【譯者之言:遙遠(yuǎn)的天體,人類難以涉足,因而無法取得這些天體的樣品,那科學(xué)家們又如何知道它們的成分呢?又是偉大的科學(xué)家牛頓,他的發(fā)現(xiàn)開啟了這項(xiàng)工作,為后來的科學(xué)家們提供了透視宇宙的神器?!?/p>
我和我親愛的妻子珍妮特,一直保持著一個老習(xí)慣,就是喜歡相互牽掛。我們幾乎天天廝守在一起,只有偶爾,其中一個會被迫獨(dú)自冒險(xiǎn),走進(jìn)外面廣闊的世界。即使就在公寓的兩端,我們都會變得不安,所以你可以很容易想象,這種分離會是多么的痛苦。
首先,預(yù)先就會有許多“這樣要小心,那樣要小心”的焦慮,這關(guān)系到瘋狂的交通、墜落的屋檐和可疑的旁觀者,等等。然后,不管我們誰到達(dá)了要去的地方,都會立即打電話報(bào)告平安。最后,還要對返回時(shí)間進(jìn)行精確估計(jì),我倆都清楚,擔(dān)心的機(jī)器什么時(shí)候會掛到高速擋。到目前為止,我不得不說,我們倆什么事都沒有發(fā)生過,但每一次新出行都是一次新的冒險(xiǎn)。
珍妮特特別擅長這一點(diǎn),她總是會設(shè)法在我準(zhǔn)備回家的半小時(shí)前,開始她的擔(dān)心。而我有時(shí)卻會失手,因?yàn)槲铱赡苷龄嫌谖业膶懽?,而發(fā)生這種情況時(shí),我通常是一臉懵逼,不知道具體時(shí)間。
星期一晚上,珍妮特經(jīng)常去她的精神分析研究所開會,并且總是在9點(diǎn)到9點(diǎn)15分之間回家。
又到了某個星期一,我正忙著處理文字,碰巧看了一下手表,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)是晚上10點(diǎn)了。珍妮特還沒有回來,而我已經(jīng)忘了這件事。我突然想到,現(xiàn)在是我最喜歡的電視節(jié)目之一“Newhart”開播的時(shí)候了,于是我打開了電視。
晚上10點(diǎn)05分,珍妮特回來了,她在研究所開會,出現(xiàn)了一些長時(shí)間的討論,所以回來晚了。她原本以為我會擔(dān)心得半死,并緊張地準(zhǔn)備向我道歉,但她發(fā)現(xiàn)我的眼睛盯在電視屏幕上,只是心不在焉地向她揮了揮手。
她毫不客氣地問道,“你難道不擔(dān)心嗎?”
當(dāng)然,我也是婚姻游戲中的老手了,所以我打死不承認(rèn)自己忘記了時(shí)間。我大為光火地回答說,“當(dāng)然擔(dān)心,我很擔(dān)心,非常擔(dān)心,極度擔(dān)心。”
“那你打算怎么辦呢?””她想知道。
“我本打算給學(xué)院打電話,問問你在哪里,如果你還在那里,我會去接你?!?/p>
她又繼續(xù)問,“那你打算什么時(shí)候打電話呢?”
我指著電視說,“Newhart一結(jié)束就打?!?/p>
還好,珍妮特挺幽默,她突然大笑起來,說她很高興,終于認(rèn)清了她在我心目中的位置。
好吧,在前面的兩篇短文之后,我仍然試圖將太陽納入我的寫作計(jì)劃中,所以讓我們繼續(xù)。
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正如我在前兩篇短文中所解釋的那樣,亞利士多特認(rèn)為,太陽和所有其他天體,都是由與構(gòu)成地球完全不同的材料構(gòu)成的,近兩千年來,學(xué)者們也一直跟隨著他提出的這種想法。
直到1609年,這種大家長期持有的觀點(diǎn)才開始動搖。那一年,伽利略(1564-1642年)首次將望遠(yuǎn)鏡指向天空,在觀察月亮?xí)r,他看到了環(huán)形山、山脈和看上去像海洋的世界。簡而言之,月球的外表與地球非常相似。
此外,當(dāng)其他天文學(xué)家也開始使用望遠(yuǎn)鏡時(shí),他們發(fā)現(xiàn)行星都顯示出圓盤狀,而不只是光點(diǎn),因此它們也應(yīng)該是像地球一樣的世界。它們像地球一樣繞著它們的軸旋轉(zhuǎn)。一些行星還顯示了帶有大氣和云的清晰證據(jù),火星還帶有極冠冰帽,等等。
研究的行星越多,就越發(fā)現(xiàn)它們總會在某些方與地球相似,如果它們有地球一般的外觀,難道它們就不可能有地球的一般化學(xué)成分嗎?然而,外表相似的論點(diǎn)很有趣,但這并不是證據(jù)。
不過,其他類型的相似性又出現(xiàn)了。艾薩克·牛頓(Isaac Newton)(1642-1727年)在1687年發(fā)表了他的萬有引力理論,并明確地表示,行星與地球物體受到的引力是一樣。他甚至認(rèn)為這些引力是普遍存在的,支配著宇宙中的每個物體。如果地球物體和天體受同樣的自然法則約束,它們不就應(yīng)該由相同的物質(zhì)組成嗎?
