土卫八的明暗之谜
土卫八的发现对人类来说无疑是一件好事，人类在欣喜之余不禁有了这样的疑问：它在不同的位置为什么有悬殊的亮度变化？
观测表明，土卫八表面较亮的部分覆盖着大面积的冰层，较暗的一面则是由类似陨石中的碳化物所覆盖。科学家克劳蒂斯认为暗的部分像是地球上的焦油沙粒，是一种泥土、石英颗粒、碳氢化合物和微量无机物的混合物。有人曾认为土卫八表面暗的一面可能是由火山活动造成的。扬斯顿大学的泰贝克和扬经过研究，否定了这种说法。他认为，如果是火山爆发冲出的物质填满盆地，而使土卫八的这一部分变暗，那么，这一面应该在面向土星的一面，而不是在前面。
有人就曾假设土卫八表面暗的一面是它吸收土卫九抛出的物质而形成的。对此，泰贝克和扬提出了三点怀疑，从颜色上看，土卫九是灰黑色，土卫八的暗物质微红，说明土卫八吸收土卫九物质的可能性不大。从距离上看，土卫九绕土星轨道比土卫八远3倍，说明二者接触的可能性不大。从运行轨道看，土卫九是颗逆行卫星，与土卫八绕土星运行的轨道正好相反。这都说明，土卫八暗的一面的形成，与土卫九关系不大。
泰贝克和扬提出了自己的看法：大约在过去1亿年的某个时刻，一颗彗星撞击了土卫八的表面，导致易发挥的水消散了，但在以后的100万年里，较暗的物质又重新聚集在前半球上。一次正好击中垂直点的碰撞既不能使卫星粉碎，又没破坏土星的潮闸，造成卫星极轴回摆，周期5年，这可能有助于在经度方向的宽带上散开下落的物质。
对土卫八表面阴暗面的形成，还有其他见解。有人认为，土卫八表面暗的部分可能被一层逐渐侵蚀的水冰覆盖着。可研究发现，水的腐蚀不能说明暗带在经度方向比纬度方向延伸更远，这是个令人费解的现象。也有人认为，土卫八表面暗的部分可能是太阳的紫外光把甲烷转换成更复杂、更暗的碳氢化合物。事实证明，这种说法也不能成立。
土卫八表面为什么明暗不一，其真实面目，还有待于做进一步的科学研究，人类期待着这一天的来临。
土星是天文学上研究的重要课题之一。天文学家们不仅对土星本身感兴趣，也对它的卫星兴趣浓厚。
星体“自相残杀”之谜
达尔文的生物进化论告诉我们，自然界和人类的进步是相互竞争的结果。在漫长的竞争旅途中，到处都充满着自相残杀的痕迹。但我们不知道的是，在遥远的太空中，星体之间也在进行着地球曾发生的一幕幕自相残杀的悲剧。这不得不让我们赞叹自然的神奇和美妙。
宇宙中星体之间相距十分遥远，相互靠近的机会很少，但经过天文学家的观测和研究发现星球之间也在互相吞食、互相残杀。
美国天文学家就发现了这样一颗“杀手之星”。这两颗恒星本来是一对双星，它们都已进入迟暮之年，均属白矮星。这两个星球体积很小，可质量要比太阳大得多。天文学家们观测发现，这两颗星体靠得很近，相互围绕对方进行旋转运动。其中一颗大的恒星，时刻都在吞吃比它小的那一个。大恒星利用引力逐渐把小恒星的外层物质剥下来吸附到自己身上，使自己越来越胖，体积和质量不断增大。而那颗被吞食的恒星，逐渐变得骨瘦如柴，现在只剩下一个光秃秃的星核。就这样，大恒星不断吞食着小恒星，直到把小恒星完全吞食掉。
不但星体之间存在着互相吞食的现象，星系之间也在互相吞食和残杀。现在有两种理论认为，宇宙中的椭圆星系就是由两个漩涡扁平星系互相碰撞、混合、吞食而形成的。
此外，在宇宙中，除漩涡扁平星系和椭圆星系外，还有一种环状星系也是星系互相吞食的结果。天文学家们发现，这类星系从外形看，恒星分布在环状圈内，有时环中央没有任何天体，有时有天体，有时环上还有结点。有人认为，这种环状星系的形成，是由两个星系碰撞，互相吞食的结果；环中心的天体和环上结点，就是相互吞食后留下的痕迹。
天文学家通过观测还发现，某些巨椭圆形星系，其亮度分布异常，好像中心部位另有一个小核。天文学家认为，这种现象就是一个质量小的椭圆星系被巨椭圆星系吞食的结果。
这只是科学家们的推测，至于为什么会出现这样的现象，理由莫衷一是，等待着我们去探索和解答。
我们知道的一个事实是，自然界和人类的进步是相互竞争的结果。但是，我们没有想到的是，在茫茫的宇宙中，星体之间也充满着自相残杀和优胜劣汰。由此我们不得不感慨宇宙的神奇和美妙。
怎样实现星际飞行
星际飞行，直到今天仍只是科幻小说、电影中的情节，但现在为数不少的科学家已经开始探讨这种可能性，并着手设计宇宙飞船。当然，他们中一些人只是异想天开，实现的可能性不大，但是利用反物质和激光束等来实现恒星际宇宙飞行的设想，将来很有可能成为现实。
