簡介
恆星之間的空間叫星際空間,在星際空間中有很多氣體塵埃雲。這些塵埃是由岩石物質的微粒和金屬微粒組成,這些微粒集中在由恆星和行星構成的星系中,並最終形成一個小世界。
關於這些氣體,是由氧氣和氦氣組成。雖然這些塵埃和氣體很厚,它們的數量之大足夠形成恆星或行星,使恆星的周圍變得很模糊,這些物質分布在廣闊的空間裡,彼此之間沒有碰撞和結合的機會,所以塵埃粒子非常小,氣體也是由單一原子組成的。
成分研究
1994年,德國天文學家約翰尼斯·弗朗茲·哈特曼首次獲得了有關塵埃雲的真正組成成分的知識,他測出了Delta Orionis星的視向速度,並發現雖然有一些例外,但各種譜線仍像預測的那樣在移動時特性相同。其中代表鈣元素的譜線沒有變動,即恆星在運動中不可能在身後留下鈣元素,可是哈特曼認為,在恆星和地球之間的薄薄的基本上不運動的星際空間中,他探測到了鈣元素。
星際空間的主要組成部分是氫氣。從1951年開始,美國天文學家威廉姆·韋爾森·摩根探測到了代表電離氫(氫氣變熱後使它的電子脫離了原子)的譜線。在銀河系中有一些藍白恆星,在這些藍白恆星周圍的氫氣非常熱,這些熱的氫氣形成了藍白恆星的曲線軌道,所以銀河系的結構不能簡單地被看做是透鏡形,它更像是一個風車,從中心部分伸出螺鏇形的臂狀物。
如果只考慮可見光譜,則看不到星雲中的物質。隨著無線電天文學時代的到來,原來不發光的冷原子和原子化合物,現在可以說它們能發射較少的磁微波。
1944年第二次世界大戰時,當德國占領荷蘭後,荷蘭天文學家亨瑞克·克里斯多福·范·迪·胡斯特計算了冷氫原子在宇宙中的特性。他了解到這些氫原子的原子核和電子(每個氫原子只有一個電子)可以在同方向或反方向上排成行,每次當氫原子由一種形式轉換為另一種形式時,會發射波長21厘米的微波。任何一個氫原子每隔11年或更長時間才會發射這種微波,但是在宇宙中有很多氫原子,所以總有這種微波的存在。
美國物理學家愛德華·繆斯·伯塞爾在1951年探測到了這種微波的發射,這樣就可以套用微波來跟蹤星際空間中不尋常的冷氫氣聚集體。
當探測微波的方法被改進後,就能夠探測到氣體雲的微小成分。例如,探測到了一種很少見的氫原子,這種氫原子的原子核比普通氫原子的原子核重兩倍。普通氫氣是氫1 ,更重些的叫重氫或氫2。
在1966年,探測到了體現氫2特徵的微波,而且還有一些證據表明,從總體上說宇宙中20%的氫氣是以氫2的形式存在的。通過微波發射的特性可以識別原子的結合,比如說,在宇宙中僅次於氫原子可以和其他原子結合的最普遍的是氧原子。
在很長一段時間內,一個氧原子和一個氫原子可能會互相碰撞結合在一起形成一種所熟悉的羥基組化合物。這樣的化合物可以發射或吸收四種波長特性的微波,其中有兩種波長的微波於1963年在雲中被觀察到。天文學家們開始承認在薄薄的星際物質中有雙原子化合物,雖然多原子化合物看起來還是不可能的。
在1968年年底,水分子(兩個氫原子和一個氧原子組成)和氨分子(三個氫原子和一個氮原子組成)被探測到了。這以後,有更多更複雜的化合物被發現,它們含有一個或多個碳原子,並由此創立了天體化學。天文學家還不能確定在近乎真空的宇宙中形成的分子有多複雜,有些分子可能會由13種原子組成,但是只有這樣的可能,即如果能把探測儀送到星際雲中(但不能送到離地球有太多光年遠的星際雲中),還可以探測到更複雜的化合物。
最新研究
2012年10月2日,蘇格蘭的科學家提出了一種有趣的方法來應對全球變暖,即在小行星表面進行爆炸,創造出巨大的塵埃雲,這些塵埃雲就相當於是行星的“防曬霜”。
來自英國斯查萊德大學(UniversityofStrathclyde)的研究人員認為,在小行星表面進行爆炸創造出巨大的塵埃雲之前,應當有一顆大小適宜的小行星進入適當的軌道。小行星本身具有引力,這些爆炸產生的塵埃就會被固定在某個位置,而不會在宇宙中逐漸地擴散。
這個方法,學科術語稱之為岩土工程,該工程旨在通過反射、偏離或者吸收太陽的輻射來達到改變行星氣候的目的。
美國研究氣候改變政府小組的研究表明,截止21世紀末,全球平均溫度將上漲1.1℃至6.4℃。
英國斯查萊德大學研究人員RussellBewick表示,人們有時候會想到採用巨大的螢幕來阻擋全部的太陽輻射。但這兒採用方法完全不同,因為這個裝置始終處於太陽與地球之間,它僅充當遮光物或過濾器的角色。不過,想表明的是,不覺得岩土工程能夠徹底地解決全球變暖的問題。要抓緊時間找到一種永久的解決方案來應對地球的氣候變化。塵埃雲不是最佳的方法,不過它可以在一定時間內解決氣候變化帶來的影響,從而為一些見效緩慢的方法爭取時間。如碳捕集早些提出了在空間放置巨大的鏡子反射陽光從而給地球降溫的方法。但由於在外層空間建造巨大鏡子或者將巨大的鏡子發射到預定軌道上所需的巨大成本,使得該方案不太切合實際。
還有一種方案就是採用塵埃帶來遮蔽太陽,與塵埃雲的方法差不多。該方法的成本較在空間放置巨大鏡子的方法要低得多,但這些塵埃帶可能受到太陽、月球以及其他行星的引力而四處分散。因此,蘇格蘭的科學家們提出了這樣一種新奇的點子,利用小行星自身的引力將塵埃雲有效地固定下來。
科學家們表示,小行星必須放置在拉格朗日L1點,這兒太陽與地球的引力恰好處於平衡。L1點距離是地球到月球距離的四倍。
科學家發現1036Ganymed是最大的近地小行星,它可以作為一個適合的試驗對象。他們相信Ganymed產生的塵埃足以阻擋6.58%到達地球的太陽輻射,足夠應對地球全球變暖的氣候水平。