天文学如何照亮太阳系

自从伽利略将他的第一台原始望远镜对准天空以来的401年里，天文学已经取得了长足的进步，因此，我们看到的太阳系与该领域最早的先驱们截然不同，这并不奇怪。

今天的望远镜比1609年伽利略的双透镜装置强大数百万倍，航天机构经常向月球、太阳和太阳系的其他居民派遣航天器，近距离带回信息。

正如一位研究人员本周在科学杂志《自然》上所描述的那样，即使在今天工作的天文学家的一生中，这些进步也是惊人的。

这一切都归结于技术。

康奈尔大学行星科学家约瑟夫·伯恩斯回忆起20世纪60年代末和70年代初，他和其他许多人刚起步时说：“没有。”天文学是技术驱动的领域，研究人员对太阳系的理解也相应地原始。

“基本上，我们对外面的任何地方都一无所知，”伯恩斯告诉太空网。

“我们对月球进行了望远镜观测，”他说，“但远远不止于此，甚至还涉及到一些基本问题，比如行星旋转的速度有多快。”“我们不知道其中三颗行星的自转，我们在其他几颗行星上错了。”

简而言之，“我们根本不知道很多事实。”

动态太阳系

伯恩斯说，几十年的技术和科学进步揭示了一个充满活力的太阳系，从气态巨行星环上的波纹和尖锐边缘到我们称之为小行星的不断移动的瓦砾堆。

伯恩斯是一名受过训练的海军舰艇设计师，在研究生院时，他被物理学所吸引，尤其是航天器在流体中的运动，直到20世纪60年代末，他才最终决定从事后来被称为行星科学的研究。

伯恩斯说，1957年人造卫星发射后，美国国家航空航天局仍在寻找温暖的身体。从工程、应用数学到物理和地质学，“人们被从各个领域吸引来”。

美国国家航空航天局在航天器上投入了大量资金，所以人们的感觉是，“为什么不做一些科学研究呢？”伯恩斯说。如果我们的目标是了解行星，那么我们迫切需要进行科学研究。

成熟的行星

就在1966年，科学家们还在争论火星是否被植被覆盖。在那之前的十年里，一些人认为金星可能被海洋或沼泽覆盖，直到1950年，研究人员才认为月球上的火山口是火山。

但科技进步了。

继阿波罗计划之后，在太空科学的一个平淡无奇的时期，旅行者号宇宙飞船于1979年访问了木星，随后于1980年和1981年访问了土星，然后于1986年和1989年访问了天王星和海王星。

伯恩斯在《自然》杂志上写道：“当今太阳系探测领域的许多领导者都是随着参与这些任务的科学家而成熟的。”旅行者号任务的后续任务分别于1989年（伽利略号飞往木星）和1997年（卡西尼-惠更号飞往土星）进行。

伯恩斯说，这些飞行器的发现打破了太空是一个“静止而宁静”的地方的历史观点。“如果你从长远来看，太空是一个相当暴力的地方，”他说。“一切似乎都以自己的方式存在。”

从死岩到动态

例如，太阳系的卫星被认为是钻孔岩石。

伯恩斯说，但相反，它们是太阳系中最令人兴奋的地方之一，有着泰坦致密的大气层和液态甲烷池，或者木卫二表面冰层下的假定海洋。

小行星也同样活跃，由太阳辐射旋转产生的移动瓦砾堆组成，这种现象被称为亚可夫斯基效应。土星环的特写镜头显示，它们不是光滑均匀的尘埃颗粒，而是有锋利的边缘，表明了动态过程在起作用。

伯恩斯说，他认为我们对太阳系外行星的理解也有同样巨大的增长空间。

他说：“太阳系外行星种类繁多，我们将能够在极端情况下再次测试我们的理论。”

特别是，随着观测结果的改善，研究人员将有机会研究以不同速度旋转、与恒星相距不同距离、大气层由不同化学物质组成的行星的天气模式。

伯恩斯说：“从哲学的角度来看，这将是一个引人入胜的话题。”“我们会发现类地行星吗？它们会有生命迹象吗？”