依靠最新的技术成果，认为实现恒星际宇宙飞行是可能的，科学家们提出了从搭载原子反应堆、反物质反应堆的载人飞船，到利用激光束和粒子束加速到亚光速的探测器等形形色色的方案。
如果前往离太阳最近的半人马座γ星的恒星际宇宙飞行能够成功，我们就能得到解开宇宙年龄等宇宙之谜的大量线索。但是航天飞机这样的化学燃料火箭加速度为1.7g，也就是只有地球重力1.7倍的加速能力。使用航天飞机要用10年时间到达4.3光年之外的半人马座γ星，必须持续加速两个月以上，这是不可能的。为了持续加速两个月，航天飞机就得装载更多的燃料，这使它的重量之大以至根本离不开发射台。
不仅如此，为了用10年时间到达半人马座γ星，必须维持0.5倍以上的光速，然而随着接近光速，等在前面的一个难关便出现了，这就是“爱因斯坦狭义相对论”指出的速度越快质量越大的规律。当速度达到光速的0.75倍左右时，质量将变成1.5倍。由于质量增大推进力即使加大也无法加速，所以航天飞机必须造得尽可能轻些。
在恒星际宇宙飞行的情况下，需要的能量与今天的一般飞行相比简直是天壤之比。如果要让载人宇宙飞船以三分之一的光速飞行，就需要相当于让全世界发电厂工作几年的能量。如果采用原子反应堆，单位质量燃料的推进力将增大1000万倍。美国宇航局喷气推进实验室的罗伯特·弗里斯比认为，这样的航天器从理论上说是可以制造的。目前，弗里斯正在研究5种可能使宇航员飞到半人马座阿尔法恒星只需要花费不到50年时间的推进技术。
俄罗斯物理学家齐奥尔科夫斯基发现，星际旅行最大障碍是：火箭的最大速率一般只有其发动机的喷气速率的两倍左右，发动机的喷气速率只能达到4.4公里／秒，因此单级火箭能达到的最大速率不到9公里／秒。以此速率，到达半人马座阿尔法恒星，将需要12万年。如果让一个宇航员花40年抵达目的地，火箭速率需要提高3000倍。如何才能达到这么快的速率？弗里斯比建议，使用核裂变、核聚变作为推进剂。
可以使用核裂变火箭。科学家制造了原子弹和核反应堆。当原子裂变时，所产生的“分裂碎片”速率达到光速的3%，即约每秒9000公里。美国人设计了一种概念型的“分裂碎片”反应堆，可以控制这些高速粒子，使火箭的速率能提高到约每秒1.8万公里，约光速的6%。弗里斯比提议，把两个核裂变火箭叠加组成二级核裂变火箭，使其飞行速率达到光速的12%。再加上两级减速火箭，人类只需要大约50年的时间就能进入半人马座阿尔法恒星。为了使重量减少至最小，核裂变火箭应该使用能快速衰变的镅这样的燃料。镅并非自然界中存在的放射性元素，而是用人工核反应制造。据估算，飞到最近的恒星需要大约200吨镅，此外还要相当重量的辐射防护材料，使用核裂变火箭进行星际旅行变得不切实际。
可以使用核聚变火箭。与核裂变相反，核聚变是把原子结合在一起，从而获得能量。聚变反应堆能减少不必要的一些辐射，也容易获得燃料氘和氚，因为氘和氚在月球的表面和木星的大气中大量存在。在到另一个恒星的星际旅行之前，核聚变火箭完全可在太阳系内找一个地方补充燃料。然而，科学家至今仍没有建造出一个可工作的核聚变反应堆。人们已经知道利用核聚变反应制造了氢弹，但却没有掌握该反应产生的能量控制技术。不过，一旦科学家掌握了核聚变技术，他们将能控制聚变反应产生的带电粒子，并让它们从一个磁场喷口喷出。这一过程能被应用于二级火箭，使其速率达到光速的12%。
更可以使用聚变冲压式喷气发动机航天器。理想的航天器应该是宇航员能操纵它随意飞行，同时它还不需要燃料。物理学家提出聚变冲压式喷气发动机，它利用巨大磁铁形成了直径数万公里的磁漏斗，磁漏斗可以在星际旅行过程中收集氢，作为反应堆的燃料。没有燃料重量的拖累，航天器在聚变冲压式喷气发动机的推动下，能以接近光速的速度在星系中穿梭。利用该技术的航天器在飞行速率不到光速的4%时，运行情况与聚变火箭相似。超过这个速率，航天器的磁漏斗才能收集足够的氢提供给反应堆，这种航天器飞到半人马座阿尔法恒星需要25年，飞到巨蟹55恒星需要90年。
美国物理学家杰拉德·史密斯一直在追寻反物质，全心贯注于用磁场把反物质“囚禁”于一种特殊容器中。史密斯此举的目的是利用反物质，将反物质作为燃料用于亚光速宇宙飞船。
