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國家地理雜誌中文版 :尋找下一個地球

  • 雜誌名稱:國家地理雜誌中文版
  • 刊別:特刊
  • 出版地區:台灣
  • 語言:繁體中文
  • 出版社:大石
  • 出版日期:2018/03/19
  • 定價:299
  • 優惠價:95284
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封面故事

一直以來,天文學家都懷疑銀河系中的其他恆星也有行星存在,不過望遠鏡卻無法偵測到這些幾光年外的世界。1995年,科學家公布發現一顆繞飛馬座51恆星運行的行星,飛馬座51距離地球50光年。飛馬座51b行星的質量是地球的150倍,距離母恆星只有800萬公里,這樣的距離僅僅是水星到太陽的六分之一,這顆「熱木星」(hot Jupiter)包覆著攝氏982度的大氣。

儘管它不適合居住,但仍是顆行星,它的發現證明了其他世界的存在,這些太陽系外的世界等著我們去發現。太陽系外行星發現的進展相當快,天文學家已經找到超過3400顆「系外行星」(exoplanet)。我們的銀河系估計有1000億或更多的行星存在,光是距離地球50光年的區域內,可能就有超過1500顆行星。
搜尋地球這樣的行星正在進行中,這類行星上可能會有生命存在。

第一章 地球:認識其他世界的關鍵

我們祖先在夜晚觀察天上的行星時,也曾經想像這些世界是否和我們的地球很相似。不過,當近代的天文學家把望遠鏡指向這些行星,卻只能看見一些模糊景像,一直到太空探索時代來臨,才解開我們長久以來的疑惑。
太空船所拍攝的影像揭開了行星地貌和地球地表變動之間的關聯,太空人繪測了月球和火星上的隕石坑,發現是小行星或彗星撞擊所造成之後,地質學家很快地就發現地球上也有類似的撞擊痕跡。而月球上的「海」其實是噴發出來的熔岩冷卻後所形成,這種地形在西伯利亞、印度和美國也看得到。火星上有些巨大的火山,面積是臺灣的五倍大,火星南北極有厚厚的冰冠,還有和地球上相似的峽谷和水道,可能都是水流侵蝕所造成的。
探索這些行星,並把它們跟地球比較,能夠幫助我們了解,地球仍然受到活躍地質作用的影響。藉由太陽系這個實驗室,我們能解開地球上的未解之謎。

第二章 宇宙創造性的破壞 : 小行星和彗星撞擊地球

45億年來,地球飽受撞擊,這個靶場就在我們的太陽系,子彈是小行星和彗星,是行星形成後留下來的碎屑。由岩石組成的這些小行星,原本是位在火星軌道和木星軌道之間一顆行星的原料,不過木星快速形成後,它的重力干擾了這顆行星形成,並把行星原料撒向四方,你可以在靠木星內側的四顆衛星上,看見它們表面傷痕累累的撞擊坑。
彗星在天王星軌道和海王星軌道之間形成,是塵埃和冰組成的雪球,受天王星和海王星重力影響,拋擲到太陽系各個角落,目前大部分彗星都位在冥王星軌道外的地方。
小行星和彗星的總數有數百萬顆,大小從房子到嘉義市般大都有,有些會靠近或穿越地球運行的軌道,如果地球受到較大天體撞擊時,天體的質量和速度會撞擊出光和熱,形成凹陷的隕石坑,這樣的撞擊會對全球造成災難。

第三章 地球表面的運動

在地表造成破壞和傷亡的地震、火山爆發和海嘯,都是板塊運動的結果;板塊運動是地球上重要的地質活動,由地函中的放射性元素衰變產生的熱,熔化了岩石所引發的。炙熱且較輕的物質從地心上浮,冷卻後再往下沉,形成緩慢的對流,對流的熔岩上方就是地球最外層地殼板塊。
板塊之間的碰撞形成山脈,板塊碰撞後往下沉的部分會形成海溝和火山,板塊之間相互滑動則形成巨大斷層。雖然有些板塊的運動很緩慢,但強烈地震發生後,你就能見證板塊運動的劇烈程度。我們在太陽系裡也發現類似的例子,例如金星的大斷層和火星地殼上的巨大峽谷。山脊、裂縫、山脈和斷層是行星地底活動的線索,我們的目標是學習如何在這變動的世界中更安然地生活。

第四章 來自地底的火焰:火山
火山是證明行星仍然活躍的證據,在太陽系各個角落皆有,大部分火山記錄了活躍的過去而不是現在。熔岩流重塑地貌,噴發煙塵中的氣體和灰燼改變了大氣。有些火山噴發持續數年,甚至數十年,而有些只是幾天。
地球上的火山造就迷人的風景,就像天堂般的夏威夷島和高聳的富士山。
不過,火山也帶來致命的危害,熔岩流摧毀生命及財產,噴發的雲和煙塵會造成航空運輸停擺好幾個星期。火山學家把地球上的火山與其他行星和衛星比較,試圖了解哪些因子決定火山為何、如何、何時爆發。這些對地球火山的研究,幫助我們解釋從水星到冥王星表面的熔岩流現象,揭露行星的過去、現在與未來。

