《行星》The Planets ,是BBC於2019年上映的一部講述太陽系行星的紀錄片。
紀錄片的英國版本,由Brian Cox教授講解演示,而其美國版本,由Zachary Quinto教授展示。其初次放映,是2019年5月28日在BBC 2臺播出。
幾十年來,人類已經用無人探測器造訪過太陽系的全部行星,對於這些行星的認識,邁上了一個新的臺階,就連曾經的9大行星的說法,都已經更改成了8大行星。實際上在20年前的1999年,BBC就已經上映過一部同名的紀錄片。
2019年的《行星》,可以幫助我們更新對太陽系的認識。
Cox教授,結合地球上相應的地表景觀和自然現象,輔以震撼精美的特效,帶領觀眾去理解和認識發生在遙遠異星的美景和奇蹟,以及他們的過去、現在和未來。
閒話不多說,我們就一起來看看,這部引人入勝的紀錄片吧!
這部紀錄片,國內可以在騰訊視頻上找到,但只有VIP可以觀看全部五集,遊客只能觀看第一集的低畫質版。古人云,不充錢你怎麼變強?說罷,筆者露出了貧窮的表情。
(劇透預警)
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第一集:陽光燦爛的日子:類地行星
第一集的英文名,叫做A Moment in the Sun: The Terrestrial Planets。這個名字一語雙關,既是指太陽系的四顆類地行星距離太陽較近,又有全盛的繁榮時期的意味在裡面。
四顆類地行星距離太陽相對來說很近,因此他們的興衰,與太陽的發展變化密切相關。
我們都知道,太陽系有四顆類地行星(terrestrial planet),分別是水星、金星、地球和火星。那就有一個疑問,既然他們被稱為是類地行星,為何卻並不像地球一樣,發展出了生命?
圖註:恆星的宜居帶,太陽是從左側上到下的第二個
一個簡單的答案是所謂的宜居帶。但是這樣的答案,太過強調地球命運的巧合,是一種靜止的,而非運動的科學觀念,作為馬克思主義的繼承人的我們,不應該簡簡單單就去接受這樣的解釋。
如今,那些前往遙遠異星的探測器,給我們帶回了寶貴的物理、化學信息,我們得以深入解讀這些星球的發展,進而回答這樣一個終極的問題——
為什麼地球如此獨特?
那就要從地球的兄弟姐妹們講起了。
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一、水星
Cox教授,操著獨特的口音——具體來說就是所有g結尾的單詞都會把g讀出來——漫步在一片乾旱荒蕪的土地上,向我們講述水星的故事。
水星是一個古怪的地方,它的軌道很不圓潤,而是一個橢圓——遠日點達到69,816,900 km,近日點則只有46,001,200 km。此外,她的公轉周期和自轉周期存在共振現象,每公轉兩圈,會精確地自轉三圈。從水星地表來看,公轉一圈,太陽在天上就移動了180度,也就是一個白天。這就能得出,水星的一天,相當於水星的兩年。
這使得水星非常適合用來修仙——不管是白天還是黑夜,都很長,每個水星太陽日,長達176個地球日。
如果你在水星地表赤道附近散步(假如你沒有被曬死),只要保持每小時大約3.6公裡左右的速度(這是很慢的步行速度了),一直向西走,太陽就會始終高懸在天空中的同一個位置,永不落下。
過去,我們認為,每一顆行星,在什麼地方誕生,就會永遠維持那個軌道。但是2004年8月3日發射的信使號(MESSENGER)水星探測器——第一個進入水星環繞軌道的人造飛行器——給了我們不一樣的證據。
水星是一個很難去的地方,具體的描述讀者可以參看筆者過去的文章——所以信使號一次飛掠地球,兩次飛掠金星,三次飛掠水星,才終於實現充足的減速,在2011年3月18日進入水星環繞軌道。
可能修仙,就是需要渡劫(引力彈弓)吧。
進入軌道之後信使號對水星進行了一系列細緻的測量,包括重力和成分等。
Cox教授講述了兩個重大的發現——
第一,信使號發現,整個水星,有一個非常大的核。水星表面700公裡以下,整個水星55%的體積,都是其「水核」。這意味著,曾經有一種,目前還不明確的機質,剝去了水星的表面。
第二,信使號分析了水星表面的成分,探測到了很多的比如硫和鉀這樣的揮發成分。這些成分的佔比超出了科學家過去的推算。揮發分,顧名思義,很容易揮發,因此一般認為,在太陽系內層,揮發分比較少,而在太陽系外層那些冰凍的星球上,揮發分比較多。
水星可是太陽系最內層的行星了,居然揮發分含量很高?
