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弗兰克的惊人理论(第1页)

弗兰克的惊人理论

水与人们的生活和生产紧密相连。可是,你可曾想过:地球上的水来自哪儿?到目前为止,大多数科学家一直认为,地球上的水在地球形成之时就先以蒸汽的形式存在于炽热的地心中,然后,在地球最初5亿年的燃烧过程中,水蒸汽从火山**发出来,冷却而形成河流、湖泊和海洋。可是前不久,美国一个以天体物理学家弗兰克为首的著名的研究小组,向这一传统理论提出了尖锐的挑战,发表了地球上的水可能来自彗星的新假说。他们认为,地球上的水不是来自地心,而是来自太空,是从地球形成之日起才慢慢地注入地球上来的,且其总体积亦在缓慢地增加。人类过去、现在都一直是喝着源头在地球之外的水,并在这样的水中捕鱼、游泳,用这样的水洗衣、煮饭。

1981年,美国发射了一颗观测地球大气物理现象的“动力学探测者—I号”卫星。弗兰克等人负责为这颗卫星研制了一套光学系统,装上了两台可见光摄像机和一台紫外摄像机,用来拍摄大气和大气层中电活动现象的照片。

在分析卫星发回地面的数千张观测资料时,细心的弗兰克发现:在橘黄色的卫星图片背景上总有一些黑色的小斑点,或者说是“洞穴”,弗兰克称之为“大气空洞”。这些“洞穴”的直径一般有十多公里,个别的甚至达四五十公里,它们存在的时间很短暂。每个小黑斑都是突然出现,大约2~3分钟后又消失得无影无踪。这些黑色斑点是什么?开始时,可能是由于弗兰克正集中精力研究极光、等离子体等而无暇顾及。这一现象并未引起他的重视,只是想当然地认为,它们是由某种电子干扰造成的,并以此来回答其他科学家们提出的疑问。直到1982年底,他的学生利用计算机对卫星照片进行信息处理时,发现计算机“读出”的照片上黑色斑点数据时而运行、时而停止的反常现象。这才引起了弗兰克的注意,促使他去揭开黑色斑点之谜。

但那时,弗兰克仍然认为这些黑斑是由于卫星在传送照片的过程中很偶然地受到来自其他卫星、闪电或地面无线电波发射台的干扰而形成的。为了证实这一点,他收集了过去10年间陨星进入大气层的雷达记录,把陨星残骸的运动与黑色斑点的运动进行对比分析。出乎他的意料之外,黑色斑点的运动方式与陨星残骸的运动方式完全一致。这无疑向他表明,同陨星一样,黑色斑点是某种客观存在的物体,而不是电子干扰造成的。因为,若是后者的话,黑斑的运动方式应该完全是随机的,没有任何规律可循。

为了证实黑斑确实是客观存在的物体,1985年,弗兰克又进一步做了如下试验:把紫外摄像机镜头对着大气层外缘的氢气进行拍摄,发现氢气云恰似“早晨的浓雾”。当他们把镜头的焦点调到氢气云的里面时,他们既惊讶又高兴地看到了“几十个黑色的大圆盘”从大气层外起飞,然后落入大气层之中,朝着地面迎面飞来。这些圆盘开始时很小,但随着时间的推移,变得越来越大,越来越黑。这一观测结果,不容置疑地向他们表明:黑色斑点的确是客观存在的某种物体。弗兰克还估算出,这种物体的直径大约在48公里左右。

那么,它们究竟是什么物体呢?弗兰克研究小组对大气中所有数量充足的分子一一进行了分析。他们发现,只有水分子才能吸收频带足够宽的波长而呈现黑色。这使他们确信,照片上的黑色斑点是由于高层大气中存在着由大量的水分子聚集而形成的气体云造成的。那么,如此之多的水分子是从哪儿来的呢?正是从那时起,他们把目光转向了彗星,即银河系中往返运动着的冰雪球。他们计算出,冰球的直径必须为9~12米,并要覆盖有足够厚的松软的雪,才能在大气外层形成48公里宽的气体云。于是,照片上的黑色斑点的出现和消失就得到了圆满的解释:由大量的冰块及少量尘埃微粒混合而成的彗星,在刚接近地球时,是一个直径约为20公里的冰球,然后在地球引力作用下破裂、融化,并被太阳光汽化形成较大的水汽球或是绒毛状的雪,后来化作雨降至地面。其中的一部分则进入大气,形成彗星云团。卫星照片上的小黑斑就是这些彗星云团。黑色斑点之谜终于被揭开了。

弗兰克等人发现,在太阳系中存在着一个由冰雪球组成的彗星海。彗星海中每一颗彗星的体积并不比一间住房大多少,犹如沧海一粟。因而在太阳系这个大家族中一点也不引人注目。但它们的数量却多得惊人,自45亿年前地球诞生以来,它们就在地球引力的作用下,以20马赫的速度和每分钟大约20颗,即每小时1200颗、每天28800颗的数量,成群结队地向地球冲来,日复一日,从未间断。当它们到达距地面1400~2400公里的高度时,引力作用、太阳辐射和大气摩擦的撞击力结合在一起,把它们击得粉碎,变为细小的冰微粒消散到稀薄的大气流中去,最终以雨或雪的形式降落到地面。它们虽然不能降下一场透雨,但经过一年的时间,便能使地表均匀地增加5~10厘米深的水,即每年可使地球增加10亿吨水。这可不是一个小数目。地球形成至今已有46亿年的历史,如此算来,地球总共可从这种彗星冰球上获得460亿亿吨水,是现今地球总水量的3倍还多。这足以形成我们今天所知的河流、湖泊和海洋。

弗兰克的彗星理论在美国科学界引发了一场争论,一些科学家对弗兰克的发现提出质疑,有人甚至认为弗兰克提出的是一种无法用其他手段探测出来的“荒诞的”物理学。

最近,美国弗吉尼亚技术大学和约翰逊航天中心的科学家们联手打开了一块陨石。这块陨石是1998年坠落在美国某地两块陨石中的一块,并在发现后48小时之内被送到了约翰逊航天中心。在一个空气已被过滤的净化宇室里打开后,科学家们惊奇地发现陨石里有一些奇怪的紫色晶体,化验的结果更令人吃惊:竟然是盐!进一步分析的结果更让科学家们目瞪口呆:这些神秘盐晶体里竟然有水!由于陨石是在非常严格的条件下被打开的,所以科学家们确信这些水绝不可能是地球上来的,其唯一来源就是产生陨石的天体或者包含盐分冰体的彗星。这一发现对弗兰克的彗星理论无疑是强有力的支持。

小彗星是否为地球带来了大量降水,还需不断观察、不断试验,以便得出科学合理的结论。但如果弗兰克提出的假说是正确的,那么,现代地质学、地球物理学等十多门学科中的现有理论将要受到检验。那样的话,教科书很有可能将重新改写。

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