首先,牛頓的觀點(diǎn)也有其局限性,他可以說萬有引力定律是具有普遍性的,但他只能將其應(yīng)用于構(gòu)成太陽系的物體??梢钥隙ǖ氖牵谂nD時(shí)代,除了天空中那些不重要的背景恒星粉末外,太陽系被認(rèn)為組成了整個宇宙。
到了1793年,德國出生的英國天文學(xué)家威廉·赫歇爾(William Herschel)(1738-1822年)已經(jīng)證明有雙星相互環(huán)繞。這些環(huán)繞的恒星正好符合牛頓的萬有引力理論,從那時(shí)起,毫無疑問,萬有引力(以及其他自然規(guī)律)就開始被認(rèn)為是具有普遍性的了。
然而,即使宇宙中的一切事物都遵循相同的自然規(guī)律,這并不一定就能證明,宇宙中所有的物體都是由相同的基本材料構(gòu)成的。象牙臺球和塑料臺球可能遵循相同的運(yùn)動規(guī)律,可能具有相同的彈性、硬度,但這并不能證明象牙和塑料是相同的材料。
我們真正能夠確定太陽等天體的化學(xué)性質(zhì)的唯一方法,似乎應(yīng)該是,真正獲得每個天體的一小片材料,并進(jìn)行化學(xué)分析。所以,1835年,奧古斯特·孔特(Auguste Comte)認(rèn)為,恒星的化學(xué)成分,是那種永遠(yuǎn)無法獲得的信息科學(xué)的一個示例(正如我在上一篇短文的最后所說的),這就不足為奇了。
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但有些東西確實(shí)從恒星,尤其是從太陽抵達(dá)了我們。這個事實(shí)人類一開始就知道了, 我們的祖先進(jìn)化出了一個足夠大的大腦,使他們能夠?qū)χ車挠钪娉錆M好奇。光來自我們能看到的所有天體,但大多是來自太陽。
那么,問題是,光是否能告訴我們,有關(guān)太陽的什么東西呢?
如果光是均勻的、無定形的、不變的,無論它的源頭在哪里,它都不會給我們提供任何信息,對于了解它的源頭的性質(zhì)也是毫無用處的。
1665年,牛頓證明光不是均勻的,也不是沒有定形的。它是不同顏色的混合物,當(dāng)通過玻璃棱鏡時(shí),可以擴(kuò)散成各種顏色:紅色、橙色、黃色、綠色、藍(lán)色、紫色,每一種顏色都逐漸隱入下一種顏色。
光通過玻璃,明顯發(fā)生了不同程度的彎曲(即“受到折射”)。其屬性上的不同,可能會帶來不同的折射率,但這還只是一種推測。直到1801年,英國物理學(xué)家,托馬斯·楊(Thomas Young)(1773-1829年),證明光是一種波的現(xiàn)象,他甚至還證明,這些波的波長很短,不到百萬分之一米。那么,普通的光(比如說,來自太陽的光)就可能是一種不同波長的光波的混合物。玻璃棱鏡將它們區(qū)分出來,每一種光線被折射的量取決于其波長;波長越短,折射率就越大。這樣,有序排列的波長就構(gòu)成了光譜,從最長的可見紅色光光波到最短的可見紫色光光波,不同的波長組與視網(wǎng)膜中的色素發(fā)生不同的反應(yīng),從而產(chǎn)生了大腦中顏色的概念。
關(guān)于光波的性質(zhì)還存在一些問題。已知的有兩種波。一種是像聲音中的那種波,波在移動方向上交替壓縮和釋放(“縱波”)。也有出現(xiàn)在擾動水面上的那種波,波與移動方向成直角上下移動(“橫波”)。
1814年,法國物理學(xué)家奧古斯汀·讓·菲涅爾(Augustin Jean Fresnel)(1788-1827年)證明了光波是橫波。
那么這對我們有什么幫助呢?太陽發(fā)出大量的微小橫波的混合物,帶有各種可能的波長,并且我們可以把它們分開,按順序排列,但我們又如何從此處穿越到化學(xué)成分呢?我懷疑,在菲涅爾時(shí)代,是否會有人思考過這么一個跨界的問題。畢竟,它們之間似乎沒有任何聯(lián)系。
