亲眼所见，在火星的全球沙尘暴期间，火星表面白天的平均温度从-223℃下降到-263℃，风速则在一小时内从零升至17米/秒，最高达26米/秒。可是，“海盗号”没有观察到物质被风运输的情况，只看见随着沙尘落地，火星表面材料的对比度由明亮逐渐变得模糊。

2001年6月26日，哈勃太空望远镜注意到，

火星上的“希腊平原”正在酝酿沙尘暴。一天后，这场局部性沙尘暴突然“爆炸”，变成全球性沙尘暴。轨道测量表明，这场沙尘暴降低火星表面平均温度和升高火星大气层温度的幅度高达30℃。火星大气层的低密度意味着，让沙尘离开火星表面所需的风速是18～22米/秒。但由于火星很干燥，沙尘在火星大气层中所呆时间比在地球大气层中长得多——在地球上，雨很快就会把沙尘冲走。在沙尘暴过后的一季中，火星气温比平均值降低4℃，原因是浅色材料覆盖火星，暂时性增加了火星的反射率。

从2007年中期开始，又一场火星全球沙尘暴严重威胁到以太阳能为动力的火星车“勇气号”和“机遇号”，

这是由于沙尘遮盖了火星车的太阳能电池板。当时，火星车搭载的大多数仪器都不得不停止运转。

当火星处在近日点期间，火星沙尘暴最为常见，此时火星得到的阳光比在远日点期间多40%。在远日点期间，火星大气层中形成的水冰云与尘埃微粒相互作用，从而影响火星气温。

目的地之三

洛基火山口

地点：木星的卫星伊娥（木卫一）

描述：位于一颗遥远卫星上的这座熔岩湖，可能揭示地球的早期地质历史。

作为最靠近木星的4颗木卫（木星卫星）之一，木卫一伊娥表面的洛基火山口拥有太阳系中最大的熔岩湖，直径达202千米，面积几乎和北爱尔兰相当。它的表面通常覆盖的是熔岩壳，但这些熔岩壳每隔两年左右就会被温度高达700℃的新鲜熔岩替代。

想象你正站在洛基火山口边缘，面向一直蔓延到地平线的很大一片发出白热光、翻滚着气泡的熔岩。这里热不可耐，到处散发着硫磺臭味。与此同时，气态巨行星木星耸立在天空上，有40个月球那么大。这会是何等壮观的景象！然而，如果你真的在筹划这次造访，千万要非常小心那些到达地表的熔岩。事实上，就连登陆到洛基火山口附近都极端危险，除非你能准确计算出登陆与熔岩再度漫溢之间的时间间隔。

科学家现在知道，伊娥那令人难以置信的火山活动是由木星的潮汐能驱动的，这种潮汐能挤压伊娥内部的岩石。但洛基火山口依然有诸多奥秘尚待破译，例如：它的熔岩构成如何？熔岩与熔岩壳之间究竟怎样转换？那里的地震活动强度怎样？回答诸如此类的问题，无疑将帮助我们了解伊娥的内部情况。不仅如此，研究洛基火山口或许也将有助于科学家弄清早期地球的火山机制，当时的地球火山规模很像伊娥的火山，比今天的地球火山规模大得多。

悸动的伊娥

直径达3642千米的伊娥，是太阳系中第四大的卫星。拥有超过400座活火山的伊娥，也是太阳系中地质最活跃的天体。多座火山喷出的硫和二氧化硫烟柱一直抵达500千米高空。伊娥表面还点缀着超过100座山，它们是伊娥的硅酸盐地壳运动的结果。其中一些山峰比地球上的喜马拉雅山还高。外太阳系中的大多数卫星都主要由水冰构成，而同样身为外太阳系卫星之一的伊娥却主要由硅酸盐岩石及其包裹的液态铁或硫化铁内核组成。伊娥表面的主要特征是覆盖着硫和二氧化硫霜的宽阔平原。

