看到太陽(yáng)背面

2009年7月22日發(fā)生的本世紀(jì)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的日全食，激發(fā)起人們對(duì)太陽(yáng)觀測(cè)的興趣。不過(guò)，通常的觀測(cè)只能看到太陽(yáng)的一面，科學(xué)家卻希望能同時(shí)看到太陽(yáng)的另一面。他們能做到嗎?

對(duì)于有幸觀測(cè)到日全食的人來(lái)說(shuō)，日全食期間在太陽(yáng)周圍出現(xiàn)的美麗日冕一定給他們留下了深刻的印象。日冕是太陽(yáng)最外層大氣中的一種強(qiáng)烈的噴發(fā)現(xiàn)象。太陽(yáng)以大約每秒450千米的速度向外拋射日冕物質(zhì)，一次就可以把上千萬(wàn)噸日冕物質(zhì)拋進(jìn)行星際空間。對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，這些日冕物質(zhì)猶如來(lái)自太陽(yáng)的“天兵天將”，它們到達(dá)地球附近后，會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生一系列影響。比如生活在地球高緯度地區(qū)的人們經(jīng)常看到的美麗極光，就是太陽(yáng)拋射的日冕物質(zhì)中的高能粒子流在地球南北極上空制造出來(lái)的。

1956年2月23日，一艘在格陵蘭海域游弋的英國(guó)軍艦突然與岸上失去聯(lián)系，任憑岸上的電臺(tái)怎么呼叫也沒(méi)有回音，人們都以為軍艦遇難沉沒(méi)了，可當(dāng)人們?yōu)椤八离y者”料理后事時(shí)，軍艦卻平安地回來(lái)了。后來(lái)查明，原來(lái)是太陽(yáng)高能粒子流和人們開(kāi)了一個(gè)玩笑——太陽(yáng)高能粒子撞擊地球磁層，觸發(fā)了巨大的地磁暴(簡(jiǎn)稱磁暴)，導(dǎo)致強(qiáng)烈的真空放電和高壓電弧放電現(xiàn)象，破壞地球的電離層，使得短波無(wú)線電通信失去天然反射器，于是短波無(wú)線電通信設(shè)備就變成了聾子和啞巴。

二戰(zhàn)期間一名德軍士兵之死也與太陽(yáng)物質(zhì)拋射有關(guān)。在一次戰(zhàn)役中，德軍報(bào)務(wù)員布魯克受命把一份作戰(zhàn)命令發(fā)給作戰(zhàn)指揮官，可他在發(fā)報(bào)時(shí)，任怎樣呼叫，耳機(jī)里都沒(méi)有一點(diǎn)聲音，檢查發(fā)報(bào)機(jī)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么毛病。由于命令發(fā)不出去，德軍在戰(zhàn)場(chǎng)上失去統(tǒng)一指揮，陷入混亂，最終導(dǎo)致了這次戰(zhàn)役的失敗。布魯克后來(lái)被處死刑，可憐的他至死都沒(méi)弄明白自己送命的原因。其實(shí)，這也是太陽(yáng)惹的禍。

除了影響通訊，太陽(yáng)高能粒子流還可能產(chǎn)生一系列破壞，比如會(huì)使指南針激烈跳動(dòng)，造成依靠羅盤定向的航海、航空和野外行走的人迷失方向;會(huì)損壞人造衛(wèi)星上的儀器設(shè)備，降低人造衛(wèi)星的飛行高度，威脅宇航員的人身安全;會(huì)使地面電網(wǎng)中電流過(guò)載，導(dǎo)致供電中斷和輸油管爆裂。由于在磁暴期間有大量紫外線涌到地球附近，因此還可能對(duì)人體健康帶來(lái)危害(過(guò)量照射紫外線會(huì)導(dǎo)致皮膚癌)。

除了高能粒子流，太陽(yáng)活動(dòng)還會(huì)產(chǎn)生太陽(yáng)黑子、太陽(yáng)耀斑、太陽(yáng)風(fēng)暴等對(duì)地球影響巨大的爆發(fā)事件。

