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了解太陽內部的結構,太陽會不會隨時熄滅呢?

從太陽核心得到的新證據,極大地動搖了天文學家的基本信念。 他們一向認為,太陽是一個永恆、穩定的星體。自從50億年前誕生以 來,太陽在絕大部分時間裡都穩定地放射出光芒。然而,隨著對太陽內 部中微子的深入研究,人們對太陽永恆的觀點產生了懷疑。

中微子是產生於太陽核心的微小粒子,即太陽內部熱核反應的副產生熱核反應把氫變為氧,並釋放出巨大的太陽能,它維繫著地球上所有 生物的生命。中微子幾乎是一種虛無縹渺的粒子,既沒有電荷,也沒有質 量,即便有也極小極小。中微子能穿越一切物體,而不存在任何有形的或 無形的障礙。在地球表面的每一平方英寸上,每秒鐘就有近2500萬個中微 子穿過,其中只有極少的一部分會與相遇的其他粒子發生作用。

儘管中微子小得難以捉摸,科學家還是設計出了對其作統計、測 定、分析的探測儀器。中微子探測器深埋在地下,用於把轟擊地表的其 他粒子和某些輻射與中微子隔離開來。世界上第一個中微子探測器設 在美國南達科他州得德市的霍姆斯塔克金礦。在一座已廢棄不用的金 礦深處,科學家們設置了一個與游泳池面積相仿的大槽。槽里盛滿了 通常用作衣物乾洗劑的全氯乙烯溶液。穿越地面的中微子會與溶液中 的氣原子發生作用,產生放射性的氬,儘管這種機會出現的可能性極 小。一旦溶液中測出氬原子,就表明溶液曾受到了中微子的撞擊,從而 證明了太陽內部正在發生熱核反應。由於中微子的體積比原子更小, 它或許能為科學家們研究太陽核心的活動提供線索。

我們已經了解到,太陽表面的溫度約為6000^。根據這一數據, 天文學家可以推算出太陽內核釋放出的能量,進而估計出地下液槽所 能探測到的中微子數量。如果天文學家的推斷是正確的,那末每月應 能從探測器中測得大約25個中微子。不過,設在霍姆斯塔克金礦深處 的探測器平均每月僅測到8個中微子。這項實驗曾反覆進行過多次, 但每次的結果都是相同的。這就說明,來自太陽的中微子至少有三分之二「失蹤」了。

為什麼會出現這種不正常的現象呢?是太陽內部發生了變化嗎? 有的天文學家提出了一種設想,認為太陽內部確實產生了預期數量的 中微子,但其中的三分之二在到達地球的中微子探測器之前已經變了 形。中微子共有三種形式,現有的探測器只能測到其中的一種。關於 中微子變形的原因,迄今尚無人能作出令人信服的解釋。

天文學家還提出了中微子測得數量少於預期數量的另一種可能性, 即:太陽核心的實際溫度可能比根據表面溫度推算出來的數據低10%。 也有天文學家認為,中微子數量的減少,可能是迄今尚未弄清的大量未 知粒子的弱相互作用的結果。經常發生在太陽核心內的這種弱相互作 用,會使能量擴散,從而降低了核心的平均溫度,減少了中微子的產生數 量。如果確實如此的話,太陽就會長期保持穩定狀態,永恆不變了。

但更大的可能性是,太陽確實處於變化中。太陽內部可能已經開 始冷卻下來,只是尚未在表面顯露出來。但這並不意味著地球生命的 養育者——太陽將從此變冷,甚至最終熄滅。恰恰相反,核心轉冷,太 陽就會稍微縮小,同時釋放出引力能,使核心溫度重新上升;而內核產 生也熱量傳遞到表面後,太陽表面因溫度上升而稍有膨脹,再度導致核 心溫度的轉冷。

人們之所以希望太陽成為一個永恆穩定的星球,是出於保持地球 安定的良好願望,也是為了避免引起種種令人不安的臆測。設想一下: 只要太陽表面溫度降低2%,人類所在的地球就會重新進人11000年前 剛剛結束的冰河期;反之,一旦太陽表面溫度上升2%,那覆蓋地球兩 極的冰冠將會融化成水,同樣會使地球出現桑田滄海的巨變。

太陽究竟會不會熄滅呢?天文學家對太陽內部世界的深入研究, 終將會對此做出正確的答案。

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