第五节 太阳系
宇宙中的恒星和星系的数量繁多无比，让人数不清楚到底有多少个，但是对于我们来说，最直观、最重要的恒星系统只能是太阳系和银河系。
太阳系是一个单星系统，是我们赖以居住的家园，天文学家对它研究的详细程度，也是其他任何宇宙天体都比不上的，而银河系，更是我们了解最多的宇宙大型星系。
太阳系的相关知识，我们每个人在日常生活中经常接触到，从学生时代开始就学习，到现在都还有种亲切的感觉，所以，对于太阳系的基本知识我们下面就不再详述了，大家都知道的东西约略介绍一下，把主要精力用来着重探讨一下目前比较尖端的领域和一些未解之谜。
太阳系位于直径10万光年，包含4000亿颗恒星的棒旋星系内，这个棒旋星系在整个宇宙来说算是一个大型星系，叫做银河系。我们的位置在银河系外围的一条猎户旋臂上，距离银河系中心区域大约25000~28000光年，在这个位置上，太阳带领着自己的所有成员以每天2000万公里的速度围绕银河系核心公转，转一圈需要2.25亿~2.5亿年，这个公转周期称为银河年。
太阳系在银河中的定居位置非常优越，让我们地球可以非常侥幸的发展出生命，这些优越性具体体现在三个方面，除此之外，肯定还有其他更优越的特别地方，只是目前我们还不知道。
首先，太阳系围绕银河系中心的公转速度和旋臂速度保持一致，意味着我们可以一直呆在旋臂上不用担心被甩出去，正因为如此，太阳系才远离了有潜在危险的超新星密集区域，使得地球长期处在稳定的环境之中得以演化出生命。
其次，太阳系距离银河系核心比较远，免去了核心处异常密集的恒星影响，要知道，核心区域的恒星可是数百万数百万的挤在一起，纷纷扰扰的强大引力会将太阳系边缘的彗星全部送到地球，使生命夭折在天地大冲撞中。不仅仅这样，我们的稍远位置更是远离了银河中心那个超大质量黑洞，远离了最致命的威胁，不会短期内被它爆发出的强烈辐射所摧毁，更不会在短期内被黑洞所吞噬（尽管死于黑洞的死法是某些天文学家的个人美好愿望）。
最后，太阳系所在位置是一个非常完美的空洞地带，就算在整个银河系里比较，也是恒星相当稀少的一个星际云区域，在天文学上称作本星系泡：一个形状像沙漏，气体密集而恒星稀少，直径大约300光年的星际介质区域。这样的结果就是在太阳周围只有屈指可数的几颗恒星：最靠近的是距离4.3光年的半人马座α星；6光年远的巴纳德星；7.8光年的沃夫359星；8.3光年的拉兰德21185星；最大恒星是8.6光年之外天狼星；还有距离8.7光年，由两颗红矮星组成的鲸鱼座UV；距离9.7光年，孤零零的红矮星罗斯154星——10光年之内就这么几个恒星，非常的稀少，使我们的生存环境更加稳定安全，否则的话，两颗近距离恒星的相互引力将彻底毁掉地球。
太阳系所在区域的空旷可以打个形象的比方：假如把地球缩小到一颗葡萄大小，太阳则是在150米外发光，4.5公里之外是海王星，距离最近的一颗恒星则远在2.5万公里之外。
太阳系这个单星系统，可以定义为所有受到太阳引力约束的天体的集合体，包括太阳、八大行星、至少165颗已知卫星，数以亿计的小行星、柯伊伯带天体、彗星和星际尘埃以及奥尔特云。当然，最重要的是太阳所拥有的八颗大行星，所以我们下面就来探讨一下太阳系八大行星有什么不为人知的秘密。
我们把地球绕太阳公转的轨道平面叫做黄道面，八大行星的轨道几乎全在黄道面上，以逆时针（右旋）方向绕着太阳公转。只有彗星和柯伊伯带天体例外。实际上，距离太阳越远的行星或环带，与前一个的距离就会更远。
依照至太阳的距离，行星顺序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星，木星与土星称为类木行星，天王星与海王星称为冰巨星，除了地球之外，肉眼可见的行星以五行为名，在西方则全都以希腊和罗马神话故事中的神仙为名。
1、优越的太阳系
太阳系的主角是位居中心的太阳，它是宇宙中很普通很平常的一颗黄矮星，拥有太阳系内已知质量的99.86%，并以引力主宰着太阳系内的所有天体命运。
对于地球和我们来说，太阳是一个距离最近的庞然大物，迄今为止我们也没能走出它的势力范围。
对于太阳这颗恒星的形成方式和未来走向，我们通过以前章节的深入探讨，已经很清楚了，而太阳系整个星系的形成过程却仅有理论，还没有确凿的证据来证明，所以，太阳系的起源在某种意义上来说，还是一个谜。
目前，有关于太阳系的形成理论其实是比较简单的，和所有恒星系统一样，它起源于星云中。
在银河系中，太阳系所在的位置曾经诞生过上一代大型恒星，这颗大恒星在很早之前，大约100亿年前就烧尽燃料爆掉了，只剩下一大块富含金属的辽阔星云。星云中有一个地方的物质最密集，随着时间推移，引力造成这一小块密集物质发生了收缩，密度和温度持续升高，漫长时间过去后，这一块物质聚拢了大量星云物质，并且触发了自身的氢聚变，点燃一颗新的二代或者三代恒星——太阳。这颗新诞生的恒星拥有更多的比氢和氦重的金属（这是天文学的说法：原子序数大于氦的都是金属）。高金属含量被认为是太阳能发展出行星系统的关键，因为行星是由累积的金属物质形成的。
太阳系其他成员（包括地球和构成我们的物质）也是来自星云，和太阳一样同源同种，由于星云本身存在翻滚和湍流运动，所以当星云中剩余气体物质被太阳引力俘获后，会转动着落向太阳，速度越转越快，最终，速度达到一个限度后，气体尘埃盘中的物质不再下落，而是停留在太阳周围，形成一个庞大的气体、尘埃盘——行星正在滚雪球一样长大的地方。
这个盘的条件正好适合形成新的行星：尘埃粒子的碰撞会形成碎石，碎石间的碰撞会形成岩石，岩石间的碰撞则会形成巨石，这一过程一直持续下去最终就会形成行星。
地球轨道以内的行星距离太阳近，高温蒸发了水和甲烷这种易挥发的分子，因此形成的行星都相对较小（仅占有圆盘质量的0.6%），并且主要的成分是熔点较高的硅酸盐和金属等化合物，这些石质的天体最后就成为类地行星。
地球轨道和木星之间的尘埃气体受到木星引力影响，不能凝聚在一起成为行星，也就变成了今天的小行星带，好比是制造行星剩下的边角余料。
更远的距离上，易挥发的气体物质被冻结成固体，形成木星和土星这样的气体巨行星。至于更远处的天王星和海王星，获得材料更少，核心被认为主要是冰（氢化物）物质组成，所以被称为冰巨星，它们是和木星土星不一样的另一种天体。
一旦年轻的太阳开始产生能量，太阳风会将尘埃盘中的物质吹入星际空间，从而结束行星的成长过程。这就是太阳系形成的星云假说，这个假说最早是在1755年由康德和1796年由拉普拉斯各自独立提出，其后一步步逐步演变为现代的成熟理论，为大多数天文学家所接受。
太阳系的组成可以简略的分为五大部分。