由上可知，研究太陽(yáng)活動(dòng)及其對(duì)地球的影響，不僅具有巨大的科學(xué)意義，而且還有重要的實(shí)用價(jià)值。其實(shí)，早在20世紀(jì)初，天文學(xué)家就開(kāi)始和地磁觀測(cè)者聯(lián)手探索太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地磁的影響?？墒?，天文學(xué)家“坐地觀天”，至多只能看到半個(gè)太陽(yáng)，要想觀看太陽(yáng)的全部只能依靠太陽(yáng)自轉(zhuǎn)。太陽(yáng)自轉(zhuǎn)1周需要25.4天，也就是說(shuō)，每經(jīng)過(guò)25.4天才能對(duì)太陽(yáng)瀏覽一遍，而太陽(yáng)上發(fā)生的事件多數(shù)是短暫的，在短短幾天時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)黑子就可以完成爆炸、重組和消失的全過(guò)程，冕洞可以開(kāi)放和封閉，磁力線可以拉直和斷開(kāi)，熾熱的氣體云可以噴射進(jìn)太陽(yáng)系，等等。僅僅依靠“坐地觀天”，科學(xué)家連這些事件中的一半都看不到，不僅看不到它們?cè)诤螘r(shí)何地發(fā)生、它們離開(kāi)太陽(yáng)以后如何傳播和演化，而且也看不到它們何時(shí)來(lái)到地球附近，對(duì)地球進(jìn)行何種騷擾。

后來(lái)，科學(xué)家發(fā)射人造衛(wèi)星和空間探測(cè)器來(lái)研究太陽(yáng)活動(dòng)，這些人造衛(wèi)星和空間探測(cè)器或者在太陽(yáng)附近探測(cè)，或者在行星際空間探索，或者在地球磁層內(nèi)外巡查。早期的觀測(cè)都集中在太陽(yáng)赤道附近。1990年，美國(guó)宇航局發(fā)射“尤里西斯”探測(cè)器，它飛越太陽(yáng)兩極上空，直接對(duì)太陽(yáng)高緯度區(qū)域進(jìn)行了探測(cè)。2004年，我國(guó)科學(xué)家與歐洲空間局聯(lián)合實(shí)施 “雙星計(jì)劃” ——一顆衛(wèi)星幾乎沿赤道飛行，另一顆幾乎沿極軌飛行，軌道面幾乎垂直的兩顆衛(wèi)星對(duì)地球磁層內(nèi)外進(jìn)行測(cè)量。20世紀(jì)末，一項(xiàng)叫做“日地關(guān)系觀測(cè)站”(簡(jiǎn)稱STEREO)的太陽(yáng)觀測(cè)任務(wù)開(kāi)始實(shí)施。

作為是目前美國(guó)宇航局最精良的太陽(yáng)觀測(cè)站，STEREO的主要任務(wù)是了解日冕物質(zhì)拋射等太陽(yáng)活動(dòng)的性質(zhì)，包括日冕物質(zhì)拋射產(chǎn)生的過(guò)程和機(jī)制、通過(guò)日球的傳播特征;發(fā)現(xiàn)高能帶電粒子在內(nèi)日冕和行星際介質(zhì)中的加速機(jī)制和加速位置;對(duì)已經(jīng)定出的周圍太陽(yáng)風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正。

與以前的探測(cè)器不同，STEREO不是單獨(dú)的一顆衛(wèi)星或一個(gè)探測(cè)器，而是部署在太陽(yáng)兩側(cè)的A和B兩艘?guī)缀跬耆嗤娘w船，利用它們?cè)谲壍郎蠈?duì)太陽(yáng)進(jìn)行立體測(cè)量。

兩艘飛船于2006年由一枚德?tīng)査蚧鸺l(fā)射進(jìn)入各自軌道。用一枚火箭發(fā)射兩艘飛船在世界上還屬首次，應(yīng)用這項(xiàng)新技術(shù)的關(guān)鍵是利用“月球擺動(dòng)”。設(shè)計(jì)者巧妙地借助月球引力使飛船改變方向，進(jìn)入自己的軌道。發(fā)射后前3個(gè)月，兩艘飛船在近地點(diǎn)位于地球附近、遠(yuǎn)地點(diǎn)位于月球軌道之外的高度橢圓軌道上飛行。

