新疆域 FRONTIERS [美]艾萨克·阿西莫夫 著 上海科技教育出版社 1999.12 扫描，校对：异调 空间科学新疆域（FRONTIERS OF SPACE），何妙福 译 穿透云层的微波 我们习惯于这样想象：如果要仔细观察遥远的天体，则必须发射 探测器。但实际上并非必须如此。现在我们在地球上，能看得非常详 细，有时用这种方法所发现的比探测器能告诉我们的还多。我们可以 从地球上伸出“手”，去触摸另一个世界，正如现在我们对土星的大 卫星——土卫六（Titan）所做的那样。 几年前当“旅行者2号”经过土星附近时，确实对土卫六作了近距 离观察。它是个大卫星，直径约3250英里，这就是说它比我们的月球 还大很多。它也有大气，而月球则没有。 土卫六的大气很厚而且大部分由氮和甲烷组成。氮不受日光影响。 然而，甲烷是由1个碳原子和4个氢原子组成的小分子，太阳光的能量 可以把这些分子粘合在一起形成较大的单元。这些较大的单元就是碳 氢分子，与汽油里的碳氢分子相像。 即使土卫六离太阳比地球离太阳几乎要远9倍，仍有足够的太阳光 抵达这里而形成这些大分子。其结果是土卫六的大气似乎是充满着形 成了朦胧烟雾的汽油蒸气。“旅行者2号”上的仪器不能穿透那层烟雾； 它们能送回来的全是模糊而又暗淡的光圈的照片。 很自然，科学家们对土卫六的固体表面可能会是怎样的情况非常 好奇。它是固态的吗？它是被液态碳氢化合物，或液态氮，或两者混 合的海洋覆盖着的吗？不然会是怎样的呢？ 在我们能返回到土卫六，实际发送一颗探测器进入它的大气，降 落到它的表面之前，要找到上述问题的答案似乎是无望的。 然而，科学家们在比土卫六离我们近得多的另一天体上遇到了类 似问题，它便是金星，一颗行星。金星始终覆盖着一层厚云，我们的 望远镜不能够穿透它。似乎无法辨别金星的固体表面是怎样的。我们 甚至不能辨别它是否在自转，或者，如果它是自转的，那么朝什么方 向，又有多快。 然而，例如雷达仪器产生的那些微波束，能够穿透云层抵达金星 的表面，反射回来，再穿透云层返回到我们这里。然后科学家可检测 这“微波回波”。 假如金星的表面是平滑和不动的话，那么微波回波恰与起先发送 的微波束完全相同。如果金星的表面是转动的话，那么回波将以不同 的波长返回。从波长的变化，科学家能辨别金星自转有多快且沿哪个 方向自转。 如果金星的表面是不平坦的话，那么微波回波有点散射，而根据 散射，正好可辨别这不平坦的表面是怎样的。事实上，现今已出版了 由微波揭示的金星表面图。 问题是，对其他天体，我们能这样做吗？显然能，因为我们已经 发射微波束到火星、木星、水星，甚至太阳，并从这些天体反射回来， 因而检测到回波。 微波能从土卫六反射回来吗？能，但即使土卫六最接近我们时， 它与地球的距离也约为金星与地球的距离的35倍。也就是说，由土卫 六产生的微波回波，其强度仅及金星的回波强度的一千二百分之一左 右。我们必须发射较强的微波束，同时需要能检测较微弱回波的仪器。 这样的仪器已开发出来。新信号检测仪曾用于土卫六。1989年6月， 科学家发射微波束到土卫六并检测到回波——至今检测到的最微弱回 波。 在3个不同日子，6月3、4和5日里发射微波束。由于土卫六以16天 一周的速率在绕土星旋转，每天微波束击中它表面的不同部位（这好 像我们扫描地球，而在3个持续日子里，微波束从宾夕法尼亚州，然后 从堪萨斯州，最后从加利福尼亚州反射回来）。 6月3日和5日的微波回波都很微弱，对于这一点，如果微波束碰上 了液态物体这也是可以想象得到的。然而，在6月4日，微波回波强得 多，属于我们期望中的从金星返回的一类回波。看上去好像是6月4日 的微波束碰上了固体表面。 因此，似乎土卫六可能是太阳系里迄今我们所知与地球相像的唯 一天体，具有一部分是液态和另一部分是固态的表面。土卫六，像地 球一样，可能有陆地和海洋，虽然土卫六的表面就其化学组成而言应 当完全不同于地球的表面。 或许在将来，微波将带给我们足够多的信息，允许我们制作土卫 六的表面图以及认证组成它的物质。海洋是碳氢化合物，还是氮？陆 地是岩石、冰，还是固态二氧化碳？科学家想知道，而他们也能知道。