綜合上面這兩點,科學家推測,也許水星剛剛誕生的時候,軌道並不在現在的地方。
按照水星當前探測到的揮發分含量,水星誕生的地方,應該大致位於火星目前的軌道附近。火星軌道附近,曾經有很多很多的行星「胚胎」,這些胚胎互相碰撞,於混亂中孕育新的世界。在很多很多年以前——也許是四十多億年前——一次偶然的,但是猛烈的碰撞,將水星推離了原有的軌道,後來漸漸進入了現在的軌道。
在這次碰撞中,水星被剝離了大部分的地殼。
圖註:看著都覺得好疼。
但是Cox教授說,這樣的假說也存在致命的缺陷。那就是,碰撞的過程,無論怎麼想,都是一個劇烈釋放能量的過程。在這樣的過程中,如何才能保證揮發分不被蒸發掉呢?也許,需要一個「恰到好處」的碰撞,恰到好處地保留了揮發分吧。
如果你有什麼想法,也可以在評論區聊聊~
激烈的碰撞導致地殼缺失,過於靠近太陽導致地表溫度很高,質量太小導致幾乎沒有大氣層,繼而導致晝夜溫差巨大……等等等等的因素,使得水星不具有孕育生命的可能。
水星沐浴在最燦爛的陽光之下,但是已經被這燦爛的陽光,烤乾了。
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二、金星
金星,我們中國人也把她叫做啟明星,長庚星,太白星,這是因為金星是夜空中最亮的那顆星(如果不考慮月球的話),可以認為是自帶BGM的行星。
金星是個神奇的地方,雖然很亮,也很近,但是如果你用望遠鏡去看她,只能看到厚重的雲層,卻完全無法看到其表面。曾經的人們認為那裡是一個生機勃勃的天堂,有著叢林、湖泊,甚至還有著豐富的動物!所以在人類籌備第一次登陸金星的航天任務時,曾經考慮到了濺落在水面的情況。
之前在《如何優雅地造訪金星》的文章裡,我也曾講過,前蘇聯的前幾顆探測器,甚至使用白糖,作為著陸器的填縫劑,以便能在水中溶解,打開著陸器的保護鎖。
但是真實情況不是這樣,一次次的科學探測,漸漸揭露出金星的真實面目。
圖註:前蘇聯金星13號著陸器進入金星大氣層的模擬動畫
這裡的天空,被硫酸和鹽酸的濃雲遮蔽,大氣壓可以在瞬間將一輛坦克壓成紙片,溫度則可以瞬間融化金屬。這裡不是天堂,倒反而像是地獄的圖景。
圖註:金星13號最後的下降階段,切斷主降落傘以防止下落過慢
之前的探測器,有的甚至還沒到達地面,就已經完全損壞,失去聯絡;有的沒預想到大氣層如此稠密,降落傘過於高效,以至於電量耗盡,都還沒落到金星表面。
金星13號(Venera-13)在金星表面存活了127分鐘,在過熱損壞之前,傳回了寶貴的數據,我們才知道,原來金星的地表溫度,達到457攝氏度,大氣壓達到89倍地球標準大氣壓,大氣中96.5%都是二氧化碳。
這溫度,比水星地表,赤道日下點的溫度還要高!
但是本不應該這樣的,這一切,應該歸因為,金星失控的溫室效應。
說到溫室效應大家先不要激動,地球上也有溫室效應,但是目前並沒有失控。如果不是溫室效應保護我們,地球的平均溫度應該是零下18攝氏度左右。而現在,我們的平均溫度大約是零上14攝氏度左右,明顯是溫室效應,保護了地球上大部分生命的繁衍生息。
但是金星不一樣了。在44億年前,太陽系還很年輕,金星也很年輕的時候,這裡可能充滿了液態水,平均溫度大約在20攝氏度左右,就像是宜人的春天。
好景不長,年輕的太陽漸漸進入壯年,散發出遠多於過去的光和熱。這些光和熱,被金星的溫室效應困死在金星內部。強力的溫室效應氣體——水蒸氣,無法變成雨,落回地面,而是長期囤積在金星的空氣中。於是溫室效應越發強烈——直到失控。
於是海枯石爛。
於是今天的金星,變成了地獄,變成了太陽系最酷熱的行星。
就算金星曾經出現過低級的生命,那短暫的,陽光燦爛的日子,也一去不復返了。「金星人」,再也沒有進化出來的可能了。
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三、火星
火星是地球的「姐妹」,二者在很多方面都非常相似。加上離得又比較近,所以是人類探測最深入的,除地球之外的行星。
上面說到,太陽光和熱的增長,破壞了金星的水循環平衡,導致了失控溫室效應。但是太陽光和熱的增長,給火星帶來了機遇。
圖註:也許是35億年前的火星。
好奇號(Curiosity)火星車,於2012年8月6日著陸火星。出於好奇心,他發現了很多火星表面曾經存在水的跡象,一些火星軌道上的探測器,也用種種方法證明了水曾經的存在——甚至在火星兩極,固態水直到今天依然大量存在著。因此關於火星表面有沒有水這個問題,科學家基本上可以確定——曾經是有液態水的,如今,也依然有冰存在。