2006年12月15日，兩艘飛船同月球相遇，B船距離月球很近，借助月球引力改變方向，飛到地球“后面”的軌道上。2007年1月21日，A船再次與月球相遇，借助月球引力改變方向，進(jìn)入地球“前面”的軌道上。這樣，A、B兩船一前一后地在地球兩邊的軌道上繞太陽(yáng)飛行。A船速度快，347天繞太陽(yáng)1圈，B船速度慢，387天繞太陽(yáng)1圈。A船-太陽(yáng)-地球所成的角每年增加21.650度，B船-太陽(yáng)-地球所成的角每年減少21.999度。因此，兩艘飛船自動(dòng)分開(kāi)，每年分開(kāi)44度。

飛船在軌道上不停地飛行，不停地分開(kāi)。當(dāng)分開(kāi)的角度達(dá)到360度時(shí)，兩船執(zhí)手相會(huì)，之后又揮手告別。請(qǐng)注意，兩艘飛船都是在圍繞太陽(yáng)的軌道上運(yùn)行的。由于速度不同，它們?cè)谶\(yùn)行中相互之間的距離不斷改變，它們到太陽(yáng)的距離也不斷改變。

兩船分開(kāi)90度、180度和270度時(shí)，是觀測(cè)太陽(yáng)的最佳時(shí)間。2009年1月24日，A、B兩船分開(kāi)90度，位于日面邊緣的A船和位于日面中心的B船分別觀測(cè)到太陽(yáng)物質(zhì)的拋射形態(tài)，獲得了太陽(yáng)的立體觀測(cè)數(shù)據(jù)。這些觀測(cè)數(shù)據(jù)的意義非常重大，不僅告訴了科學(xué)家太陽(yáng)物質(zhì)拋射的強(qiáng)弱，而且揭示了日球的形態(tài)。

2011年2月6日，兩艘飛船將分開(kāi)180度，分別位于太陽(yáng)的兩邊，因此將是A、B兩艘飛船觀測(cè)太陽(yáng)的另一個(gè)最佳時(shí)間，它們將各自“看”到半個(gè)太陽(yáng)表面。也就是說(shuō)，屆時(shí)如果兩艘飛船同時(shí)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行觀測(cè)，整個(gè)太陽(yáng)便一覽無(wú)余，這將是人類第一次觀測(cè)到整個(gè)太陽(yáng)的活動(dòng)情況。

2015年，一艘飛船將飛到太陽(yáng)的背面，在幾個(gè)月的時(shí)間里地球上將接收不到它傳回的數(shù)據(jù)。不過(guò)，當(dāng)它越過(guò)180度，船上的發(fā)射天線又指向地球上的高增益接收天線時(shí)，它就又能向地球發(fā)射數(shù)據(jù)了。此后，兩艘飛船繼續(xù)分開(kāi)并向地球靠攏，當(dāng)它們分開(kāi)270度時(shí)，情況將與90度時(shí)相似。2023年，飛船將最接近地球。

STEREO的成功運(yùn)行，結(jié)束了人類只能看到半個(gè)太陽(yáng)的歷史，開(kāi)創(chuàng)了觀測(cè)整個(gè)太陽(yáng)的時(shí)代。在兩年多的時(shí)間里，兩艘飛船已傳回一批有用的圖像資料，這是前所未有的重大成就?，F(xiàn)在，兩艘飛船已檢測(cè)完270度以上的太陽(yáng)經(jīng)度，超過(guò)了太陽(yáng)表面的3/4，它們將繼續(xù)測(cè)量太陽(yáng)表面的剩余部分。可以設(shè)想，STEREO將給科學(xué)家?guī)?lái)更多的驚喜。

太陽(yáng)結(jié)構(gòu)和太陽(yáng)活動(dòng)