第五章 在地表上流動的液體

太陽、重力和流水,共同構成地球上的水文循環,水蒸發、下雨又回到地面,並且受到重力的作用,慢慢侵蝕地表。
美國亞利桑那州世界聞名的大峽谷是由科羅拉多河侵蝕而成,河水流經在自地質史上歷經20億年才往上抬升1.6公里的岩床,而科羅拉多河只在600萬年內就鑿出大峽谷,以及附近許多較小的峽谷,將超過12兆公噸的沉積物沖刷到海洋。當行星地質學家第一次在火星看見類似的溪谷和峽谷,覺得非常有趣,因為地球不再是唯一受到水文循環形塑的行星。洪水的水道和山谷的脈絡顯示,在這顆紅色行星上曾經有劇烈的水文循環,雨水和融冰切割火星高地,形成了深谷,而洪水也曾經在巨大峽谷中怒吼。

第六章 冰雕地貌

想像一下,我們的地球不是一顆藍色的行星,而是白色的天地。大約在兩萬年前,冰原從北極延伸到北美五大湖,而且覆蓋了大部分的北歐地區,但是現在主要分布在兩極地區和格陵蘭,不過,當這些冰河移動時,會持續蝕刻地貌。
地球上90%的淡水儲存在冰冠和冰河,如果它們全都融化,海平面將上升多達70公尺。我們在水星和月球都偵測到冰,木星、土星、天王星和海王星的衛星及冥王星也都有冰存在的跡象。火星上的極冠暗示更寒冷的過往,影像顯示火星表面過去可能遭受冰河蝕刻。
這些其他星球的冰凍地貌,可以幫助我們了解,在它們形成以及變化的過程中,水所扮演的角色,並且提供了過去氣候的訊息。當我們研究其他行星自然的氣候變遷時,讓人擔心的是,人類在地球上引發的氣候變遷。
 
第七章 風的作用

風無法舉起大陸或將海洋板塊推入地函,不過給它足夠時間,風將重塑地球的地貌。幾乎透明的大氣只占地球百萬分之一的質量,移動的大氣可以從地上輕易吹起土壤和塵埃。受到炙熱太陽加熱,赤道空氣上升,往南北方向移動,並將能量帶往兩極。地球自轉讓這股風偏移,從冷空氣上方通過,形成能量循環,這就是我們熟知的「風」。
暴風能夠重擊海岸線, 破壞森林, 摧毀建築物。1934年,美國新罕布希爾州華盛頓山上測量到高於每小時372公里的風速。穩定的風吹起塵暴,能夠將砂和細塵帶到遠處。雖然風能夠帶動的砂粒比流水的效率差,不過長時間下來,風還是能夠吹蝕岩石,形成巨大的沙丘。


第八章 我們是唯一的嗎?尋找地外生命

抬頭仰望夜空中閃閃發亮的星星,人類總是疑惑:我們是不是唯一的生命,這些恆星有沒有提供生命所需的溫暖?要回答這個問題,我們必須了解地球上生命的起源,還有生命在其他世界是否可能存在。地球上的生命分成三大類:細菌、古細菌和真核生物(人類所屬的類別),每一種生物都是從一個共同的祖先演化而來。所有的生物細胞都是用核糖核酸(RNA)和去氧核糖核酸(DNA)來儲存遺傳訊息,當物種變得複雜,它們就可以演化出更多的基因,來支持新的能力和型態。所有生命都有一些共同的基因,雖然已知的胺基酸有500多種,但是地球上的生命只使用其中20種左右。
我們已經發現星際雲、彗星之中有胺基酸存在,在隕石上也發現有組成DNA的胺基酸,這些無所不在的生命元件,暗示地球以外的生命,可能不會和地球上的生命差距太多。

第九章 新世界 尋找下一個地球和生命繁衍的地方

一直以來,天文學家懷疑銀河系中的其他恆星也有行星存在,不過,望遠鏡無法偵測到這些幾光年以外的世界。1995年,科學家宣布發現一顆繞著飛馬座51恆星運行的行星,飛馬座51距離地球50光年(1光年=9兆5000億公里)。飛馬座51b的質量是地球的150倍,距離母恆星只有800萬公里,這樣的距離僅僅是水星到太陽的六分之一。這顆「熱木星」(hotJupiter)由攝氏982度的大氣包覆。
儘管它不適合居住,但是仍然是一顆行星,這項發現證明了其他世界的存在,這些太陽系外的世界,值得我們前去探索。發現太陽系外行星的進展相當快,天文學家已經找到超過3400顆「系外行星」(exoplanet)。我們的銀河系估計有1000億顆或更多顆行星,光是距離地球50光年的區域內,可能就有超過1500顆行星。目前科學家正在搜尋類似地球這樣的行星,這類行星上可能存在著生命。
 

編者的話

本刊的作者是兩位太空探險家:美國航太總署(NASA)的太空人Tom Jones以及首席科學家Ellen Stofan,他們首先從行星科學的角度,分析太陽系中的行星與地球有什麼不同,接著介紹地球在太陽系中的獨特地位,再探討太空中是否可能存在另一個地球?