太阳：太阳系里的唯一恒星，也是最主要和最重要的成员。它产生巨大能量，并以辐射的形式（例如可见光）把能量稳定地送入太空。太阳在分类上是一颗中等大小的壮年期黄矮星，宇宙中比太阳大且亮的恒星和比它暗淡和低温的恒星都有很多。大约50亿年后，太阳将变得更大与更加明亮，但是质量还不足以发生超新星爆发，只好逐步熄灭火焰变成一颗冷却的白矮星。
行星际物质：太阳不断的放射出电子流，也就是等离子太阳风，在太阳系内创造出一个稀薄的太阳圈大气层，也就是我们所认知的行星际物质。
内太阳系：传统上是类地行星和小行星带区域的总称，类地行星的特点是高密度、由岩石构成、只有少量或没有卫星，也没有光环围绕；它们由高熔点的矿物组成地壳和地幔，核心由铁、镍构成的金属组成；全部都有撞击坑和地质构造的表面特征；在一个平面朝着一个方向运行；边缘的小行星带全是由岩石与不易挥发的物质组成的岩块，数量极其众多。
中太阳系：是由气体巨星和它们的大卫星共同构成，包括许多短周期彗星。在这一区域的固体，主要的成分是“冰”（水、氨和甲烷），不同于以岩石为主的内太阳系。这里的行星都是大块头，囊括了环绕太阳99%的已知质量，包括木星、土星、天王星和海王星。
外太阳系：是指海王星之外的区域，通常也称为外海王星区，在天文学上仍然是未被探测的广大空间区域。这片区域似乎是太阳系中成千上万小天体的生活家园，主要由岩石和冰组成。这个区域被认为是短周期彗星的来源。柯伊伯带也位于这里，而且柯伊伯带中所有的天体总质量也还不到地球质量的十分之一。
奥尔特云是一个假设包围着太阳系的球体云团，理论上有数以兆计的冰冷天体和巨大的质量，布满着不少不活跃的彗星，它们被认为是长周期彗星的来源。其中的物体运动非常缓慢，并且可以受到一些不常见的情况的影响，像是碰撞、或是经过天体的引力作用、或是星系潮汐。塞德娜(Sedna)就是一颗巨大、红化的类冥天体，形状已经被确认，非常像一颗矮行星，有着巨大、高椭率的公转轨道，12050年才能绕日一周，太阳系所统辖的疆界在何处结束，以及星际介质开始的位置，我们并没有明确定义的界限，因为这需要由太阳风和太阳引力来决定。太阳风吹到的最大距离远达冥王星距离的三倍之外。但是太阳引力所能及的范围，理论上应该是这个距离的千倍以上。
太阳风吹到太阳系最边缘时，变得纷乱繁杂，也就是所谓的日鞘，再往外即是更加黑暗、更加冰冷的星际空间，距离最近的宇宙天体也还远的不可想象。
这么遥远的距离对于地球上的人类来说，是一个完美的缓冲带，将我们隔绝在宇宙深空之外，我们难以飞出去，外面的高等级文明也很难发现我们。
美国宇航局在1977年发射了2艘无人探测飞船，旅行者1号和旅行者2号，是目前所有仍在运作、还可联系的宇宙飞船中，距离地球最远的宇宙飞船。它们用了30多年来飞过太阳系边缘，即将彻底离开我们前往遥远未知的黑暗中（它们分别采用三块放射性同位素温差发电机作为动力来源，使用寿命已经大大超出了设计寿命，目前预计可以工作到2020年仍可与地球联系）。
这两艘飞船都携有一张铜质磁盘唱片，内容包括用55种人类语言录制的问候语和各类音乐，旨在向“外星人”表达人类的问候，还有如何到达地球的指南。但是也有人反对这种行为，比如英国科学家霍金就认为宇宙中如果存在游牧民族，嗜好征服和殖民一切宜居星球，那对于人类来说将是一个灾难，所以人类向全宇宙宣告存在就等同于一个人在森林中呐喊，迟早会招来猛兽被吃掉，毕竟人类不一定是宇宙中最先进的智能生命，一旦相遇，人类将会惹上灭顶之灾。
但是不管怎样，我们都很难把自己潜藏起来，几十年来甚至在我们不了解宇宙之前，人类就已经通过广播和电视信号，向四面八方的宇宙空间发射出我们存在的无数确凿信息，现在这些信息正在以每秒30万公里的速度横扫太阳系近邻，还会无可挽回的继续向宇宙深处传播。所以，人类要想隐藏自己，就必须停止或者在地球外部完全屏蔽掉所有的无线电发射信号，但这是根本不可能的。
话说回来，目前的实际观测表明，离我们最近的恒星距离有40万亿公里，以光速衡量是不到4光年左右。人类科技发展到今天，所能到达的最远地方还是40万公里之外的月球，而无人探测器飞了30多年，依然飞不出太阳系，因此，如果我们观测到外星探测器，仅仅从他们能够离开自己的星系这一点来看，其科技水平就远远超出了我们的想象。对他们而言，地球上的人类是完全没兴趣接触的低等未开化生物，如同我们不愿意钻进蚁穴中抢夺食物一样，而一旦他们真的愿意到地球上来，完全可以为所欲为，这是不可阻止的灾难。
搜寻了许多年，天文学家们还是没有发现任何外星人的线索，除了我们的探测能力有限、探测方法不足之外，也有可能是宇宙中外星人的数目也许没有我们想象的那么多，进化出智能生命的条件过于严苛，而且鉴于宇宙浩瀚无边，距离地球最近的、有可能存在智能邻居的地方遥远在9500万亿公里之外。这让许多人庆幸，太阳系所处的优越位置，是宇宙给我们创造的一条完美地带。
2、不可靠的水星
水星，是距离太阳最近的行星，从地球上看起来，经常被淹没在耀眼的阳光中难以看到，所以搜寻水星，要在太阳升起或落下的时候去找，在淡蓝色的黎明和黄昏低空中到太阳旁边去找一个不闪烁的小小黄点，这个点就是水星。但是就算看到了它的身影，我们的肉眼也不会看到任何细节，就算用望远镜也是如此，因为它实在是距离太阳太近，自身又太小了。
1975年，美国宇航局曾经发射水手10号无人探测器对水星进行近距离探测，探测结果证明水星地面酷似月球，到处都是大小不一的环形山，由硅酸盐构成。
水星的内部却很像地球，是由石质和铁质构成的一个实心疙瘩，最中心则是个比月球还要大很多的铁质内核，含铁2万亿亿吨，至少可以供人类开采2400亿年，是一座取之不尽，用之不竭的大铁矿。
尽管水星是太阳系8大行星中最小的一颗，其引力也相应地较小，然而水星确实拥有一个稀薄的大气层，稀薄到几乎不存在，这层稀薄的大气由太阳风破坏掉的原子组成，同时又在太阳风的冲击下迅速散逸到太空中，在水星背阳处形成一个如同彗星一样的尾巴。所以它很不稳定，总是在频繁地补充更换，也可以说这个大气层本质上不属于水星，它只是太阳风粒子的暂时停留之处。
水星的自转很慢，公转速度却较快，88天就能绕太阳一周。表面昼夜温差达到600度，不可能存在液态水。但是没有液态水，不表明它不能成为人类的殖民地，至少在在水星南北极的巨大环形山中，都是很适合人类殖民的地方，那里是太阳光芒永远也照不到的黑暗之地，温度保持恒定在零下200度，如果人类将其加热到一个舒适温度，就能居住和生活，而且较低的环境温度还能使散失的热量更易处理。
那水星上有没有可能存在本地土著居民呢？
很有可能，只是这种生命结构并不被我们所认识而已。
2011年9月，科学家李·克罗宁的研究小组在英国格拉斯哥大学的实验室证实：基于金属的生命体可能存在（这一实验结果发表在当月的德文版《应用化学》杂志上）。