太陽(yáng)的結(jié)構(gòu):太陽(yáng)用它的光和熱為地球和太陽(yáng)系其他天體提供能源。太陽(yáng)能量來(lái)自它的內(nèi)部，因?yàn)槟抢镉?500萬(wàn)℃的高溫，不停地發(fā)生熱核反應(yīng)。太陽(yáng)內(nèi)部產(chǎn)生的能量通過(guò)對(duì)流(物理學(xué)上的一種傳遞能量的方式)變成光和熱并向外輻射。太陽(yáng)外面是大氣，分為光球、色球和日冕三層。光球是我們看到的太陽(yáng)圓面，是最里層的太陽(yáng)大氣，溫度為6000℃，太陽(yáng)光就是從這里發(fā)出的，太陽(yáng)黑子也出現(xiàn)在這里。色球是中間層，溫度為4800℃～8000℃，這里是太陽(yáng)活動(dòng)的“中央舞臺(tái)”，許多太陽(yáng)活動(dòng)都發(fā)生在這里。日冕是最外層，它有百萬(wàn)度的高溫(日冕溫度為什么這么高?至今還是一個(gè)謎)。日冕又分為內(nèi)日冕和外日冕兩部分。內(nèi)日冕與色球相鄰，外日冕是延伸到行星際空間的太陽(yáng)大氣。由于日冕具有極高的溫度，所以里面的物質(zhì)都被氣體化了，變成一種叫“等離子體”的東西。太陽(yáng)以大約每秒450千米的速度向外拋射日冕物質(zhì)，一次就可以把上千萬(wàn)噸日冕物質(zhì)拋進(jìn)行星際空間。日冕物質(zhì)極其稀薄，不僅人的肉眼看不到，一般的儀器也觀測(cè)不到，需要用特制的日冕儀才能拍攝到它的圖像。不過(guò)，在日全食期間，當(dāng)日面的光輝被月球全部擋住時(shí)，在月影周圍可以看到它淡淡的輝光。

太陽(yáng)黑子:從望遠(yuǎn)鏡里看，太陽(yáng)黑子是璀璨日面上的暗黑斑點(diǎn)。實(shí)際上，它是光球上局部熾熱氣體在高速運(yùn)動(dòng)中形成的巨大漩渦。由于這里的溫度比周圍低1500℃左右，顯得比周圍的區(qū)域要暗，所以被稱為太陽(yáng)黑子。太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)活動(dòng)最重要的標(biāo)志之一。

冕洞:是日冕上輻射比較弱的區(qū)域，這里的亮度比周圍區(qū)域暗得多。冕洞是太陽(yáng)的神秘區(qū)域，它像燈塔一樣，每當(dāng)它轉(zhuǎn)向地球時(shí)，地球上就會(huì)發(fā)生磁暴。冕洞之所以神秘，是因?yàn)樗抢锏拇艌?chǎng)是開(kāi)放磁場(chǎng)，引起地球磁暴的太陽(yáng)風(fēng)就是從那里“吹”出來(lái)的。

太陽(yáng)風(fēng):是從日冕拋向行星際空間的帶電粒子流，其主要成分是質(zhì)子、電子和α粒子。太陽(yáng)風(fēng)就像一座燈塔，照耀著地球及太陽(yáng)系其他天體。每當(dāng)從冕洞“吹”出來(lái)的高速太陽(yáng)風(fēng)到達(dá)地球附近時(shí)，地球上就會(huì)“怪事”連連。

太陽(yáng)風(fēng)暴:是一種激烈的太陽(yáng)活動(dòng)，常與激烈的太陽(yáng)黑子活動(dòng)、太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射相伴而生。太陽(yáng)風(fēng)暴既發(fā)射大量帶電粒子流，也發(fā)射多種電磁波，包括射電波、光波、紫外線、X射線和伽瑪射線等，它們是來(lái)自太陽(yáng)的“天兵天將”，當(dāng)它們到達(dá)地球附近后，地球上就會(huì)發(fā)生許多地球物理現(xiàn)象，如磁暴、極光、電離層擾亂等。因此，太陽(yáng)風(fēng)暴是一種破壞力很大的空間天氣現(xiàn)象。

“日地關(guān)系觀測(cè)站”搭載的測(cè)量?jī)x器

“日地關(guān)系觀測(cè)站”(STEREO)的兩艘飛船所搭載的測(cè)量?jī)x器相同，都由以下四個(gè)部分組成。

研究太陽(yáng)與地球之間的日冕和日球的儀器。其任務(wù)是研究日面物質(zhì)從太陽(yáng)表面出發(fā)，經(jīng)過(guò)日冕和行星際介質(zhì)到達(dá)地球的三維演化。這組儀器由五架照相機(jī)組成:一架極紫外照相機(jī)(通常稱作EUV照相機(jī))，用來(lái)拍攝太陽(yáng)紫外像;兩架白光日冕儀，用來(lái)攝取日面和內(nèi)、外日冕像;兩架日球成像儀，用來(lái)拍攝太陽(yáng)與地球之間的日球像。