還是在1814年,德國眼鏡師約瑟夫·馮·弗勞恩霍夫(Joseph von Fraunhofer)(1787-1826年),經(jīng)常用到透鏡、棱鏡等等。他是當(dāng)時(shí)最好的眼鏡師,他必須精確地知道,所使用的玻璃的折射能力。他通過讓陽光穿過棱鏡,形成光譜,對棱鏡進(jìn)行測試。
然而,他得到的光譜并不是連續(xù)的。它被狹窄的黑暗區(qū)域打斷了。在陽光中,到處可見缺少一些波長的光,留下了黑暗的區(qū)域。
關(guān)于為什么這些黑暗區(qū)域以前從來沒有被注意到,還有一個小小的疑問。有些人認(rèn)為,牛頓在使用棱鏡生成第一個光譜時(shí),就應(yīng)該注意到了它們。1802年,英國化學(xué)家威廉·海德·沃拉斯頓(William Hyde Wollaston)(1766-1828年)也看到了一些黑暗區(qū)域,但他一點(diǎn)都沒重視這個問題,因此也沒有跟進(jìn)。
在我看來,這似乎只是一個,弗勞恩霍夫使用了質(zhì)量非常好的玻璃,和完美磨制的棱鏡的問題。在沃拉斯頓觀察到大約七個黑暗區(qū)域的地方,弗倫霍夫觀察到了近600個。此外,他還將它們繪制成圖,指出它們總是落在光譜上的同一位置,無論他使用的是直射的陽光,還是月球反射的太陽。(順便說一下,現(xiàn)代物理學(xué)家可以在太陽光譜中探測到大約一萬條暗線。)
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四十多年的時(shí)間里,大家對這些光譜線并沒有做過什么研究,但化學(xué)家們卻認(rèn)識到,地球上的光和化學(xué)成分之間存在相互關(guān)系。
早在18世紀(jì)50年代,瑞典礦物學(xué)家阿克塞爾·弗雷德里克·克朗斯泰特(Axel Fredrik Cronstedt)(1722-1765年)就開始使用吹管,吹管可在礦物上產(chǎn)生熾熱的火焰。這樣就可以從火焰中、生成的蒸汽中以及灰燼中展現(xiàn)出來的顏色,獲得關(guān)于礦物化學(xué)成分的信息。
隨著時(shí)間的推移,人們發(fā)現(xiàn),被加熱的物質(zhì)的蒸汽可產(chǎn)生有特征的光。熾熱的鈉蒸汽往往產(chǎn)生黃色光;鉀蒸汽產(chǎn)生紫色光;鋇蒸汽產(chǎn)生綠色光,而鍶蒸汽產(chǎn)生紅色光;等等。這樣的效應(yīng),實(shí)際還被用來在煙花中產(chǎn)生壯觀的色彩。
德國化學(xué)家羅伯特·威廉·邦森(Robert Wilhelm Bunsen)(1811-1899年),是對研究這些顏色感興趣的人之一。他仔細(xì)研究了加熱的礦物,但是,他用于加熱的火焰通常會有自己的顏色,往往會將想要的結(jié)果給遮掩掉了。
因此,邦森利用了一種他在1857年改進(jìn)的燃燒器,將空氣輸入天然氣,進(jìn)行完全燃燒,產(chǎn)生溫度很高,顏色很少的火焰。這就是“邦森燃燒器”,半個世紀(jì)前,當(dāng)我學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí),這種燃燒器仍然是實(shí)驗(yàn)室必備的設(shè)備。
使用邦森燃燒器,意味著加熱礦物產(chǎn)生的顏色更清晰,更不容易混淆,可以更有效地將一種材料與另一種材料區(qū)分開來。當(dāng)時(shí),德國物理學(xué)家古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫(Gustav Robert Kirchhoff)(1824-1887年)經(jīng)常與邦森合作,他產(chǎn)生了一個非常關(guān)鍵的想法。為什么只用眼睛去研究顏色?為什么不讓帶顏色的光通過棱鏡呢?