克罗宁研究小组通过将钨和其他金属原子、氧、磷结合形成的多金属氧酸盐混合装入类似细胞的球体结构中，让其自我组装成了像细胞一样的球体，并修改其金属氧化物骨架，使其拥有一些天然细胞膜的特征，更妙的是，这个膜让金属细胞受到光照时，可将水分解成氢离子、电子和氧，这是光合作用的第一步，也是从光线中获得能量的关键一步，能够让金属细胞分解出类似植物新陈代谢功能的自供给细胞。
目前，这项实验仍处于早期阶段，研究小组正在研究如何诱导这些“金属细胞”演变成具备自繁殖能力的实体。当然，一些生物学家保留意见，他们认为克罗宁研制的金属细胞除非可以携带类似DNA的物质，具备自我繁殖和进化功能，否则就不能算是拥有了生命特征，而克罗宁则称这在理论上完全可能，去年他在实验中就已经利用金属氧酸盐作为模板让金属细胞实现了自复制功能。
如果克罗宁的实验是正确的，这项研究将开辟一个全新领域。宇宙生命的存在性将更加广阔，至少说明生命体并不全是基于碳结构。而水星，则是宇宙中距离我们最近的一个有可能遍布金属生命体的星球。
金属生命，这种科幻电影中的常客，我们还没有接受和认识它们的心理准备，但是水星不可靠的原因，并不止这个，它在不远的将来，很有可能会对人类造成极大威胁。
水星的公转轨道是一个问题，它拥有太阳系八大行星中偏心率最大的轨道，通俗的说，就是它的轨道的椭圆是最扁的。而最新的计算机模拟显示，在未来数十亿年间，水星的这一轨道还将变得更扁，使其有机会和太阳或者金星发生撞击。更让人担忧的是，水星和外侧的巨行星引力场一起相互影响将有可能打乱金星和火星的轨道，并最终和地球发生相撞——那可是真正的末日毁灭。
总之，水星没有空气，没有水分，也没有卫星。其上的温差很大，运行速度快，没有什么惊人的奇观，更没有任何我们知道的生命痕迹，却有可能在将来某一天对地球造成威胁。
2011年3月，美国宇航局耗资4.5亿美元制造的“信使号”水星探测器经过6年多漫长飞行后，成功进入水星轨道，目前距离水星表面193公里，开始对水星进行拍摄探测工作。这也是人类自从1975年以来首次观测这颗太阳系的最小行星。
信使号水星探测器装备2块太阳能板以提供自身能量，绕日12圈之后，终于减缓速度被水星引力俘获，它在2011年4月传回了最新的水星照片。
图：2011年4月1日，美国宇航局公布的水星照片：左边是真彩色照片，右边是可见光和红外线合成照片，显示出水星不同的矿物成份。版权NASA。
在信使号拍摄的水星表面图像中，显示水星表面上有着许多巨大的悬崖和断层，表明水星正在收缩，收缩程度更是达到难以想象的剧烈程度。科学家认为这是因为炽热的铁核心逐渐冷却和凝固所导致的表面收缩。
最新观测还发现水星表面有着明亮的高反光率物质，这种情况在不仅在撞击坑周围出现，中央山峰以及环形峰周围也有出现。科学家认为这完全是一种新的地貌特征，显示水星地壳中蕴藏着某种具有极其丰富的挥发性物质，到底是什么物质，是否就是金属生命的聚居地？目前还没有人知道。
1975年的水手10号探测水星时发现它不仅具有像地球一样的磁层，在磁层上还发生较为频繁的高能粒子暴，但是2011年得信使号探测器却没有探测到高能粒子暴。从目前迹象看，水星磁层出现的高能粒子暴更趋向于某种未知的“定时”机制，这是一个难解之谜，进一步给水星的磁层蒙上了神秘面纱。
有鉴于此，日本科研机构和欧洲宇航局准备在2014年发射升空一个新型的水星探测器，成功的话将会在2020年进入水星轨道，或许等到那个时候，我们就能揭开有关水星的最终秘密。
3、 地狱般的金星
金星是太阳系八大行星中距地球最近的一颗行星，所以人类对太阳系行星的探测首先是从金星开始的，比水星和火星都要早，从1961年到现在，人类已向金星发射了32个空间探测器。
金星没有卫星，所以站在金星上，抬头是看不到月亮的，只有一颗最亮“星星”就是我们地球。和它一样，在地球周围像金星这样又近又大的星，除了日月之外再没有其他，所以夜晚的星空中，金星比最亮的天狼星恒星还要亮14倍，它犹如一颗钻石挂在天幕上，很好辨认出来。
金星的光芒是反射太阳光造成的，它离太阳近，个头又大，本身拥有一层厚厚的浓云，这些都非常有利于反射光线，使它成为星空中格外耀眼的明星，也正因为金星发出的美丽光芒，西方称它为维纳斯星，我国民间称黎明时分的金星为启明星，傍晚时分的金星为长庚星。
金星有很厚的大气层，比地球大气厚上百倍，而且总是一面朝向地球，另一面要隔200年才能看见一次，所以在20世纪60年代以前谁也不知道它是什么模样。但是通过探测器知道了之后，所有人都惊呆了，想不到美丽的金星，却是一个不折不扣的人间地狱，让我们很难想像太阳系中竟然有如此疯狂的世界。
金星的天空是橙黄色的，白昼朦胧不清，没有我们熟悉的蓝天、白云，没有地区、季节，甚至没有昼夜的差别。地面上火山成群，熔岩四处奔流，根本不存在液态水，温度热的连铅都可以融化，大气中97%都是二氧化碳，一年到头刮着猛烈狂风，成群闪电能够持续十几分钟，其上还有一层厚达30公里左右的浓硫酸厚云，下起的雨全都是硫酸大雨……称它为地狱一点都不奇怪。
1990年美国宇航局的麦哲伦号金星探测器对金星进行了仔细探测，我们目前对金星的了解很多都来自于这次探测，从那以后知道了金星的很多细节情况。
图：美国宇航局公布的麦哲伦号金星探测器2006年拍摄的金星照片。版权NASA。
金星的奇特大气分为上层、云层和下层三个层次。上层稀薄大气是电离的，中间的云层是最多最厚的，由硫酸液滴组成，掺杂一些盐酸、氢氟酸和氟硫酸等。最下层则是二氧化碳组成的大气层。
金星的地质表面乱石纵横，有过与地球规模相仿的海洋，现已全部被蒸发掉了。它地面上的最大特点是火山密布，从火山中喷出的熔岩流产生了了长长的沟渠，范围大至几百公里，其中最长的一条超过7000公里。
金星的地面也不象其他行星那样遍布环形山，这些被陨石撞击出来的环形山在金星表面很少，或许是因为陨石在坠落过程中都被厚厚大气层烧光了。
近年，欧洲太空总署(ESA)发射的“金星快车”探测船完成4亿公里旅程进入金星轨道，准备揭开金星大气的神秘面纱，务求全面解构金星异常恶劣气候的成因，以分析其温室效应和在高空长期形成的飓风，从而研究如何避免地球陷入相同的气候困境。
从物质构成上讲金星是和地球最接近的行星，但是金星的地质、大气和地球的差别很大，这是科学家急于想搞清楚的地方。金星的自转周期比公转还长，且是反方向逆转等奇特现象，这是科学家很感兴趣的一点。有人说，金星是地球的过去，而火星是地球的未来，因而人类对这两颗行星的探测最多
4、火星殖民地
火星是离地球最近的行星，随着公转轨道时远时近，最近时候约为5500万公里，最远则超过4亿公里（2011年8月，火星与地球的距离达到一个峰值，是6万年来距离最近的一次）。
在夜空中，我们用肉眼可以很容易的看到火星 ，颜色较红，清晰可辨。
火星的各种情况和其他行星相比，相对来说是最象地球的，所以人类若对外星殖民，火星将会是我们的首选地点。