就地測(cè)量粒子和日冕物質(zhì)拋射的瞬時(shí)變化測(cè)量?jī)x。用于研究高能粒子、太陽(yáng)風(fēng)電子的三維分布和行星際磁場(chǎng)，也就是研究日球的三維結(jié)構(gòu)。

等離子體和超熱離子成分測(cè)量?jī)x。用來(lái)研究質(zhì)子、α粒子和重離子的等離子體特征。

射電爆發(fā)接收器。用來(lái)研究從太陽(yáng)到地球軌道沿途的射電干擾。

上述儀器能夠測(cè)量太陽(yáng)風(fēng)的速度、方向和成分，接收太陽(yáng)大氣中爆炸和激波輻射的無(wú)線電信號(hào)，拍攝太陽(yáng)表面圖像和表面上一切劇烈風(fēng)暴圖像，檢測(cè)太陽(yáng)外層大氣中的事件。使用這些儀器，不僅能對(duì)太陽(yáng)背面進(jìn)行觀測(cè)，而且能用于感覺(jué)、試驗(yàn)和收聽(tīng)。

追蹤忒伊亞小行星探索月球起源之謎

除了觀察太陽(yáng)，“日地關(guān)系觀測(cè)站”(STEREO)還附帶了另一個(gè)任務(wù):尋找一顆名叫“忒伊亞”的古老行星。有趣的是，其實(shí)這只是一顆存在于天文學(xué)家的假想之中的星，目前還沒(méi)有證據(jù)可以證明它的存在。科學(xué)家為什么要花那么大的力氣尋找它呢?是因?yàn)樗麄兿Ｍㄟ^(guò)研究它，破解一個(gè)重要的科學(xué)之謎——月球是怎樣形成的。

碰撞假說(shuō)

上世紀(jì)美國(guó)和蘇聯(lián)從月球上取回的月巖樣品告訴我們，月球的年齡大約為46億歲，也就是說(shuō)月球是跟地球乃至整個(gè)太陽(yáng)系同時(shí)產(chǎn)生的。那么，月球是怎樣形成的呢?關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，天文學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直爭(zhēng)論不休。

對(duì)于月球的起源，歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)許多假說(shuō)，主要有三類:一是分裂說(shuō)，認(rèn)為月球是從地球外部分裂出去的;二是俘獲說(shuō)，認(rèn)為月球原先是環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的一顆行星，走近地球時(shí)被地球引力俘虜，變成了地球的衛(wèi)星;三是雙星說(shuō)，認(rèn)為月球與地球是同一塊彌漫星云聚集而成的兩個(gè)天體。

上述假說(shuō)雖然都各自解釋了一些月球的觀測(cè)現(xiàn)象，但卻不能圓滿解釋所有的觀測(cè)資料。近年來(lái)，隨著對(duì)月球起源的研究越來(lái)越深入，理論家普遍認(rèn)為，碰撞假說(shuō)解釋了比較多的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

碰撞假說(shuō)來(lái)自英國(guó)天文學(xué)家兼數(shù)學(xué)家喬治·霍華德·戴維的假設(shè)。1898年，戴維提出一個(gè)假設(shè):月亮和地球曾經(jīng)是一個(gè)天體，熔化的月球(注:現(xiàn)在的月球是一個(gè)固體的星球，但在月殼里富含斜長(zhǎng)巖成分，在月巖樣品里還發(fā)現(xiàn)了豐富的克里普巖，這些事實(shí)表明月球的大部分曾經(jīng)是熔融狀態(tài))是因地球旋轉(zhuǎn)的離心力從地球上拋射出去的地球物質(zhì)。

戴維用牛頓力學(xué)推算出，過(guò)去的月球軌道實(shí)際上是接近地球的，月球是從地球飄移出去的。這種飄移在上世紀(jì)60、70年代，被美國(guó)和蘇聯(lián)放在月面上的激光器的測(cè)量結(jié)果所證實(shí)。但是，戴維沒(méi)能解決描述月球向地球靠攏的機(jī)制。1946年，哈佛大學(xué)教授戴利對(duì)戴維的假設(shè)提出了修正，指出造成月球飄移的不是離心力，而是撞擊。從此，“撞擊”一詞進(jìn)入月球起源理論。戴利的修正最初并沒(méi)有引起人們的關(guān)注，直到1974年，在一次衛(wèi)星會(huì)議上，碰撞理論才引起了理論家的重視。1975年，著名天文雜志《伊卡洛斯》重新發(fā)表了有關(guān)碰撞假說(shuō)的文章。此后，碰撞理論在天體物理界的地位節(jié)節(jié)攀升。

