《太陽系簡史》是一本詳細(xì)介紹關(guān)于太陽系基本知識的科普讀物。太陽系從何而來?它是如何形成的?它在宇宙中有什么特殊之處?八大行星如何排布?誰擁有壯麗的行星環(huán)?如何從外觀分辨八大行星?冥王星為何被大行星家族除名?未來人類可能到哪里另建家園?太陽系的壽命還有多久?宇宙到底有多大?……所有這些關(guān)于太陽系的小白問題,你都將在這里找到答案。
這本書會帶你踏上太陽系的發(fā)現(xiàn)之旅。兩位作者將告訴我們演化中的宇宙為太陽的出現(xiàn)創(chuàng)造了怎樣的條件,隨之產(chǎn)生的氣體云和塵埃云又是怎樣形成了今天的行星、彗星、衛(wèi)星和小行星的。這本書還特別講述了地球這顆獨(dú)特的行星,它為生命的誕生提供了可靠的庇護(hù)。
關(guān)于太陽系,你了解多少?除了知道它有八大行星之外,你還知道關(guān)于它們的什么知識?
★它們相對于太陽的排列順序是什么?
★如何從外觀分辨八大行星?
★誰擁有壯麗的行星環(huán)?
★冥王星為何被大行星家族除名?
★人類會找到除地球之外的家園嗎?
……
我們生活的世界不是一成不變的,太陽系每時每刻都在發(fā)生變化。它也不會一直久存在,總有燃料耗盡、灰飛煙滅的那一天。關(guān)于宇宙宿命的問題,將幫助我們更好地理解我們生活的世界。
每個人都喜歡追本溯源。大家都有過這樣的疑問:人從哪里來?過去的生命是什么樣的?人類又是如何融入宏大的宇宙格局的?無論是營火會上口耳相傳的神話故事,還是宗教哲學(xué)文獻(xiàn)里的細(xì)節(jié)描繪,每一代人都試圖用自己的方式給出答案。近幾個世紀(jì)以來,科學(xué)手段的出現(xiàn)給這些古老的問題賦予了新的思考方向,讓我們首次看到了真相到來的曙光。
太陽系由太陽和圍繞它運(yùn)行的眾多行星、衛(wèi)星、彗星和小行星組成。了解它的起源、演化和本質(zhì),對于揭示人類的起源有著極其重要的作用。太陽系的多個要素,包括太陽的壽命與穩(wěn)定性,還有水、碳、氮和生命賴以維持的其他重要物質(zhì)的存在,以及地球的大小和運(yùn)行軌道,為生命的繁衍生息提供了適宜的氣候,且這種氣候得以維持?jǐn)?shù)十億年不變,所以,這些要素都對維持當(dāng)今的生命發(fā)揮著舉足輕重的作用。事實(shí)上,其他行星或許也在生命起源的過程中起到了一定作用,它們?yōu)樵缙诘牡厍蛱峁┝松匦璧脑嘉镔|(zhì),并防止危險物體撞擊地球。近年來,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)在太陽系以外的宇宙里還存在著數(shù)百個行星系,這可以說是迄今為止最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。但是,太空中是否普遍存在真正的類地行星,以及我們賴以安身立命的這個世界是否源于太陽系形成過程中一系列獨(dú)一無二的事件,仍然有待考證。
探尋太陽系的過去和太陽系在生命形成中有何作用是寫作本書的兩大目的。本書旨在向讀者介紹古往今來的科學(xué)家對太陽系起源的解讀,以及太陽系歷史上發(fā)生過的一系列重大事件。同時,本書還探討了科學(xué)家是如何透過驚人的細(xì)節(jié)來觀察太陽系的,他們?nèi)绾沃鸩竭原出它的形成過程和形成時間,以及在這一研究過程中用到了哪些工具。
為了考證太陽系的起源,我們追溯到宇宙誕生之初,那時,今日宇宙的許多成分都已形成。我們還通過關(guān)于恒星的蛛絲馬跡還原了太陽系最初的圖景。本書介紹了太陽星云(這種圍繞著初生太陽的氣體和塵埃云,是太陽系內(nèi)各行星的原始物質(zhì)),探討了太陽系中各行星和其他成員的起源,并深刻闡釋了它們?nèi)绱隋漠惖脑颉?br />
科學(xué)發(fā)展日新月異,尤其是在過去20年間,各種新發(fā)現(xiàn)與突破層出不窮。誠然,我們的知識還存在著缺口,今日流行的科學(xué)理念有朝一日也可能面臨淘汰。然而,科學(xué)仍舊是我們前進(jìn)路上的指明燈。一切新發(fā)現(xiàn)無一不是踩在前人的肩膀上取得的,它們是對前人成果的錦上添花,而非推翻重來。即便有驚天動地的變革發(fā)生,它也離不開前人打下的基礎(chǔ)。當(dāng)前,科學(xué)探索的步子越邁越大,到了我們審時度勢的時候了。在未來,或許本書中的某些細(xì)節(jié)會有所變化,但我們?nèi)杂谐渥愕睦碛上嘈,即使時過境遷,本書的許多重要觀念都將顛撲不破。
本書主要面向已對科學(xué)具有初步了解的普通讀者,但讀者無須掌握太陽系及其起源方面的專業(yè)知識。編寫過程中,我們已盡可能繞開行話和專業(yè)術(shù)語,一些較為生僻的詞語和概念也在書末的術(shù)語匯總中做了解釋,以方便讀者查詢。此外,我們謹(jǐn)記這樣一個道理,像這種書每增加一個方程式,都會嚇跑更多的讀者。