古代中国将火星称为荧惑星，这是由于火星呈红色，荧光像火，亮度常有变化，而且在天空中有时自西向东运动，有时又从东向西，情况复杂，令人迷惑，所以叫它“荧惑”，有“荧荧火光，离离乱惑”之意。
火星比地球略小一点，自转周期也和地球很有默契，大约24.62小时自转一周，火星的红色外表是因为它地表的赤铁矿非常丰富。我们去看看地球上的红土荒漠就能大致明白火星的地表特征：赤红色的沙丘和砾石无边无际，非常干燥，没有液态水的存在，大气稀薄而又寒冷，时不时的还会刮起狂风，一个月都停不住，引起席卷火星的沙尘暴。
火星在古代被认为是太阳系中人类最好的住所，科幻小说和影视作品中也经常提及火星人的故事。但可惜的是这些都是虚构的。
第一次对火星的成功探测是由美国宇航局的水手4号在1965年进行的。直到1997年，美国的火星探路者号（无人驾驶）成功登陆火星，这也是人类科技第一次登上除地球之外的太空行星。
火星是具有最多种有趣地形的固态表面行星。其中不乏一些壮观地形，比如火星上的奥林匹斯山脉，居然高达24公里（地球上的珠穆朗玛峰还不到9公里高），山脉的基座超过500公里范围，所以这座大山当之无愧的是太阳系中最大、最高的山脉。火星还有4000公里长的峡谷群和6000多米深、直径2000公里的超大型环形山，非常壮观。
目前，我们只能依靠火星的表面资料和大量数据来推断它的内部情况，一般认为火星的核心是高密度物质，外包一层熔岩（比地球的地幔要稠密），最外层则是一层薄薄的地壳。但它的地壳没有板块运动，造成地幔无法流动的静止状态，最终在地面上拱起了超级高大的山脉。
在过去，火星表面存在液态水，甚至有过大湖和海洋。但是，由于火星引力小，液态水在四十亿年以前就被蒸发掉了。
火星的那层薄薄大气主要是由二氧化碳（95.3%）加上氮气（2.7%）、氩气（1.6%）和微量的氧气（0.15%）和水汽（0.03%）组成。
火星的北极被干冰（固态二氧化碳）覆盖，下面是厚厚的冰川，夏天时，干冰会完全蒸发，仅留剩余冰川。南极的干冰则从未完全消失过，无法知道是否存在冰川。2007年，美国宇航局的科学家根据探测资料认为，火星的冰川如果全部融化，可以覆盖整个星球11米深，于是推论有更大量的水被冻结在厚厚的地下冰层中，只有当火山活动时才可能释放出来。
美国宇航局的“奥德赛”火星探测器还在火星表面发现七个洞穴。洞口宽度在100~252米之间，基本观测不到洞底情况。这些洞穴的发现具有重要意义，可能是火星上唯一能为生命提供保护的天然结构。而且将来条件适宜的话，这些洞穴能够成为人类登陆火星之后的落脚点。
图：2004年1月6日，美国“勇气”号探测器拍摄的火星地面，是迄今最清晰的火星地面照片。版权NASA。
几十年来，火星探测器在火星上有很多发现，有些还相当有趣，比如说1976年，美国“海盗一号”探测器拍摄的一张照片上惊现一个酷似人脸的物体。
图：美国宇航局“海盗一号”火星探测器1976年拍摄的“火星人脸”。版权NASA。
许多人猜测这是很久很久以前“火星人”建造的类似埃及斯芬克斯像的建筑，是火星远古文明留下的历史遗迹。直到2010年美国宇航局最新照片才认定“火星人脸”不过是坐落在火星沙漠中的一座巨大石山，它中央位置的大片岩石看上去像是人头，而岩石上的阴影令人感觉像是眼睛、鼻子和嘴巴。
图：美国宇航局“勇气号”火星探测器在2007年拍摄的“火星人”。版权NASA。
美国宇航局“勇气”号火星探测器2007年底在火星的一处低地拍摄到一组全景照片，其中一张照片上赫然出现了“火星人”的身影。这张令人惊讶的照片显示，在红色星球的一处山坡上，一个脑袋硕大、如同“大脚怪”的黑色身影正挥着手臂走下山坡，它看起来又像是正坐在一块石头上休憩。这张令人惊讶的“火星人”照片引起了热烈争议和讨论。不过，这个“火星人”也只是一块人形奇石而已。
我们能把火星变成地球吗？
能将火星凛冽寒冷、空气稀薄的地表转化为适宜人类居住的地球环境吗？
如果能，我们应该怎样做？
美国宇航局的科学家表示，将火星地球化的大部分工作需要火星自身完成。人类所做的工作只是将火星的气候变暖，然后撒下孕育生命的种子。
让行星变暖的方法，最直接的就是向大气中添加温室气体，重建温室效应，比如用火星泥土和空气成分合成出全氟化碳这种强效温室气体，释放到大气中让整个行星变暖，南北极随之释放出冷冻的二氧化碳气体，这种温室气体能够让火星大气压力很快上升，地面温度保持温暖，并让液态水自由流动。此时，人类就着手建设一个可持续发展的生态环境，大量栽培植物改善大气中的氧气含量，最终的火星将会和地球一样成为一颗蔚蓝色的宜居星球。
此外，人类可以在火星轨道架设巨大反射（或折射）镜群，把更多阳光反射至火星表面给它增温；散布固沙菌类、植物，防止沙暴的发生，进而生成土壤，扩大居住地；在冰上（包括两极）培植深色藻类或散布煤灰等深色物质增加吸热进而加速融化；宇宙辐射也会随着大气的增厚而随之解决，当然，最根本的办法就是启动火星磁场，抵抗太阳风和宇宙射线。但是这需要大量的能量和尖端技术，目前还在研究中。
总之，火星殖民地在理论上是完全可行的，至于要多久可以实现尚待商榷，也还无法估算出到底需要多少费用。按照目前科技水平估计要花上千年时间，但是科学技术拥有加速发展的趋势，未来某一天取得突破性进展的可能性也相当大。
5、八星之王：木星
太阳系八大行星中，木星是质量最大、体积最大的一颗，质量超过地球质量的300多倍，体积相当于地球的1316倍；木星还是夜空中第二亮的星星（仅次于金星，但金星太小，在夜空中往往不可见），甚至比最亮的恒星天狼星都要亮很多，所以说，木星被称为“八星之王”是当之无愧的。
尽管木星的物理性质直到现代才开始被人类深入了解，但是人类自古以来就对木星的“王者”地位毫不怀疑：古代东方很尊崇木星，因其绕日公转一周的时间为12年，这一特性具有纪年和修订历法的重要意义，所以在中国古代把木星称做“岁星”，认为它和农业生产之间有着特殊联系，《史记》、《汉书》等史书中明确记载了岁星是主管农业的星官，地位极为崇高，并且有专门建造的庙宇来供奉岁星，这一祭祀制度甚至被满清所延续。
木星在西方同样享有尊崇地位，比如古巴比伦人把木星视为诸神中地位最高的马尔杜克神，利用木星12年的公转周期来定义黄道星座；西方人则把木星称之为朱庇特（拉丁语：Jupiter），源自罗马神话中的众神之王、相当于希腊神话中的宙斯。
图：太阳系八大行星和太阳的大小对比
1995年，美国宇航局发射的“伽利略”号木星探测器，在太空飞行了6年后成功抵达木星轨道，开始对木星深入探测，并且自行前往木星的几颗卫星进行了近距离探测。这次卫星探测是人类首次完整观测到木星、木星卫星及其磁场，是20世纪重要的行星探测活动，探测结果与科学家以前的推测有许多不同之处。而我们目前对木星的许多认知都是来自于这次探测。