現(xiàn)代碰撞假說(shuō)是由美國(guó)普林斯頓大學(xué)理論家愛(ài)德華·比伯羅諾和理查德·戈特提出的。他們?cè)诳偨Y(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，將碰撞理論概括為:太陽(yáng)系是由原始星云形成的，在太陽(yáng)系形成初期，原始星云先聚集成大小不等的固體星子，由星子聚集成行星(所謂星子，即小行星大小的行星形成物質(zhì))。地球型行星在由星子形成后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為核、幔和殼，對(duì)地球來(lái)說(shuō)，就是地核、地幔和地殼。月球亦然，只是月核比較小，月幔分成上、中、下三層。美國(guó)和前蘇聯(lián)從月面取回的巖石樣品表明，月殼的主要成分是由熔巖形成的，其形成能量很可能來(lái)自碰撞，因?yàn)榕鲎脖容^容易提供能量。另外，月核比較小，其半徑據(jù)推算不到月球半徑的25%，而大多數(shù)地球型行星的星核半徑都達(dá)到了行星半徑的50%。比較這些數(shù)據(jù)可以認(rèn)為，形成月球的物質(zhì)主要來(lái)自地幔和被吸積到地球的撞擊體的星核。

那么，這個(gè)撞擊體又是什么呢?這是一個(gè)科學(xué)之謎。碰撞理論認(rèn)為，地球在年輕時(shí)期受到一顆火星大小的古老星子(又叫原始行星)的撞擊，這個(gè)星子叫“忒伊亞”(“忒伊亞”一詞來(lái)自希臘神話，是生育月亮女神塞勒涅的巨人的名字)。這里所說(shuō)的“撞擊”不一定指兩個(gè)天體的迎面相撞。在天文學(xué)上，凡是一個(gè)天體從另一個(gè)天體的旁邊飛過(guò)，對(duì)另一個(gè)天體產(chǎn)生了較大的引力影響，都可稱之為“撞擊”。

忒伊亞和地球的撞擊就屬于天文學(xué)意義上的撞擊:忒伊亞以中等速度傾斜著從地球身旁“擦肩而過(guò)”。撞擊之后，忒伊亞的鐵核沉入年輕的地核，而大部分忒伊亞幔物質(zhì)，以及相當(dāng)一部分地幔和地殼物質(zhì)被拋進(jìn)環(huán)繞地球的軌道，并在很短時(shí)間內(nèi)(可能不到1個(gè)月，最長(zhǎng)不超過(guò)1個(gè)世紀(jì))快速合并成月球。

能找到撞擊體嗎

碰撞假說(shuō)雖然很好地解釋了月球的謎一般的特征，例如月核比較小、比較重，主要由鐵元素構(gòu)成，外部元素比較輕，等等。但是，忒伊亞只是一顆假想中的原始行星，從未有人見(jiàn)過(guò)它，怎樣才能證明在地球周圍真的存在過(guò)這樣一顆行星?

許多學(xué)者都相信忒伊亞是存在的，并認(rèn)為它形成于45億年前，是跟太陽(yáng)系里的其他行星一起形成的，形成地點(diǎn)就在拉格朗日點(diǎn)L4或L5區(qū)域。

拉格朗日點(diǎn)是太陽(yáng)與地球之間的一些特殊的空間區(qū)域，在這些區(qū)域，太陽(yáng)和地球的引力結(jié)合在一起，形成一些“引力阱”，這些“阱”有可能聚集太空飄浮物。拉格朗日點(diǎn)是由18世紀(jì)的意大利數(shù)學(xué)家約瑟夫·拉格朗日證明出來(lái)的。他指出，在日-地系統(tǒng)(太陽(yáng)和地球構(gòu)成的統(tǒng)一系統(tǒng))中一共有5個(gè)拉格朗日點(diǎn)，記為L(zhǎng)1、L2、L3、L4和L5。在太陽(yáng)還很年輕時(shí)，拉格朗日點(diǎn)主要被星子所占據(jù)。