本書的調(diào)研和撰寫離不開很多人的鼎力相助與配合。在此,特別感謝科內(nèi)爾亞歷山大(Conel Alexander)、埃里克阿斯普豪格(Erik Asphaug)、林賽錢伯斯(Lindsey Chambers)、邁克埃德蒙茲(Mike Edmunds)、戴維朱伊特(David Jewitt)、斯特拉卡夫卡(Stella Kafka)、李麥克唐納(Lee Macdonald)、西蒙米頓(Simon Mitton)、德里克沃德-湯普森(Derek Ward-Thompson)以及伊萬威廉斯(Iwan Williams)為本書做出的寶貴貢獻(xiàn),也衷心感謝普林斯頓大學(xué)出版社的英格麗德格涅利奇(Ingrid Gnerlich)在本書出版過程中所給予的全力支持與耐心鼓舞。
作者:(英國)約翰錢伯斯 (英國)杰奎琳米頓
譯者:楊潔玲
約翰錢伯斯,英國曼徹斯特大學(xué)天文學(xué)博士,卡內(nèi)基科學(xué)研究所地磁學(xué)系行星科學(xué)家。2002年與南森開布提出行星五理論。
杰奎琳米頓,作家,編輯,天文學(xué)媒體顧問,著有《揭秘泰坦星:環(huán)繞土星的神秘衛(wèi)星》。
序 言 / Ⅶ
第1章 我們從哪里來?。001
時光魅影 /003
平淡無奇的太陽系。005
第一次親密接觸。012
昔日重現(xiàn) /015
拼湊太陽系的拼圖。018
第2章 太陽系探索之旅。023
太陽系有多大?。025
從眾神漫步到幾何模型 /028
異軍突起的日心說。031
秩序的建立。033
引力定律。035
失蹤的行星。037
小行星登場。040
天外飛石。043
不守規(guī)矩的天王星。044
近年的發(fā)現(xiàn)。048
第3章 太陽系演化假說 /051
達(dá)爾文的地球演化論。053
星云假說初形成。054
星云假說陷囹圄。058
偶然碰撞說 /061
星云假說卷土重來。065
第4章 時間之謎。067
讀懂宇宙的時鐘。070
艱難曲折的前期探索。070
開爾文的失敗。072
改變一切的放射性。074
關(guān)于宇宙年齡的猜想 /077
放射性同位素計年法。078
隕石是制勝關(guān)鍵。081
太陽年齡之謎 /084
宇宙年齡再談。086
第5章 隕石的故事。089
隕石震撼登場 /091
隕石的故鄉(xiāng) /092
鐵隕石和石隕石。096
追根溯源。099
月球隕石和火星隕石。101
珍稀的資源。102
指路的隕石。103
第6章 宇宙中的化學(xué)元素 /107
失蹤的43號元素。109
豐富多彩的元素。111
宇宙混沌初開時。113
恒星熔爐里的試煉。115
重元素的誕生。120
超新星 /122
第7章 恒星的誕生。125
銀河之子。127
恒星的形成與演化。131
太陽系形成的條件。136
關(guān)鍵的元素。139
第8章 行星的搖籃。141
塵埃盤的啟示。143
尋找真正的原行星盤。146
揭秘太陽星云。148
星際間的塵埃凝聚。151
氣體的作用。153
星子的形成。154
原行星盤的消亡。156
第9章 分道揚(yáng)鑣的類地行星 /159
熟悉又陌生的金星。161
看不見的星子 /162
行星胚胎接管。165
4個幸存天體 /168
地球的構(gòu)造。169
與太陽最近的水星 /173
走上陌路的金星。177
移居火星?。179
第10章 月球的由來 /187
今天的月球。189
月球的成分。191
月球的軌道 /193
分裂說。194
俘獲說。196
同源說。197
大碰撞說 /198
邂逅忒伊亞。199
地球、月球和潮汐力。201
晚期重轟擊期。203
第11章 生命的搖籃 地球。207
冥古宙時的地球 /209
生命之樹。214
組成生命的基本材料 /216
氧氣的形成。218
宜人的氣候 /221
雪球地球。224
地球未來的生存環(huán)境 /225
第12章 氣態(tài)行星和冰凍行星。227
太陽系的巨行星。229
核吸積塑造巨行星。234
盤不穩(wěn)定性模型。238
自轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)軸傾斜。239
擁有眾多衛(wèi)星的巨行星。241
規(guī)則衛(wèi)星的形成。242
不規(guī)則衛(wèi)星的形成。244
行星環(huán) /245
第13章 解密小行星帶。249
今日的小行星帶。251
碰撞粉碎說。252
引力清空說。255
小行星族 /257
地幔消失之謎。259
小行星的真實(shí)面目。261
第14章 太陽系的盡頭 /269
彗星的身世之謎。271
半人馬型小行星。274
探索海王星軌道以外。276
柯伊伯帶 /277
塞德娜。280
海外天體的本質(zhì) /282
類冥天體去哪兒了。285
尼斯模型。288
第15章 關(guān)于未來的預(yù)測 /291
從一個堅果殼開始。294
未解之謎。296
從太陽系尋找答案。298
系外行星。301
太陽系何去何從。303
新版后記 /307
術(shù)語匯總。321
參考文獻(xiàn)和延伸閱讀 /337