火山活动塑造了伊娥的许多独特地貌。火山烟柱和熔岩流造成了伊娥表面的变化，把伊娥的“面孔”染上了黄、红、白、黑、绿等色调，这主要是由于硫的同素异形体（相同元素组成的不同形态的单质）和化合物的缘故。伊娥表面还分布着多条很宽的熔岩流，其中不少的长度都超过500千米。由火山活动产生的物质为伊娥的稀薄大气及木星的磁气圈提供了材料，还带来了一道环绕木星的等离子体环。

伊娥对17、18世纪的天文学发展起到了重要的推动作用。1610年，伽利略发现了伊娥及木星的其他主要卫星。这一发现拓宽了对哥白尼的“日心说”的接受范围，促进了开普勒运动定律的发展和首次对光速的测量。从地球上看，伊娥只是天空中的一个小光点。直到19世纪晚期和20世纪，科学家才得以分辨伊娥表面的大的细节。1979年，两艘“旅行者号”飞船首度揭示伊娥是一个地质活动很活跃的世界，表面年轻，没有明显的陨击坑。20世纪90年代和21世纪初，“伽利略号”飞船多次经过伊娥，获得了有关伊娥内部情况和表面组成的数据。上述飞行器还揭示了伊娥与木星磁气圈之间的关系，并且证实了集中于伊娥轨道的一条辐射带的存在。

目的地之四

托莱多山脊

地点：土星的卫星伊阿佩托斯（土卫八）

描述：土卫八上的这座巨型山脊究竟是怎样形成的，迄今仍是一个谜。

托莱多山脊是土星的卫星伊阿佩托斯（土卫八）表面的一座巨大山脊，长达1300千米，比喜马拉雅山还高。当科学家首次发现这座山脊的存在时，他们都惊呆了：伊阿佩托斯怎么会拥有这样一座巨山？

托莱多山脊蔓延伊阿佩托斯赤道的1/3长度，这可是比利牛斯山（欧洲西南部最大山脉）长度的两倍啊！正是这座山脊赋予了伊阿佩托斯那怪异的胡桃形状。一些科学家认为，这座山脊是地质构造地貌，是由伊阿佩托斯在遥远过去的快速旋转造成的。但也有一些科学家相信，伊阿佩托斯的一颗亚卫星被撞碎，残骸散落在伊阿佩托斯表面，其中一块大残骸就是今天的托莱多山脊。

只要发射探测器到达伊阿佩托斯的表面，就能够揭示托莱多山脊的组成、年龄和多孔性。如果这座山脊的确是亚卫星的残骸，其组成就可能与伊阿佩托斯的其余部分有差异。迄今为止，托莱多山脊的起源仍是一个未解之谜。

考虑到伊阿佩托斯的表面重力还不到地球的1/40，攀登托莱多山脊的最高峰应该会像散步一般容易。要是未来真的能开通伊阿佩托斯之旅，那将其乐无穷——站在伊阿佩托斯表面观赏土星和土星环，将是何等的壮景！

破解土卫八双色之谜

伊阿佩托斯（土卫八）是土星的第三大卫星和太阳系中的第11大卫星。它的直径、密度、质量分别是地球的大约42%、32.5%、2.5%。

意大利天文学家卡西尼在17世纪注意到，他只能在土星的西侧看见伊阿佩托斯，而从未在东侧看见过它。他正确地推测出伊阿佩托斯被锁定在与土星同步的状态，而且前者的一面比另一面暗。事实上，这颗土卫的“后面”比“前面”明亮大约10倍。那为什么会这样呢？

卡西尼于1671年发现的伊阿佩托斯双色之谜，直到2009年才被破解。运用“卡西尼号”飞船的探测数据，科学家证实了一种较早的理论：很可能来自于另一颗土卫——土卫九福柏的尘埃，在伊阿佩托斯环绕土星的过程中坠落在了它的前面。这就像自行车赛选手戴着头盔骑车时，苍蝇只会落在头盔前面而不是后面。