下面简略介绍下历次木星探测的成果。当初步了解木星之后，再重点讨论下木星和太阳的区别：它到底是一颗失败的原恒星？还是一颗正在演化的初期恒星？如果在几十亿年后木星演化为另一颗太阳，我们地球将何去何从？
木星的形状比较扁，它的突出特点是质量大、体积大、自转速度非常快，是太阳系中自转最快的行星，并且自转轴与轨道面垂直，因此产生的巨大离心力，使木星最终成为两头凹陷，中间鼓凸的扁圆状。
木星没有固体地壳，大气层之下全部都充满了液态的氢和氦，是一片液体海洋，人类如果能够登陆木星，就只能像鱼儿一样游动着前进，或者让宇宙飞船设法在液氢中航行，根本不可能找到任何陆地。
木星目前已知拥有64颗卫星以及4道光环，它们与木星组成了一个家族：木星系。其中最大的卫星都是由意大利天文学家伽利略首先发现的，也是人类首次发现太阳系中的天体并非全都是围绕太阳运行，让当时的人们摆脱了地心说的错误理论。
木星身上一直有四个谜题，有的已经解决，有的还仅是理论。
木星的内部是什么样子？
人类无法在木星表面停留，一直没有拿到证据去证明木星的内部是怎么构造的。在理论上一般认为木星有一个高密度核心，之上则是一层掺杂氦的液态氢，最外面是由氢组成的木星大气。除了这个最简略说明之外，目前的天文学对木星的内部情况就知之甚少了。
木星是怎样形成的？
人类已经发现的系外行星中，绝大部分是距离恒星较近的高温气态巨行星。木星却距离太阳很远，它的形成可能牵涉到两种成因：吸积和坍缩。顾名思义，吸积事先需要一个大约较大质量的固体核心，逐渐吸积周围物质形成目前的气态巨行星。这种方式必须按部就班的逐一进行，历时较长；坍缩则是由于太阳初生时期的行星盘很不稳定，木星这样的气态巨行星是直接在行星盘中坍缩而成，这一过程需要一个大质量行星盘。但是木星到底是吸积还是坍缩而成的？为何在距离太阳这么远的地方会有一颗气态巨行星？目前还都不知道原因。
木星的强大磁场是如何产生的？
木星有着太阳系行星中最强大、延伸范围最广的磁场。强度是地球的14倍，延伸到太阳直径的10倍左右，这是一个极其庞大的区域！如此强大磁场让我们几十年来都找不到它的成因，一直是个谜。唯有近距离飞临木星两极才能寻找到线索，但是木星两极的强大磁场会加速带电粒子形成太阳系中最强烈的极光，这种高强度辐射会给人类的探测活动带来致命威胁。
木星表面的大红斑到底是什么？
木星表面最显著最持久，也是人们最熟悉的特征要算大红斑了。这个大红斑位于木星赤道南侧，是一个长达2万多公里、宽约1.1万公里的一个红色卵形区域，足以容纳两个地球。它是什么东西？为什么是红色的？要了解这些问题，仅凭地面观测实在是无能为力的。目前也还不清楚为什么这类结构能持续那么长的一段时间。只从探测中得知大红斑是一个高压区，那里的云层顶端比周围地区特别高，也特别冷。
木星是颗非常特殊的行星，它表面温度逐年增高，亮度也是每年增加2％，可是我们知道行星按照规律是无法自己发光发热的，那么发光发热的木星又怎么会归属于行星呢？这种现象说明了什么？
难道木星内部存在热源？
如果木星内部存在热源的话，那么木星在吸收且反射太阳能量的同时自身还要向外辐射热量。为了证明这一点，科学家们进行了深入研究，结果发现木星确确实实的正在向宇宙空间释放巨大能量，而且它所释放的能量是它所获得太阳能量的两倍！
既然所出大于所得，那么木星除了太阳一个能量来源之外，就必定还有着第二个能量来源！对于这个问题的探讨，也就是我们下面需要详细谈论一下的困惑：木星它到底是恒星还是行星，如果它演化成了恒星，那我们地球和太阳系怎么办？
图：1995年，美国宇航局的哈勃太空望远镜拍摄的木星照片。
版权NASA and the Hubble SM4 ERO Team
我们先来看一下恒星的定义：恒星由炽热气体组成的，能自己发光的球状或类球状天体，并且所有的恒星都是气体星球。
我们再来看一看木星的构成：木星由约90％的氢和10％的氦（原子数之比是75/25％的质量比）及微量的甲烷、水、氨水和“石头”组成。这个组成与形成整个太阳系的原始星云十分相似。
太阳的大气，同样包含约90％的氢和约10％的氦，以及很少量的其他气体。如此看来，木星与恒星的唯一区别只在于木星现在的气态表面并不是炽热的。
木星的亮度也很反常，水星、金星、火星和土星的亮度都在逐年减小，唯独木星亮度在增大，最近2000年中的亮度每千年增大千分之三。唯一解释就只能是木星有着自身热源，不依靠太阳发出的光和热维持本身物质的气态，也就是说在木星的核心区域，此时应该有着增加热量的核反应已经在陆续发生。并且因为木星质量强大，引力也很强大，可以不断捕获各种宇宙物质（包括太阳风）来使其质量不断增加，观测表明，木星在最近1000年中的质量增加了千分之0.24。而太阳质量则在不断减少，这意味着几十亿年后，木星的质量将与那时的太阳质量相当，到达成为恒星的临界点。由于捕获了各种宇宙物质，同时自然也会获得宇宙物质中所带有的能量，加上木星本身热源的作用，将使木星内部越来越热，直到点燃氢聚变成为一颗真正的恒星。
既然木星完全有可能演化为一颗真正的恒星，那它是从太阳系中分离出来，成为一个单独的木星系还是与太阳形成一个双星系统？
根据计算，30亿年后，当太阳临近它的暮年时，会因为能量耗尽扩散成一颗硕大无比的红巨星，吞噬掉水金地火四颗类地行星，届时的木星将不断从太阳吸走物质，发出光和热，成为一颗新生的太阳。随着时间的推移，当太阳演化成白矮星之后，木星就会取代太阳的地位，把自己的卫星全部吞噬，像太阳那样“木”光普照大地。而幸存的土星、天王星、海王星及其它矮行星都将围绕这个双星系统（一颗白矮星和一颗恒星的双星系统在宇宙中很常见）运转。然后，按照目前的生命起源理论，新的生命将在这些新行星上诞生，继续演化一篇智能生命的成长史。
地球的磁层只在距地心5~7万公里的范围内，连月球都保护不了，但是木星磁层的范围大而且结构复杂，大到距离木星140万～700万公里之间的巨大空间都是木星的磁层，所以木星的四个大卫星都能受到木星的磁层保护，免遭太阳风的袭击。
知道了这些后，或许我们会突发奇想，既然目前的木星磁场能够保护自己的卫星，那这些卫星中有没有适合人类移居的条件呢？
我们挑选出四个最有可能的卫星来了解一下具体情况：
离木星最近的卫星是木卫一，它的密度和大小类似月球，颜色特别鲜红，比火星还红。旅行者1号探测器在木卫一的表面发现有很多超大型火山喷发，是迄今在太阳系中所观测到的火山活动最为频繁和激烈的天体，也是地外观测到的第一个有火山活动的天体。而且在太阳系内部，再没有任何其它行星或卫星能与木卫一在火山数量上相媲美。所以，木卫一上温度太高，几乎没有水，大气极稀薄，并且主要成分是二氧化硫。从这点上看，木卫一的环境十分恶劣，像金星一样不可能是人类的宜居之地。
