太阳系新貌：揭秘行星之谜

1957年10月4日，第一颗人造地球卫星发射成功，开辟了人类探测太阳系的新时代。1959年前苏联宇宙飞船绕月飞行，开始了现代太阳系天体表面的研究。它拍摄了月球背面照片，第一次把月球的另一面展示在人们面前。1962年12月14日，美国“水手2号”到达金星附近，揭开了行星近距离探测的新篇章。从那时起，行星探测器纷纷升上天空。至今，对金星作近距离空间考察的探测器已达30个，有一个探测器测量了水星的地形；17个探测器飞到火星附近；测量地球和月亮的探测器就更多了。美国还先后发射了“先锋”10号、11号和“旅行者”1号、2号考察外行星。截至1989年8月25日“旅行者2号”飞近海王星，太阳系的九大行星已有八个被行星探测器考察过了。目前，太阳系的4个内行星表面状况已初步了解，一大批卫星的地形也现端倪。行星探测器向地球传回成千上万张照片和考察数据，为我们描绘出太阳系天体的一些新貌。

本世纪50年代以来，人造卫星和向月飞行的航天器，开辟了观测地球的新途径。同步卫星在离地面36000公里高空，拍摄到清晰的地球照片。最为精彩的是“阿波罗17号”在向月球飞行中所拍摄的地球照片。只见蓝色的地球，上面海洋陆地都轮廓分明，浩浩苍穹，地球出现在天上。

过去，人们认为地球的形状是个圆球或像个橘子。通过人造卫星的观测，发现地球是一个不规则的球体，赤道以南比赤道以北高7．6米，南极高地心距离比北极短15．2米。地球的形状像个梨，梨柄在北极；梨底在南极。在60年代，空间探测器还发现，由于太阳风的影响，地球磁场被压缩成一个彗星状的区域（磁层），在这个区域里，有两条高能带电粒子的辐射带——范艾伦带。

1969年7月21日，美国的“阿波罗11号”宇宙飞船把第一批宇航员送上了月球，实现了人类登月的夙愿。宇航员利用带去的月球车，在月面上进行了多学科的考察，收集到270多千克月岩和土壤的样品。通过分析这些样品，发现月岩的化学成分与地球岩石基本相似，没有发现可生存的月球有机物，也不存在古微生物的证据。在月球上还发现有地震那样的月震，但月震很弱，最大的月震只有1～2级。通过测定月球的放射性元素，得知月球和地球同龄，它们都有46亿岁了。

空间探测结果告诉我们，月球已不是唯一布满环形山的天体了。水星、金星、火星的表面都很像月球，环形山星罗棋布，既有高山，也有平原。火星上的奥林匹斯火山口，是太阳系中最大的火山口，直径为600多公里。探测器发回的信息告诉我们，土卫四和土卫五上的环形山，多得与月球不相上下。

金星探测器为我们描述了金星风光：金星天空（云）是橙黄色的，金星的大部分表面都覆盖着一层“浮土”。金星表面的温度是460℃左右，气压约为地球的90倍。在金星上，既有山脉也有峡谷，一条2000多公里长的大裂缝，自南向北穿过金星赤道，裂缝最深的地方有2900米左右。这是目前在太阳系天体上发现的一条最大的裂缝。

金星上空闪电频繁，每分钟达20多次，有一次竟持续了15分钟。土星的大气中也常常是电光闪闪，雷声隆隆，“旅行者2号”曾记录到数千次威力比地球上强烈数万倍的闪电。(www.xing528.com)

自从1877年意大利天文学家斯基帕雷利提出火星运河以来，火星上的水一直为人们所关注。1973年，美国天文学家休古宁注意到火星赤道以南的“太阳湖”地区异常明亮，他认为是有水存在。后来“海盗号”飞船发现那里上空的水蒸气也比别的地方丰富。经天文学家们研究，并从该地区的雷达探测发现，在一个直径为300～500公里地带，雷达回波随季节而变化，这也是水的特征。“水手号”还发现火星表面有干涸的河床。科学家们认为，火星表面虽然现在没有水，但在古代却存在过海洋。

在对太阳系行星研究中，进度较大的是火山。1979年3月，“旅行者1号”发现木卫一上至少有8座活火山活动，其中有一座正以每小时1600公里的速度喷发着气体和固体物质，喷发物的高度达480公里。以后又发现木卫二和海卫一有活火山活动。除活火山外，在太阳系固体行星表面上复杂的地形形成过程中，火山起着相当重要的作用。

本世纪上半叶，除了地球磁场外，其他行星是否存在磁场，是行星物理学研究的一个新课题。20多年来，大量空间飞行器携带着磁场计、太阳风粒子谱仪和带电粒子望远镜飞到行星附近进行近距离的直接探测。现在，除冥王星外，其他八大行星都被宇宙飞船考察过了。这些空间飞行器发回地球的数据表明，地球、木星、土星都具有极强的磁场；水星的磁场较地球、木星、土星的弱一些；金星的磁场比地球弱得多；火星存在磁场，但有无固有磁场目前尚无定论。此外，“旅行者2号”在天王星和海王星附近也进行了磁场测量，结果表明这两颗大行星都有磁场存在。行星存在磁场，磁场与行星周围运动物质相互作用，便可以形成一种特殊区域——磁层。磁层中有等粒子体套、尖点、等离子体片、辐射带和等粒子体层等。地球磁层里有内外两个辐射带，分别由质子和电子组成。空间飞行器发回的数据表明，水星、木星、土星都具有磁层；金星和火星的磁层面目尚不很清楚；天王星和海王星也可能有磁层存在。

地球上有极光，其他行星上是否也有极光？过去有人认为木星上也会有极光，但探测了20多年，一直未发现。1979年，“旅行者1号”发现木星背着太阳的一面，有长达三万多公里的极光，在地球以外第一次探测到太阳系天体上的极光。

土星曾以它有光环缭绕而被称为最美丽的行星。土星光环是怎样组成的呢？1980年11月，“旅行者1号”在飞近土星时，对土星光环进行了“面对面”的考察。原来，土星光环平面内有100～1000条大小不等的环，环内还有环，很像唱片上的纹路。有些光环还像发辫那样互相扭结在一起，难解难分。土星光环是由无数颗大小不等的微粒组成的。

现在，土星已不是唯一有光环的行星了。1977年，美国、中国、印度、南非等国的天文学家在观测天王星掩恒星时，意外地发现天王星也有光环。1979年3月，“旅行者1号”考察木星时，发现木星也有一条宽达数千公里、厚约30公里的光环。1989年8月，“旅行者2号”飞到海王星附近探测时，发现海王星也存在光环。经研究，太阳系九大行星中，4个类木行星（木星、土星、天王星和海王星）均有光环结构；4个类地行星（水星、金星、地球和火星）则一颗都没有光环。冥王星离我们太远，它有没有环仍然是一个谜。1979年以后，宇宙飞船先后访问了土星，相继发现了土星的一些新卫星。现在发现土星共有23颗卫星，是太阳系中最大的一个家族。木星有16颗卫星，是第二大家族。“旅行者”1号和2号在行星际空间的大旅行，使地面基地观测已知的33颗太阳系天然卫星增加到66个，极大地丰富了人类关于太阳系天体的知识宝库。