不过，伊阿佩托斯的表面特征（包括暗区）为什么会一直延伸到赤道后面，这并不能用尘埃沉积来全面解释。科学家指出，这在很大程度上与伊阿佩托斯的绕轴自转有关。伊阿佩托斯自转一圈历时长达80个地球日，这颗土卫上的一个“中午”就相当于地球上的几个星期。如此缓慢的自转，使得遥远的太阳能够把被暗色尘埃覆盖的区域加热到令水冰气化的程度。蒸汽向别处迁移，到达较低温区域后重新冻结成冰。失去冰的区域变暗，得到冰的区域则变亮。当然，这一过程极为漫长，直到伊阿佩托斯变成为一颗“黑白双煞”。

目的地之五

妊神星

地点：柯伊伯带

描述：一颗形状古怪的矮行星，它的轨道在海王星之外。

表面温度只有-220℃的妊神星，是太阳系中温度最低的天体之一。妊神星的长度是宽度的两倍，这颗椭圆“巨石”上的一天的长度还不到4小时。妊神星的长轴长度是1960千米，几乎是冥王星直径的两倍。妊神星也是柯伊伯带“居民”中个头最大者之一。柯伊伯带是比海王星还远的一个太空区域，由类似小行星的天体构成，其中绝大多数天体由甲烷冰、氨冰和水冰组成。妊神星与众不同之处在于它主要由致密的岩石构成，有一层薄冰壳，表面还有一大片发红、富含矿物质的区域。

科学家相信，妊神星的个头在遥远的过去还要大得多，但在外太阳系中遭遇一场规模巨大的碰撞后，它失去了自己的大部分冰地幔层。事实上，科学家发现了一大家族较小的柯伊伯带天体，它们与妊神星共享物理和轨道特性，因而很可能是那次碰撞的残留物。

妊神星甚至还有两颗卫星。对妊神星的造访无疑将让我们一瞥太阳系形成之初的暴烈。

柯伊伯带天体

柯伊伯带是在太阳系行星轨道之外的一片区域，从海王星轨道（距离太阳30个天文单位，地球与太阳之间的平均距离是1个天文单位，约为1.496亿千米）延伸到距离太阳50个天文单位。它和小行星带相似，但宽度是小行星带的20倍，质量是小行星带的20～200倍。与小行星带一样，它也主要由小天体组成，是来自太阳系形成时期的残留物。不过，大多数小行星主要由岩石和金属构成，柯伊伯带天体却主要由冻结的挥发物（称为“冰”）例如甲烷、氨和水构成。柯伊伯带的主带（也称传统柯伊伯带）是至少3颗矮行星——冥王星、妊神星和鸟神星的发源地。太阳系中的一些卫星例如海卫一特里同以及土卫九福柏，也被相信起源于这片地带。

自1992年被发现以来，柯伊伯带已知的天体数量已经超过1000颗。科学家还相信，直径超过100千米的柯伊伯带天体的实际数量应该超过10万颗。柯伊伯带曾被认为是周期性彗星（轨道周期不到200年的彗星）的主要“仓库”，但近年来的研究发现传统柯伊伯带很稳定，彗星的真正起源地是离散盘——由45亿年前海王星向外迁移所造成的一个活跃地带。离散盘天体如厄里斯星等的轨道极度偏离正圆，它们甚至会飞到距离太阳100个天文单位的遥远地方。

不应把柯伊伯带和假想中的奥尔特云混淆，后者比柯伊伯带遥远上千倍。柯伊伯带天体、离散盘天体，以及潜在的奥尔特云天体，一起被称作海王星外天体。冥王星是已知最大的柯伊伯带天体，也是已知第二大的海王星外天体，其大小仅次于厄里斯星。冥王星原来被看作是一颗行星，但它的柯伊伯带天体地位导致它在2006年被重新分类为矮行星。冥王星的组成与其他许多柯伊伯带天体相似，它的轨道周期也与其他一大批柯伊伯带天体相似。为了纪念冥王星，目前公认的4颗海王星轨道外的天体被合称为 “类冥天体”。

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