如果我們對其他世界懂得愈多,就愈能了解我們所在的世界。

這本特刊要介紹的是我們的地球在太陽系中獨特的地位,從太空人和太空船儀器觀察到令人屏息的地球,將這些訊息和其他行星比較,有助於揭露地球的奧祕。

我們兩位(湯姆.瓊斯以及艾倫.斯托分)是太空探險家,長期研究地球和其他行星,我們用來探索其他世界的太空船儀器,原本是用來勘查我們的行星,例如人造衛星運用各式儀器追蹤颱風、檢視地球南北極上空的臭氧層破洞、監視蠢蠢欲動的火山和測量地球的溫度。

探索太陽系裡的其他行星,讓我們了解地球只是太陽系眾多星球的一顆,太陽系也只是我們星系中超過數十億恆星系統中的一員,而我們的星系也僅僅是宇宙中超過數十億星系中的一個。這些探索啟發我們思考地球在宇宙中的地位。
如果某位醫生只有一位病人,可能可以非常了解這位病人的病況,但是缺少了對其他病人的問診經驗,就無法知道人的正常狀態或疾病的複雜度。同樣地,行星科學家透過檢視其他世界,就能更了解行星如何運作。研究天王星冰質衛星的地殼斷層、紅色火星上的沙丘或炙熱金星上的火山,都能幫助我們了解地球上形成相同地貌的作用力。

科學家和人類都對萬物感到好奇,我們將與你一同遨遊太陽系,不過最關切的還是我們的家,誠如詩人艾略特(T. S. Eliot)所言:「我們的探索永無止境,當一切探索結束,我們將回到起點,才是第一次認識這個地方。」

作者簡介
Tom Jones是一位行星科學家、飛行員、作家、演說家和退役的美國航太總署太空人,他曾協助建造國際太空站,在太空中待53天的時間。 
Ellen Stofan是一位行星地質學家,研究金星、地球、火星和泰坦,是美國航太總署的前首席科學家,她執行美國航太總署和歐洲太空總署的任務。
作為行星探索者,我們從地球上許多的地質特徵,讓我們更了解太陽系,然後,觀察其他地方的地質活動,反過來讓我們更加了解塑造地球的那些作用力。
當我們將「行星實驗室」拓展到其他恆星的世界,探索它們表面是否適合生命存在,這些探索都是從地球和我們太陽系裡的鄰居開始。
不管是用我們的眼睛和雙手,或送機器代替我們的感官去探索其他世界,最後的在其他世界的發現都會傳回地球,成為教科書的一部分。
 

雜誌目錄

第一章
地球:認識其他世界的關鍵 6
太陽系是行星實驗室
第二章
宇宙創造性的破壞 20
小行星和彗星撞擊地球
第三章
地球表面的運動 36
山脈、斷層和裂縫
第四章
來自地底的火焰:火山 46
火山的熔岩與冰
第五章
在地表上流動的液體 56
河川、熔岩和碳氫化合物
第六章
冰雕地貌 68
冰河、冰冠和氣候變遷
第七章
風的作用 78
雕塑大地的無形力量
第八章
我們是唯一的嗎?尋找地外生命 86
地球之外是否有生物存在?
第九章
新世界 100
尋找下一個地球和生命繁衍的地方
結語 110
影像來源 111
 

內容簡介

《國家地理雜誌》 於1888年成立的美國國家地理學會,是以「增進並普及地理知識」為宗旨的非營利組織。學會的「研究與探索委員會」贊助過的計劃,已超過一萬件,以促進人類對大地、海洋與天空的知識。而《國家地理雜誌》自1888年創刊以來,以精采絕倫的攝影、謹慎真實的文字、精密準確的地圖與生動創意的插圖,獲得全球數千萬讀者的肯定。

《國家地理雜誌》於公元兩千年獲得美國雜誌出版最高榮譽─美國雜誌編輯學會之艾力獎,證明這份歷史悠久的刊物,仍是全球雜誌出版的標竿。

國家地理原文版

美國國家地理學會自1888年起已贊助了六千多項探險與研究計畫,而旗下的國家地理雜誌,由各行各業的專家為你報導世界各地的自然與人文,極具參考價值;翻開國家地理雜誌,就像在世界各地的風景勝地漫遊一樣,國家地理雜誌帶領讀者探索我們星球的奧秘和各地居民的人文故事。每期都包含了多樣的主題如動物、自然、科學、科技、文化、歷史、旅遊、冒險、探索和地理,而其中許多珍貴的照片,皆為攝影師冒險得來的精心傑作,您千萬不可錯過。
 

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