就這樣,邦森和基爾霍夫兩人開發(fā)了第一臺“分光鏡”,讓光線先通過一條窄縫,然后再穿過棱鏡。每種不同波長的光按其特征量被棱鏡折射,作為一種特定顏色的狹縫的圖像,落在特定位置的屏幕上。如果所有波長的光都存在,它們就會像士兵列隊(duì)一樣排列,形成一條連續(xù)的光譜。致密的材料,被加熱到白熾的溫度,就會產(chǎn)生這種連續(xù)的光譜。
不過,蒸氣只產(chǎn)生一定波長的光。一種在加熱后釋放鈉蒸汽的礦物,主要會產(chǎn)生位于光譜的黃色區(qū)域的,波長緊挨著的光。
到了1859年,基爾霍夫在研究了許多礦物之后,他宣布,每種不同類型的原子在加熱成熾熱的蒸汽時(shí),都會產(chǎn)生自己的譜線圖案。通過它們的光譜“指紋”,就可以識別出不同的元素。
當(dāng)然,最終不可避免的結(jié)果是,有一些礦物被加熱時(shí),會在沒有任何已知元素的譜線點(diǎn)位處出現(xiàn)一條譜線。其結(jié)論就是,檢測到了一種迄今為止未知的元素。
1860年5月10日,基爾霍夫宣布,某種礦物在光譜的藍(lán)色區(qū)域產(chǎn)生了一條譜線,而此處并沒有任何已知元素產(chǎn)生的譜線。因此,礦物中存在一種新元素,他稱之為銫(cesium(源自意為“天藍(lán)色”的拉丁語))。一旦化學(xué)家知道了銫的存在,他們就用通常的化學(xué)程序來處理這種礦物,并生產(chǎn)出了該元素。
一年之內(nèi),基爾霍夫發(fā)現(xiàn)了一條標(biāo)志著銣(rubidium(源自意為“紅色”的拉丁語))元素的紅線。同樣,其他化學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了銦(indium(希臘語“indigo”,意思是靛藍(lán)色))和鉈(thallium(源自意為“葉綠色”的希臘語))。
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但這和天體又有什么關(guān)系呢?
在1859年,基爾霍夫不禁注意到,由加熱的鈉蒸汽產(chǎn)生的兩條緊挨著的黃線,似乎都落在光譜中的同一位置,就像近半個世紀(jì)前,弗勞恩霍夫首次記錄的兩條太陽光譜的暗線一樣。弗勞恩霍夫把這兩條暗線標(biāo)記為“D”,而在基爾霍夫看來,太陽光譜的D線一定與發(fā)光的鈉黃線之間有著某種聯(lián)系。
也許這只是一種表面的聯(lián)系,也許暗線和黃線碰巧在同一個地方?;鶢柣舴蛳氤隽艘环N測試物質(zhì)的方法。他讓陽光通過熾熱的鈉蒸汽,然后通過分光鏡的縫隙。鈉蒸汽會提供黃色光,可能會填補(bǔ)太陽光中缺少的那些波長,其結(jié)果應(yīng)該是,太陽光譜加上鈉光會擦去那些D線,留下光滑、無污點(diǎn)的光譜。
但這一切并沒有發(fā)生!讓基爾霍夫驚訝的是,D線還在那里,事實(shí)上,它們比沒有發(fā)光的鈉時(shí),顏色還要深。
他進(jìn)一步進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn):加熱的元素會釋放出一定波長的其自身特性的光。然而,如果來自可形成連續(xù)光譜的光源的光,通過比自己更冷的蒸汽,該蒸汽則會吸收在它足夠熱時(shí)會發(fā)出的,一樣波長的光。
因此,鈉在被加熱時(shí)會產(chǎn)生一條典型的黃色雙線光。當(dāng)來自某個比其自身更熱的光源的光,通過鈉蒸汽時(shí),鈉蒸汽會吸收那些相同波長的光,使得這些波長消失,并產(chǎn)生一條雙暗線。當(dāng)基爾霍夫讓太陽光通過鈉蒸汽時(shí),蒸汽不提供黃光,而是將其吸收,使暗線變得更暗。較熱時(shí)發(fā)射,較冷時(shí)吸收,這一效應(yīng)被稱為“基爾霍夫定律”。