圖註:好奇號火星車的自拍。用於自拍的機械臂被NASA給PS掉了
但是火星太小了,只有0.107個地球質量,其引力不足以保留較厚的大氣層。而且小的質量和體積,導致其內核很快就冷卻,不再能產生內生的磁場,不像地球這樣可以通過磁層來抵禦太陽風。於是來自太陽風的高能粒子,將火星大氣層離子不斷電離、加速,使其不斷逃逸。水的重要成份——氫原子是最輕的原子,最容易逃逸。因此,火星的大氣層不斷變薄——尤其致命的是,那些從地面蒸發的水蒸氣,很多將不再回到地面,而是被解離之後,逃逸到外太空去了。
於是,在迎來燦爛的陽光,並因此引發了全太陽系最大的洪水,創造了全太陽系最大落差的瀑布之後(這些都是目前的推測),火星,便再次沉默。
陽光依然燦爛,可是陽光下那個臉紅紅的孩子,寂寂無聲。
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四、泰坦
泰坦?不是神話傳說裡那個泰坦,而是根據神話傳說命名的,土衛六:泰坦。
土衛六是太陽系眾多行星的衛星中,第二大的,比水星還大一點,不過比水星輕40%。
土衛六最引人注目的地方,在於其具備非常緻密的大氣層,表面大氣壓達到1.45個標準大氣壓。更具體的情況,讀者可以翻一翻公眾號過去的文章:《滅霸同款土豆試吃指南》。
按照前面說過的,太陽在變得越來越熱。實際上,根據主序星的生命軌跡,在大約50億年以後,我們的太陽會進入老年,變成一顆紅巨星,並開始劇烈膨脹,吞沒水星、金星、地球。到那時,可能火星還能在太陽外面苟延殘喘,但是也會變成熔巖煉獄。
然而到了那個時候,由於太陽體積的極度膨脹,外層行星及其衛星,接收到的太陽熱能,會不斷增加。Cox教授認為,那個時候,太陽也許能將這些冰封的世界解凍,變成生命的天堂。
Titan,作為目前唯一一顆有著濃厚大氣的衛星,在這樣的未來,被寄予了厚望。
在當下,土衛六的地表溫度,僅有零下179攝氏度,說是冰天雪地,都有點熱了。在這裡,甲烷代替水,成為了循環的主角。
2005年1月14日,卡西尼-惠更斯號探測器分離,惠更斯號探針被釋放,進入土衛六的大氣層。
惠更斯號穿越了這濃濃的大氣層,在划過大氣層的時候,拍下了這樣的畫面:
圖註:惠更斯號降落時拍下的畫面
沒看明白?
這是一座,河網密布的山峰!
河流?沒錯!在土衛六上,甲烷會以液態穩定存在,並形成類似於地球上水的循環,蒸騰上天,再飄落成雨,然後匯聚成河,奔向湖泊和大海。
Cox教授說,根據計算和分析,這些山峰,其實是富含水冰的冰山。但是在土衛六上,水冰,充當了地球上巖石的地位。
圖註:惠更斯號拍攝到的土衛六上的卵石,只有流體的衝刷才會磨圓卵石。
兩年後,卡西尼號探測器再次造訪土衛六,拍下了複數個的湖泊。這些湖泊的邊緣,有明顯的液體侵蝕的痕跡。
不同的是,因為這些湖泊中的液體,是甲烷,不導電,而非地球上導電的水溶液,所以在雷達上的圖案截然相反。但是科學家還是可以判斷出——這就是湖泊。
等到數十億年之後,太陽變熱,甲烷蒸發,原來保存在土衛六高山和深谷中的,凝固成石頭的水,就會噴薄而出,配合著甲烷等生命必不可少的基本有機分子,開始新的生命的演化。
那也許又是一個,陽光燦爛的春天。
但那,也是數十億年之後的事情了。
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我們看到,在這燦爛的陽光下,水星因為陽光過於燦爛而枯萎,金星陽光燦爛的日子已經逝去,而火星無力承受陽光,而衰竭。至於土衛六,他的太陽還遠未升起。
只有地球,在無數個歷史的分岔口中一路走下來,有挫折也有磨難,但終究依然在燦爛的陽光下,繁衍出複雜、多彩的生命。
我們生於一場整個星空下最奇蹟般的幸運,因此更應該通過認識其他星球,而更珍惜這份幸運,而不是心安理得,揮霍她,破壞她,辜負她。
更進一步的,我們知道我們能存在於此時此地,看似是宿命的必然,實際上卻是無數客觀科學現象,在概率上堆積起來的偶然。這種概率的,而非必然的事件,提醒我們,在這漫天的星空中,總會有著同樣接受了相似幸運的,生命的伴侶,等待我們去發現——
我們一定,並不孤獨。
而這,就是《行星》第一集告訴我們的故事。
(小編收回了深邃憂傷的視線,表情逐漸變得逗逼。)
還不快去看!
美編:桃之夭
校對:陶 琴