提出現(xiàn)代碰撞假說(shuō)的比伯羅諾和戈特指出，在L4或L5的任何一點(diǎn)上，星子都可以自己聚集成忒伊亞。他們用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，結(jié)果顯示，如果忒伊亞形成于L4或L5區(qū)域，由于那里的力是平衡的，將積累起足夠的物質(zhì)支持忒伊亞成長(zhǎng)。忒伊亞形成后，由于正在發(fā)展的其他行星(例如金星)日益增長(zhǎng)的引力作用而被推出誕生地，并在誕生地周圍與年輕的地球發(fā)生碰撞。不過(guò)，當(dāng)忒伊亞的質(zhì)量積累到超過(guò)一定極限時(shí)，忒伊亞同地球之間的引力增大，較大的引力將它們“鎖住”，于是碰撞停止。

尋找忒伊亞小行星

碰撞假說(shuō)能否成立，關(guān)鍵在于撞擊體——忒伊亞是否真正存在過(guò)。在這方面，前人進(jìn)行過(guò)許多探索，但一無(wú)所獲?，F(xiàn)在，(STEREO)準(zhǔn)備在這方面小試 “牛刀”，即在完成探測(cè)太陽(yáng)的主要任務(wù)的同時(shí)，附帶尋找一下忒伊亞小行星。所謂“忒伊亞小行星”，是指小行星大小的忒伊亞剩余物質(zhì)。

科學(xué)家的想法是，如果忒伊亞真的存在過(guò)，那么當(dāng)它的本體在撞擊中消失后，仍可能有一些剩余物質(zhì)還停留在L4或L5區(qū)域，只要探測(cè)器進(jìn)入這兩個(gè)區(qū)域，就有可能搜索到忒伊亞剩余物。

以前，科學(xué)家曾在地面用望遠(yuǎn)鏡尋找過(guò)忒伊亞小行星。地面觀測(cè)只能拍攝直徑在千米以上的小行星圖像，而這樣的圖像至今沒(méi)有拍攝到。主持STEREO任務(wù)的科學(xué)家認(rèn)為，地面觀測(cè)結(jié)果只能說(shuō)明不存在千米以上的小行星，但并不能排除存在千米以下小行星的可能性。實(shí)際上，進(jìn)入L4和L5區(qū)域的大多數(shù)天體可能都是比較小的。STEREO的飛船可以對(duì)它們進(jìn)行近距離的觀察，而且在兩艘飛船分開(kāi)180度時(shí)，它們能對(duì)L4和L5區(qū)域進(jìn)行一系列曝光時(shí)間長(zhǎng)達(dá)兩小時(shí)的拍攝，有可能捕捉到地面觀測(cè)看不到的較小較暗的天體。如果屆時(shí)在L4或L5區(qū)域發(fā)現(xiàn)了若干小行星，再引導(dǎo)別的飛行器去詳細(xì)分析這些小行星的成分，如果在分析中發(fā)現(xiàn)小行星成分與地球和月球的成分相同，就意味著找到了忒伊亞小行星，也就可以認(rèn)為那里確實(shí)曾經(jīng)形成過(guò)忒伊亞，碰撞理論將由此得證。

2009年3月，兩艘?guī)缀跬耆嗤腟TEREO飛船進(jìn)入L4和L5區(qū)域，開(kāi)始用大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡搜尋小行星。事實(shí)上，這樣的小行星是不難尋找的，因?yàn)樗鼈儑@太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，而且距離地球不遠(yuǎn)，它們相對(duì)于恒星背景的移動(dòng)可以看得出來(lái)。如果在望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)里發(fā)現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)相對(duì)于恒星背景在移動(dòng)，它就是小行星。

在前幾個(gè)月的探測(cè)中，探測(cè)器似乎還沒(méi)有見(jiàn)到任何天體，但這項(xiàng)研究還要繼續(xù)幾個(gè)月。需要指出的是，拉格朗日點(diǎn)并不像其名字所說(shuō)的那樣只是空間的一些無(wú)限小的點(diǎn)，而是5000萬(wàn)千米寬的廣闊領(lǐng)域，探測(cè)器目前還僅在其外圍探測(cè)，計(jì)劃到2009年9～10月，它們才會(huì)接近\"引力阱\"底部，未來(lái)還要進(jìn)行許多觀測(cè)。讓我們等待其探測(cè)結(jié)果吧，屆時(shí)不管找到或沒(méi)找到，都將為碰撞假設(shè)提供證據(jù)，證明它是正確的還是虛無(wú)的。