木卫二，一个地势非常平坦的宁静世界，它的表面覆盖着一层晶莹剔透的冰层。这个卫星上也有火山，但却是冰火山，象地球上的火山一样也会产生场面非常壮观的火山喷发现象，只不过，木卫二的火山喷发出的的是冰和液态水。木卫二的最大特点是它上面有很大可能存在生命：在冰层下存在一个深达160公里的地下海洋覆盖全球。这个海洋正在吸收大量氧气，足够支持多种生命形态的存在，所以从理论上讲，目前木卫二的海洋中不能说肯定存在生命，但可以肯定那里的物理环境支持生命存在，其生命形态只能是低级的海洋生物。如果人类移居的话，那里太冷不说，还有点儿挤：木卫二的体积要比月球还小一点，表面温度最高也仅有-163℃，人类恐难以长久移居。
木卫三是太阳系中已知的唯一一颗拥有磁层的卫星，也是太阳系中最大的卫星，体积比水星还要大，有一个小型的铁或铁硫化物内核，外面是硅酸盐岩石地幔，最外部是冰质外壳。事实上，木卫三除了一个冰外壳外，与木卫一极相似。在木卫三表面之下200公里处存在一个被夹在两层冰体之间的咸水海洋，但是这个液态水的海洋距离地表太远了，不像木卫二那样只有几公里，造成木卫三上存在生命的可能性不大，移居那儿就更加不现实。
木卫四的情况比其他几个卫星还要糟糕，它就是一个冰冷的实心疙瘩，几乎没有内部结构，里里外外全是冰、岩石和铁混合在一起。地表的年龄十分古老，布满了密密麻麻的陨石坑，数量之多接近于饱和。而且木卫四上没有山脉、火山或其他内源性构造特征，除了坑洞以外再也找不到其他特殊的地形，说明它从未被充分加热以使其冰质部分融解，在很早以前就终止了内部活动，就算木卫四内部极深处存在液态海洋，也会充满密集的冰块和岩石阻止热能流动，所以木卫四上存在生命的可能性非常渺茫。
可是尽管木星四大卫星中最可能存在生命的天体是木卫二，但是人类更感兴趣的却是木卫四，甚至在2003年，有消息透露美国航空航天局进行的一项“人类外行星探索”目标就是木卫四。原因就在于木卫四上的低辐射和稳定的地表，可以方便的建成一个中转基地，不仅能为登陆木卫二提供支持，还可以为太阳系更深空间的飞船探索提供燃料支持：空间飞船在离开木卫四之后，能够近距离飞掠木星获得重力助推来向宇宙更远处加速航行。
目前，美国宇航局确实将木星定为下一个探索天空的远大目标，并且耗资11亿美元在2011年8月发射了新的木星探测器“朱诺”，预计在2016年抵达木星轨道，展开对木星的深入探测。
到那个时候，太阳系的八星之王：木星，这颗太阳形成后第一个诞生的行星，将会让我们越来越熟悉。
6、 戴着大草帽的土星
土星，在太阳系八大行星中的大小和质量仅次于木星，占第二位。它最惹人注目的是浑身环绕着一条庞大而且美丽的光环，看上去就像戴着一顶大草帽。
图：太阳系八大行星对比，显而易见土星的光环非常明显
中国古代根据五行学说结合肉眼观测到的土星颜色，将这颗黄色的行星命名为土星；欧美主要语系（英语、法语、西班牙语、俄语、葡萄牙语、德语、意大利语等）中土星的名称来自于农业之神萨图尔努斯（拉丁文：Saturnus）。但无论东方还是西方，都把土星与人类密切相关的农业联系在一起，在天文学中表示的符号，像是一把主宰着农业的大镰刀。
土星的自转很快，八大行星中仅次于木星，和木星一样因为快速的自转，使形状变的很扁，甚至比木星还要扁。
土星公转的速度很慢，在夜空中斜着身子缓缓移动，公转一周需要29.5年，也正因为如此，我国古代称之为镇星，取其经过二十八星宿，大约每年镇一宿的意思。
土星是一颗气体星球，表面成分同木星一样是液体氢和氦组成的海洋，温度很低，约为零下140摄氏度，平均密度只有0.7克/立方厘米，是八大行星中密度最小的，比水的密度还要低，如果把土星扔到一个足以容纳其12万公里直径的大洋中，它会漂在水面，上下起伏，宛如一个巨大黄色海绵球。
土星大气层以氢和氦为主，并含有甲烷和其他气体，飘浮着氨晶体组成的云层。从望远镜中看去，这个土星云层形成了许多相互平行的条纹，以金黄色为主，其余是橘黄色、淡黄色等。不鲜艳却很规则、整齐，而且大气运动很平静，有时看起来似乎是静止不动的，看起来如梦如幻般美丽。
2008年12月，美国宇航局公布卡西尼号土星探测器拍到的土星照片。
版权NASA, ESA, ISA。
正因为土星表面的温度较低而逃逸速度又大，使土星保留着几十亿年前它形成时所拥有的全部氢和氦。因此，科学家认为，研究土星目前的成分就等于研究太阳系形成初期的原始成分，这对于了解太阳内部活动及其演化有很大帮助。
目前推测认为，土星内部有一个直径2万公里的岩石核心，核外包围着5000公里厚的冰壳，再外面是8000公里厚的金属氢层（液态氢在上百万大气压的高压下变成导电体，由于导电是金属的特性，故称金属氢），金属氢之外是一个色彩斑斓的云带。和木星一样，它辐射出的能量是它从太阳接收到的能量的2.5倍。这表明土星和木星一样有内在能源，隐隐暗示了土星的性质是一颗演化失败的原恒星，在它没来得及吸取足够物质点燃氢聚变时，太阳和木星就把物质抢走了，使它只能保持目前的质量和体积，在未来的一天，成为更大的木星所抢掠的对象。
对于我们来说，土星有两个热门话题受到广泛关注，一个是它巨大的光环，一个是土星卫星中可能存在生命的土卫六。
土星的光环系统从距离土星云层顶约6437公里处开始出现，一直延伸到距离约12.07万公里的空间。光环内的物质全都步调整齐的绕着土星运转，而不是离土星越远的碎石块和冰块的运动速度就会越快。这一发现显然违背了目前已经掌握的物质运动定律。究竟是什么样的规律在土星光环的运动中起作用，目前仍是不解之谜。
土星环内充满了无数碎石块和冰块，大多数体积都很小，只有少量的直径超过1米或者更大。这些碎石和冰块组成数千条大小不等、形状各异的细链，步调整齐的绕着土星转，有完整的、比较完整的、残缺不全的、锯齿形的、辐射状的，更有的细链好像是几股细绳搓成的粗绳一样，令科学家大开眼界而又伤透了脑筋，茫然不知其成因。
太阳系中的另外三大巨头：木星、天王星和海王星也都分别拥有光环系统，但是没有任何一个行星的光环系统像土星光环那样好看，密度那么高，厚度那么大，那么的引人注目。其形成年代距今可能仅有数亿年；也有可能是古老的和土星一起诞生于40亿年前。我们目前的科技水平还无法知道土星光环是何时、如何形成的。
目前已发现的土星卫星超过了60颗，形态各种各样，五花八门，大部分都非常小，只有7颗较大卫星可以引起天文学家们的兴趣：
土卫一曾受过陨石的重创，被撞的几乎一分为二。
土卫二的表面光彩夺目，冰壳反射的光比太阳系中任何天体都多，象太空灯塔一般明亮。
土卫三是从陨石撞击中幸存下来的：一条巨大的沟壑从卫星一端伸展到另一端，让我们无法去解释一个百分之八十水和冰组成的卫星到底是如何挺过来的。
土卫七看上去更象是较大物体的一个碎块。
