我们先来了解地球亿万年来的家园——太阳系中那些和地球一样由岩石组成的“行星兄弟”。
位于太阳系最中心的星球就是太阳系中质量最大、体积最大的太阳。太阳的质量占太阳系中所有天体总质量的99%以上。不仅如此,太阳的体积也堪称这个大家庭中的巨无霸,它的半径几乎是地球半径的110倍。假设把无数个像地球一样大小的玻璃球塞进太阳,可以放入超过一百万个玻璃球。这样一个有着巨大质量的天体,会产生极强的引力场,将太阳系中其他的天体牢牢地束缚在它的引力之下。与此同时,太阳主要由氢和氦组成,它的内部在不断发生核聚变,由此产生的热量源源不断地向外辐射,为冰冷的宇宙一角提供了温度。
太阳系包括太阳、水星、金星、地球、火星、小行星带、木星、土星、天王星、海王星、柯伊伯带和更远的奥尔特云。因为水星、金星、地球和火星的主要成分都是岩石,有着坚硬的表面,所以被统称为“类地行星”。
从距离上看,离太阳最近的行星是水星。它与太阳的距离大约是地球与太阳距离的三分之一(近日点)到二分之一(远日点)。从体积上看,水星是太阳系八大行星中最小的一颗,体积大约是地球体积的十八分之一,质量不到地球的百分之六。
水星的轨道距离太阳很近,从地球上看,它似乎总是与太阳同升同落。由于太阳在白天实在太亮,所以我们用肉眼观察水星时,只有在早晨太阳刚刚升起,或傍晚太阳即将落到地平线之下时,才能在太阳附近看到它。水星的表面是由岩石构成的,目前在水星上并没有发现液态水。
由于水星距离太阳太近,所以它朝向太阳的一面的地表温度可以达到430摄氏度,但背向太阳的一面却低至零下180摄氏度。由于自转的原因,水星表面总会被太阳光轮换灼烧。高温下,液态水根本无法在水星表面存在。不仅如此,水星还是太阳系中唯一一颗没有大气层的行星。由于缺少大气层,陨石下落也就不会受到任何阻碍。这些撞击使得水星表面就像月球一样,布满了大大小小的环形山。
在水星的北极,那深深的陨石坑底终日不见阳光,科学家们认为那里极有可能存在着固态水——冰。
与水星相邻的是被人们称为“地球的孪生姐妹”的金星。
金星与地球无论在体积、质量,还是构成成分上都非常相似。作为地球的邻居,金星与太阳的距离大约是地球与太阳距离的三分之二。尽管金星比水星距离太阳更远,但金星地表的平均温度却是八大行星中最高的,可达475摄氏度。在这个温度下,水很难以液态形式存在。金星表面覆盖着厚厚的大气,但与地球大气中富含氮气与氧气不同,金星上大气的主要成分是二氧化碳。不仅如此,科学家们发现在金星大气中也能看到云层,但构成这些云层的成分以硫酸为主。虽然我们在夜空中可以很容易看到这颗被古人称作“启明星”的行星,但在硫酸云的遮挡下,我们无法利用望远镜直接观测到金星的地表。
●不同于水星,从地球观察金星,会发现金星表面覆盖着厚厚的大气和云层。由于可见光无法穿透这些云层,所以我们无法直接观测到金星的地貌。
●苏联的金星14号探测器在穿过金星大气着陆后拍摄到的金星表面照片。这台探测器在金星表面恶劣的环境中仅“存活”了两个小时就宣布失灵,但在这两个小时里它仍获得了金星表面的大量宝贵数据。
由于金星大气温度高、气压强,再加上硫酸雨的影响,迄今为止,国际上只有四台来自苏联的太空飞船成功着陆并拍摄到了金星的表面。
挨着金星的就是地球了。地球同水星和金星相似,其表面由岩石构成。在地球岩石表面上方,是我们赖以生存的大气。大气中富含动物呼吸所需要的氧气、植物光合作用所依托的二氧化碳、参与动植物生态循环的氮气。不仅如此,地球与太阳的距离再加上大气对太阳能量的吸收与缓慢释放,使得地球表面的温度可以保证液态水的存在,恰好适宜生存。当今,天文学家的一个重要研究方向就是在太空中寻找类似地球和太阳这样的组成关系的类地行星系统。
●地球
挨着地球的下一颗行星是火星。
这颗红色星球的体积约是地球的八分之一,质量是地球的九分之一左右,公转轨道的平均半径大约是地球公转轨道半径的1.5倍。火星上存在着大气,大气的主要成分是二氧化碳。但与金星那厚厚的大气相比,火星的大气不仅稀薄而且寒冷。火星表面的平均温度仅为零下55摄氏度左右。虽然温度很低,但科学家们对这颗距离地球近且没有金星那样极端环境的星球充满兴趣,一个主要原因就在于火星表面有疑似大量水体存在的地形遗迹。科学家们怀疑,在数十亿年以前,火星表面存在着大量的液态水,这些液态水因为某些尚未确定的原因从火星表面消失了。但在火星土壤下面可能隐藏着大量的水冰,这极有可能为将来人类探索火星提供足够的水源。随着中国“天问一号”携带着“祝融号”火星车成功抵达火星,对于中国科学家而言,不仅探索火星成为可能,而且有机会实现前所未有的科学发现和突破。
●(左图)火星和火星表面最显著的特征是“水手峡谷”,即在火星赤道附近从西侧一直延伸到东侧的大裂谷。“水手峡谷”周围有丰富且复杂的河道系统。(右图)火星表面山坡上疑似有水流冲刷形成的痕迹(延伸向下的黑色线条)。
类地行星 类地行星最主要的特点为地壳和地球一样,都是由岩石构成的。它们的中心有一个由铁或者铁镍合金组成的金属核心。核心外面包围着由硅酸盐组成的地幔。它们与不以岩石或其他固体为主要成分的类木行星不同。