現(xiàn)在我們就可以理解,為什么太陽光譜中有暗線了。光是由太陽燃燒表面的加熱層形成的,由于致密結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,它產(chǎn)生連續(xù)的光譜。連續(xù)光譜的太陽光,穿過太陽大氣的蒸汽,而蒸汽位于太陽產(chǎn)生光的表面的上方。雖然按照地球的標(biāo)準(zhǔn)來說,太陽的大氣非常熾熱,但它還是比表面要冷得多,它會吸收一些波長的光。所以當(dāng)太陽光到達(dá)我們地球和我們的儀器時(shí),就會有成千上萬條的暗線穿過,顯示出其缺失的波長。
依據(jù)太陽光譜中的D暗線,我們就可以推斷出太陽大氣中包含有鈉原子;此外,鈉原子在太陽上的特性與它們在地球上的特性完全相同。
這樣,在孔特去世后僅兩年,基爾霍夫就反駁了孔特那個關(guān)于不可能的斷言。但并不是每個人都對此印象深刻?;鶢柣舴蛴幸晃汇y行家,在得知基爾霍夫發(fā)明了探測太陽中元素的方法后,他說(非常愚蠢地——不過,他只是個銀行家),“如果太陽上的金子不能落到地上,它又有什么用呢?”
后來,當(dāng)基爾霍夫因在光譜學(xué)方面的成績,被英國授予勛章和金幣獎勵時(shí),他把錢存在了他的銀行家那里,他說:“這就是來自太陽的金子。”
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其他的科學(xué)家,也開始通過這種非常強(qiáng)大的新技術(shù),來研究太陽和其它天體。瑞典物理學(xué)安德斯·喬納斯·安斯特朗(Anders Jonas Angstrom)(1814-1874年)非常詳細(xì)地研究了太陽光譜,并在1862年宣布,太陽系中存在具有氫特性的譜線。這很重要,因?yàn)樽罱K證明,氫是太陽的主要組成成分,也是宇宙的主要組成成分。
安斯特朗接著還發(fā)現(xiàn)了其他元素的特征譜線,1868年,他發(fā)表了一張光譜圖,仔細(xì)定位了大約1000條譜線的波長。
此外,他在測量這些譜線的波長時(shí),采用了相當(dāng)于百萬分之一米的單位。這種單位在1905年被正式命名為“埃(Angstrom)”。直到今天,它有時(shí)仍然被用作波長的單位,但它現(xiàn)在已不是科學(xué)界國際單位制的一部分了。光的波長應(yīng)該采用納米進(jìn)行測量,而1納米等于10埃。
太陽并不是唯一一個被研究過的,能發(fā)光的天體。安斯特朗本人在1867年還研究了北極光的光譜。
更重要的是,英國天文學(xué)家威廉·哈金斯(William Huggins)(1824-1910年)所開展的工作。他研究了星云、恒星、行星、彗星的光譜——讓任何發(fā)光天體的光線通過望遠(yuǎn)鏡,然后再通過棱鏡,以生成可見的光譜。
1863年,他從對各種恒星的譜線的研究中宣布,地球上存在的元素,不僅同樣存在于太陽上,而且也存在于他研究的所有恒星中。從那時(shí)起,科學(xué)家們已確信,地球上那些擁有一個或多個穩(wěn)定同位素的81種元素,也就是宇宙各處那些擁有一個或多個穩(wěn)定同位素的81種元素。
有些時(shí)候,可以肯定的是,通過對來自天體的光進(jìn)行光譜分析,似乎表明會存在一種新的元素,而且是一種地球上并不存的元素。
最著名的例子是,1868年,法國天文學(xué)家皮埃爾·朱爾斯·塞薩爾·詹森(Pierre Jules Cesar Janssen)(1824-1907年)正在印度研究日全食時(shí)的日冕。他探測到了他無法識別的譜線,并將數(shù)據(jù)發(fā)送給了英國天文學(xué)家約瑟夫·諾曼·洛克耶(Joseph Norman Lockyer)(1836-1920年),這是光譜學(xué)方面的一位專家。洛克耶同意詹森的說法,即這些線條代表了一個未知的元素,他將其命名為“helium(氦)”,源自希臘語中的“太陽”。