土卫八是个阴阳脸，一面很亮，另一面很暗。亮的一面由纯净的冰构成，黑暗的一面可能包含着有机碳——生命必需的组成成分之一，成因则无从知晓。
土卫九的旋转方向与其他卫星相反，这颗直径220公里的卫星是冰、石和碳化合物的集合体。估计产生于太阳系形成之际，同类被抛离冥王星之外的很远地方，只有它侥幸遗留下来陷入了土星的轨道中。
土卫六，则是我们最感兴趣的一颗大型卫星，是人类了解生命起源和各种化学反应的理想之处。在太阳系各大行星及其卫星中，只有地球和土卫六大气层中富含氮。据推测，早期地球上也许存在大量类似甲烷的碳氢化合物。
土卫六是和土星一起演化形成的，属于稳定卫星，不可能是土星后来捕获的小天体。它还是目前发现的太阳系卫星中，唯一有大气存在的卫星，浓厚大气层约有2700公里厚，密度比地球大气层高出百分之六十，主要成分是占98%的氮气（地球大气中氮气占78%），还有较多甲烷和少量的乙烷、乙烯及乙炔等气体。甲烷是一种很有趣的化合物，因为在阳光下它会发生变化，变成其它东西，它能制造出很不一样的复杂大分子，有些分子很大很复杂，很高级，再加上水的作用，他们也许能形成氨基酸，氨基酸已经接近生命的形式了。早期的地球上应该也发生过类似的过程。
土卫六的表面温度很低，在-190℃～-210℃之间，是个液氮的海洋。只有土星探测器为我们描述了太阳系中的这个奇异世界：黑暗寒冷的星球上，一片液氮的海洋波涛起伏，暗红天空偶尔会洒下几点夹杂着碳氢化合物的氮雨，这就是土卫六。
土卫六仍是一个待解之谜。要想对土卫六有更深刻的认识，还需要人类不断探索。
飞临土星进行过探测活动的，迄今有四次。
1979年9月1日，美国的先驱者11号经过6年半的太空旅程，第一个造访了土星。
1980年11月12日，美国的旅行者1号从距离土星12600公里的地方飞过。
1981年8月25日，美国的旅行者2号从距离土星云顶10100公里的高空飞越。
1997年，史上最大、最复杂的星际飞船——土星探测器“卡西尼”号飞船携带土卫六探测器“惠更斯”发射成功。
卡西尼号耗时7年、飞越35亿公里后，在2004年7月1日顺利进入土星轨道，并向土卫六发射出惠更斯号探测器，这个无人探测器以十倍于步枪子弹的速度撞入土卫六大气层，在几分钟内减慢速度飘浮在土卫六的风中，然后成功登陆探测。
在“惠更斯号”登陆之前，我们对土卫六知之太少(对它表面和大气情况的了解少于1%)。唯一确认的是，土卫六就像一个被冰冻起来的时光胶囊，其条件与极早期的地球十分相似。而远古地球繁衍出了生命，那么，土卫六是否也在演化原始生命？
如果有，是什么形态？
如果没有，那么是局部地域的没有还是宇宙普遍意义上的没有？
无论得到哪种结论，意义都是非同一般的。
惠更斯号带回的信息表明，土卫六的确有天气、云，也有河流，但是可能没有水，取而代之的是甲烷。这里是一个时间冻结的世界，发展成地球这样的行星所必需的物质和元素，它一应俱全，却始终没机会长大。其中最引人入胜的是，土卫六的微风中携带着多种有机物分子，有些很像为地球上的生命提供原料的复合物。
从惠更斯号上看出去，我们知道了土卫六的天空中几乎没有云的痕迹。尽管没有云，土卫六上还是会下暴雨，每千年下一次，液态甲烷洪流滚滚而下，在地表凭空造出河流，河水削出深深河道，流向一片沙地大平原。稠密的大气层充斥着碳氢化合物烟雾，这些有毒的灰霾遮天蔽日，从朦胧橙色天光的缝隙里，只能隐约显现出带有光环的行星——土星。
土卫六是太阳系中最好的有机物制造厂，被一层类似汽油的冻结碳氢化合物所覆盖，亿万年的风把这片广袤的碳氢化合物沙海雕塑成宇宙中的撒哈拉大沙漠：巨大的沙丘高达百米，平行排列，绵延数百公里。
土卫六保留了生命开始所需的一些条件，它和木卫二一样，都是太阳系中非常有可能存在生命的地方。
7、 躺着转的天王星
天王星，一直到现代才被发现，它每84年环绕太阳公转一周，正因为如此，我们的观测记录非常不足，对它的情况还所知不多。
天王星是用肉眼都可以看到的一颗行星，只是在人类几千年的历史中，无论古希腊、古中国、古埃及还是古印度的天文学家都误认为它是颗恒星。直到18世纪末，才由英国人威廉·赫歇耳发现它其实是一颗太阳系的行星，并非遥远的恒星。
天王星最著名的特征是其倾斜的姿态，可以说是躺在轨道平面上向前滚动的，象是一个倾倒后一路辗压过去的圆球。这个古怪的姿势把天王星的磁场扭曲成了长长的螺旋形，磁场的两级与地理南北极相差60度，科学家至今还无法找出磁极偏离的原因。
天王星躺下来绕日公转，还使得自身南北极比赤道获得更多太阳能量，可是温度却依旧偏低，导致这种反常温差的机制目前仍然未知，就连天王星为什么是躺着旋转的原因也不知道。
有趣的是，对于天王星来说，它的南极和北极是无法准确定义的，因为它躺着旋转，从哪个方向来看，南极和北极都差不多，所以在日常研究中，我们对天王星的南北极区分的不是很严格。
天王星主要由各种挥发性物质组成，包括水、氨和甲烷等，它的密度和质量都较低，表面是由岩石与各种成分不同的水冰物质，整体情况如同木星与土星剥去外壳后剩下的地核部分。
1986年，美国宇航局的旅行者2号探测器飞近天王星做了唯一的一次探测，根据探测结果，科学家推测天王星的结构大致有三部分组成：最里面是岩石内核，中间是冰函（并非地球上所说的冰，而是水、氨和其他挥发性物质组成的热且稠密的流体，这种流体有高导电性，又被称为水氨海洋），最外层和大气层之间没有明确界限，只是在接近冰函的地方，大气层逐渐转变成含氢和氦较多的一个外壳。所以，天王星是一种“冰”成分超越气体成分的冰巨星，类似行星在宇宙中还有很多。
大小和成分与天王星像是双胞胎的海王星，放出至太空中的热量是得自太阳的2.61倍；天王星与此相反，它几乎没有多出来的热量被释放。于是，天王星成为太阳系温度最低的行星，比海王星还要冷。它的温度为何如此低，目前仍不了解其原因。
图：1986年1月17日，旅行者2号传回地球的天王星图像版权所有：NASA
天王星的大气层含有大约83％的氢，15％的氦和2％的甲烷。甲烷为天王星制造了明显的蓝绿或深蓝的颜色。除甲烷之外，在天王星的上层大气层中可以追踪到各种各样微量的碳氢化合物，被认为是太阳的紫外线辐射导致甲烷光解产生的，包括乙烷， 乙炔， 甲基乙炔，联乙炔。
天王星是毫无生气的死寂行星，与其他气体行星相比，大气层是非常平静的。目前还无法认定天王星的风速是否会变，而且对天王星上较慢的子午圈风依然是一无所知。
目前已知天王星有27颗天然的卫星，这些卫星的质量都不大，在气体行星中算是最小的，比如天王星最大的卫星，半径还不到月球一半。这些卫星由50%的冰和50%的岩石组成，冰也许包含氨和二氧化碳。
天王星有一个包括13个圆环的光环系统，直径相当大，由黑暗粒状物组成，但是很黯淡。环中物质可能来自被高速撞击或潮汐力粉碎的卫星。