其后27年,氦似乎就是我們所說的“亞里斯多德式的元素”,它只存在于天體中,但不存在于地球上。直到1895年,英國化學(xué)家維利亞姆·拉姆齊(Wiliam Ramsay)(1852-1916年)聽說在美國從鈾礦物中獲得了一種氣體,并且已被確定為氮?dú)猓驗(yàn)樗鼰o氣味、無色,呈現(xiàn)出化學(xué)惰性(即不愿意參與化學(xué)反應(yīng))。所有這些都是氮?dú)獾奶卣鳌?/p>
不過,拉姆齊剛剛參與了氬氣的發(fā)現(xiàn),氬氣是一種像氮?dú)庖粯拥臍怏w,無色、無氣味、呈現(xiàn)化學(xué)惰性,但它不是氮?dú)?。(氬比氮惰性更?qiáng),因?yàn)榈谀承┣闆r下會與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),但氬從來就不會。)區(qū)分氬氣和氮?dú)庾詈唵蔚姆椒ㄊ牵o氣體加強(qiáng)熱并研究其譜線。這兩種元素在很多方面看起來非常相似,但它們的光譜指紋完全不同。
在拉姆齊看來,從鈾礦中所獲得的,所謂的氮?dú)饪赡苁菤鍤?。拉姆齊獲得了一些樣本,并研究了它產(chǎn)生的譜線。
沒錯!它絕對不是氮?dú)狻?/p>
但它也不是氬氣。事實(shí)上,當(dāng)時(shí)拉姆齊一定整個都驚呆了,譜線正是在1868年日食中觀測到的譜線。它是氦氣,地球上的氦氣!
自1868年以來,還探測到到了其它的譜線,它們與地球上任何東西都不匹配??茖W(xué)家們假設(shè)了其他未知的元素,還為它們命名,如:“coronium”、“geocoronium”、“nebulium”等等。這些都是謊報(bào)。它們根本不代表什么新的元素,完全是普通元素(如:鐵)的原子,只是在太陽極端的條件下,產(chǎn)生了在地球上從未產(chǎn)生過的譜線。
如果你感到好奇,我們可以總結(jié)一下我們現(xiàn)在對太陽成分的了解。太陽幾乎全部由兩種元素組成:氫和氦,而這兩種元素的原子結(jié)構(gòu)恰好最簡單。在質(zhì)量方面,太陽大約有四分之三是氫,四分之一是氦。
我們在地球上知道的所有其他元素也存在于太陽中,但數(shù)量很少。除了氫和氦以外的元素可能只占太陽質(zhì)量的1.6%。在這些少量元素中,50%的質(zhì)量是氧,30%是碳。而所有其他元素則只占這1.6%中的20%(即,占太陽質(zhì)量的0.3%)。
這樣看起來,好像太陽和地球在組成上有根本的不同。太陽的98%以上由氫和氦組成,而地球的98%以上,根據(jù)大多數(shù)人的估計(jì),由六種元素組成——鐵、氧、硅、鎂、鎳和硫。這與太陽沒有重疊。
然而,兩者并沒有根本的區(qū)別。整個太陽系是由一團(tuán)塵埃和氣體云形成的,其組成成分與太陽非常相似。質(zhì)量很大的天體,比如:太陽,帶有引力場,可以抓住任何東西。因此,除了在46億年的核聚變過程中,將部分氫轉(zhuǎn)化為氦之外,太陽基本上擁有原始?xì)怏w云的成分。
如果一個天體質(zhì)量適中,但溫度較低(在低溫下更容易留住輕原子),那么,它的組成同樣也是原始?xì)怏w云的成分。木星、土星、天王星和海王星就可能幾乎全部是氫和氦。
然而,如果一個天體很小,它就缺乏抓住氫和氦所需的引力,所以它會由氣體云中的少量元素組成。因此,帶外行星的衛(wèi)星就可能含有豐富的結(jié)冰物質(zhì)(包括碳、氧和其它物質(zhì),以及一些與氧結(jié)合,形成冰凍水的氫)。
溫度較高的小天體,往往會失去所有的揮發(fā)性物質(zhì),它們主要由硅酸鹽(巖石物質(zhì))和金屬組成。內(nèi)太陽系的天體:火星、地球、月球、金星和水星都是如此。幸運(yùn)的是,我們的地球足夠大,還可以保留大量的水。
(作者:艾薩克.阿西莫夫(Isaac Asimov),譯者:勁松)