根据旅行者2号的探测结果，科学家推测天王星上可能有一个深度达10000公里、温度高达摄氏6650度，由水、硅、镁、含氮分子、碳氢化合物及离子化物质组成的液态海洋。然而，近年却有观点认为，天王星上不存在这个海洋。真相如何，恐怕只有等待进一步的观测。这原本以为在其内核和大气之间存在着的一个由水和氨水组成的导电的、超高压的海洋看起来并不存在。地球和其他行星磁场的成因据信是由于它们熔化的内核所导致的电流作用。
图：2011年9月，加州理工的天文学家迈克·布朗借助于夏威夷群岛上的凯克望远镜，使用自适应光学系统拍摄到红外波段下的天王星图像。（2011年9月18日到20日，布朗在自己的微博客TWITTER上贴出了这些照片）。照片中可以清晰的看到天王星光环，整体看起来就象是一个暗暗燃烧的大火球。
2006年1月，美国宇航局发射了“新地平线号”冥王星探测器，前往距离地球最远、最冷、最黑暗的太阳系遥远边缘，对冰封、从未被探测的冥王星一探究竟。这个新型探测器将成为人类有史以来最快的飞行物体，以前，“阿波罗”登月要飞行三天时间、“伽利略号”飞抵木星更是需要四年时间，但是“新地平线号”航速可谓十分惊人，它飞过月球不用九个小时，到达木星引力区只须13个月时间！
“新地平线号”在2011年3月飞过天王星，不过，仅仅是飞过而已，我们还无法顺路拍摄天王星的照片，因为太空船和天王星之间距离还有38亿公里，相当的遥远。再加上飞船为了保持高速航行，旅途中大多时间都是处于休眠期，对天王星的观测无法提供太多帮助，我们只能寄希望于“新地平线号2号”的升空，美国宇航局准备用此飞船去专门探测天王星。
8、 所知甚少的海王星
海王星是太阳系八大行星中距离太阳最远的一颗，体积小于天王星，但密度和质量都比天王星大。
海王星是一个肉眼看不到黯淡行星，其亮度甚至比木星的所有卫星都暗。在天文望远镜或优质的双筒望远镜中，海王星也仅仅显现为一个小小的蓝色圆盘。它是1846年被发现的，是太阳系中唯一利用数学预测轨道特征而后观测到的行星。
传统的行星命名法是选取神话中的众神为名，科学家根据海王星的淡蓝色，很象海水的颜色，所以称其为涅普顿（罗马神话中统治大海的海神），用中文翻译就是海王星。
海王星由于距离遥远，光度暗淡，即使用大型望远镜也难看清其表面细节，对于我们来说，现在就连它的自转周期也很难确定。据信拥有小型固体核心的海王星，是一颗液体星球，外面是厚达上千公里的致密大气。它们的可见表面实际上是云层，而且并非以相同的速率自转，所以不能依靠观测表面标志的移动来定出自转周期，我们通常需要发射探测器，通过近距离测量其发出的无线电波来测定。
迄今只有美国宇航局的“旅行者2号”无人探测器曾经在1989年拜访过海王星。几乎我们所知的全部关于海王星的信息都是来自这次短暂会面，从而使人类第一次对远在45亿公里之外的海王星面貌有所了解。
图：1989年8月20日旅行者2号传回地球的海王星图像版权所有：NASA
根据这次观测，目前普遍认为海王星的自转周期是16小时6分钟（2011年有科学家使用哈勃照片，认为它的自转周期是15小时57分钟）。
我们知道海王星距离太阳很遥远，从太阳得到的热量很少，是一个寒冷而荒凉的星球。但它内部也有热源－－海王星辐射出的能量是它吸收的太阳能量的两倍多。热量来源到目前为止，我们还不知道。
普遍认为行星离太阳越远，驱动风暴的能量就应该越少。在木星上的风速已达每小时数百公里，但是更加遥远的海王星上，风速没有变慢反而大大加快。而且海王星的风暴是太阳系中最强烈的，时速达到2000公里以上，这种明显反常现象的一个可能原因是：海王星上太阳能过于微弱，一旦开始刮风，它们遇到很少阻碍，从而能保持极高速度。当然，这种极其猛烈的风暴也可能是我们所不知道的能量来源所致。
图：2011年9月，加州理工的天文学家迈克·布朗借助于夏威夷群岛上的凯克望远镜，使用自适应光学系统拍摄到红外波段下的海王星图像。（2011年9月18日到20日，布朗在自己的微博客TWITTER上贴出了这些照片）。
海王星和天王星一起常常被归类为冰巨星。在寻找系外行星时，海王星已经成为一个通用代号，统指所发现的类似海王星的所有系外行星，就如同天文学家们常常说的那些系外“木星”一样。
海王星的内部(约占整个星球的三分之二)由熔岩、水、液氨和甲烷的混合物组成，这种混合物被叫作“冰”却并非地球上的那种冰，而是一种高度压缩的高导电流体，天文学上通常也叫作水氨大洋。外面的一层(约占整个星球的三分之一)是气体混合物，主要由氢和氦组成，含有85%的氢气、13%的氦气和2%的甲烷，除此之外还有少量氨气。大气层中的甲烷吸收了日光中的红光，是使行星呈现蓝色的一部分原因（海王星的蓝色比有同样份量的天王星更为鲜艳，因此应该还有其他的成分对海王星明显的颜色有所贡献）。
海王星有一组狭窄又暗淡的光环：这组光环分为五个，其中四个是环，一个是尘埃壳。在这四个环中，外面两个是较亮的窄环，里面两个则是较暗的弥漫环。尘埃壳位于两个窄环的外侧。从地面望远镜观测，这些光环呈弧形，而从旅行者号观测这些弧形则是光环系统中明亮的斑点和土块。这些明亮土块的真正成因到目前为止还是一个未解之谜。
海王星拥有13颗卫星。其中最大的、也是唯一拥有足够质量成为球体的是海卫一，这颗卫星是太阳系中被测量到的最冷天体，是太阳系中唯一一颗沿行星自转方向逆行的大卫星，它不是和海王星一起形成的，而是被海王星引力所俘获的柯伊伯带天体。
海卫一的大部分表面都被水、冰和雪覆盖，时常下雪，到处都有断层、高山、峡谷和冰川，可能存在液氮海洋和冰湖。还有3座冰火山，曾喷出过冰冻的甲烷或氮冰微粒，喷射高度能够达到32公里。海卫一有一层由氮气组成的稀薄大气层，它的极冠是冻结的氮所形成的白色世界。
海王星绕日公转一圈大约需要164.79地球年，一直到2011年的7月，海王星才迎来它被确认为行星以来的第一个生日——标志着海王星终于走完一圈绕日公转，回到了1846年它最初被发现时的位置。
对于它的情况，我们确实是所知甚少。
9、被开除的冥王星
一般认为，冥王星是离太阳最远而且是最小的矮行星，体积还没有月球大，连哈勃太空望远镜也只能看到它非常简略的情况。
在西方，人们用罗马神话中住在阴森地狱里的冥王普鲁托来称呼它，中文则译为冥王星，是由于它在远离太阳59亿公里的太空中跚跚前行，总是独自沉默在黑暗和寒冷之中的缘故。
冥王星是在1930年被发现的，距离我们非常遥远，是唯一一颗还没有飞船探测过的行星。
1978年科学家发现了冥王星的第一颗卫星冥卫一，它和冥王星转动的很一致，是太阳系内唯一的一颗同步卫星，在冥王星上看到的就是一个静止不动的大“月亮”，只不过这个月亮的的体积达到了冥王星的一半，有点大得出奇了。
遗憾的是，冥王星的半径和质