杰拉德·史密斯认为，反物质能够带来解决问题的办法。反质子和正电子一类反物质，就存在于物理学家的身边。在各种各样的粒子中，存在着一类除电性相反而具有共同性质的反粒子，各种成对的粒子与反粒子一旦相遇，在释放出γ射线和π中间子及极大能量的同时将同归于尽。杰拉德·史密斯注意到成对的粒子与反粒子消失时释放的极大能量，理论上说，粒子与反粒子消失时产生的能量是核裂变和核聚变的100倍。要把一般质量为1000千克的宇宙飞船加速到0.1倍光速，经计算只需9千克的反物质燃料就够了。二级反物质火箭飞到半人马座阿尔法恒星花费大概41年，需要大约90万吨燃料。在更远距离的星际旅行中，四级（两级加速，两级减速）反物质火箭将更能显示出自己的优势。据计算，飞到巨蟹55恒星需要3800万吨反物质燃料，耗时130年。可以说，这是迄今人类所能制造的最强功能的火箭。不过情况并不这么乐观。
问题之一是，怎样才能把反物质收集起来。杰拉德·史密斯在其中从事研究的位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心，在那里的巨型加速器中，10分钟里产生10亿个反质子。然而反质子以0.1倍光速（不可思议的高速）飞迸，要捕捉住它们谈何容易。史密斯在反质子的前方设置全金属箔和气体，以降低反质子的速度，力图将反质子封闭在一个用磁场构成的容器内。如果他成功了，10分钟里就能收集到100万个左右的反质子。遗憾的是，100万个反质子作为火箭燃料实在是杯水车薪微不足道，而且这项工作得不断反复进行，即便如此仍存在两个难题。
首先，反物质是带电性的粒子，彼此会产生排斥力，反物质的密度越高，用来约束反物质的磁场强度就越大，这就需要能让磁场强度之大超乎想象的超导材料，于是杰拉德·史密斯想到，让反质子与质子结合“制造”反氢原子，由于反氢原子不带电荷，就不需要形成超强磁场的超导材料了。20世纪90年代中后期，德国、意大利、瑞士等国科学家组成的国际研究小组宣布，他们利用欧洲核子研究中心的加速器，成功地制造出反氢原子。他们让反质子以高速运动，与氙气碰撞产生电子和正电子，在正电子与反质子速度相当的情况下，就能组成反氢原子。在他们的实验中，反氢原子约存在了40纳秒（1纳秒为十亿分之一秒）。
其次是数量的问题。即使建造高效率、规模巨大的反物质生产厂，要生产1克反物质就需要长得异乎寻常的时间。前面提到的国际研究小组在欧洲核子研究中心制造反氢原子，在三个星期的实验中只制造出9个，即使有了杰拉德·史密斯提出的10年内或许能问世的设想，每年也只能生产出1微克反物质，要把9千克反物质火箭燃料弄到手，必须得90亿年。90亿年后，人类打算前往的目的地恒星还存在与否都不好说了。看来只利用反物质让火箭飞行的念头得放弃了。杰拉德·史密斯又提出，能否把反物质利用于核裂变和核聚变反应呢？如果利用反物质就能实现装置的小型化，让火箭便于搭载。利用反物质连续几天引发每秒钟一次相当150吨TNT当量的小爆炸，三年时间就可以把载人宇宙飞船送上冥王星。
20世纪60年代初，波普·佛沃德第一次提出了撑开巨大的铝箔制成的帆，利用太阳风推进飞行——“乘坐”从太阳不断喷发出的带电粒子流，也就是“坐蹭车”的“太阳帆”的构想。但是利用太阳帆在恒星际间飞行存在重大的缺陷。离开太阳系后，带电粒子流便变得稀薄，宇宙飞船在“无风”的状态下会停驶，利用太阳帆前往其他恒星显然是不可能的。
稍后，佛沃德了解到利用红宝石产生的激光比太阳光更明亮，于是他又产生了一个新念头：用激光束鼓起宇宙飞船的光帆由此获得推进力。由于激光束几乎不会发散，激光束可以从太阳系中射出，所以能够实行必要的操纵和管理，设备的更新也有了可能。更重要的是，宇宙飞船再没有搭载燃料的必要了，宇宙飞船便能造得更轻。在加速到亚光速的情况下，宇宙飞船的质量不大是一个非常大的优势。
为了把宇宙飞船送至半人马座γ星，得用激光束加速约一年，使宇宙飞船的速度达到光速的三分之一左右，此后切断激光束，宇宙飞船转入惯性飞行。在接近半人马座γ星时，光帆的外圈逐次断开，形成同心圆状的三部分，把光帆的最外侧移至宇宙飞船的前部，同时再次发射强大的激光束，于是宇宙飞船后部的光帆便被罩在强光之中，宇宙飞船便获得了制动力。当然，来自宇宙飞船身后的激光束仍照射在光帆上构成推进力。但是宇宙飞船外侧的光帆面积是内侧两个光帆面积的9倍，制动力比推进力起到更大的作用。对半人马座γ星的探测结束准备踏上归途，处在中间的环状光帆被取下，此时光帆仍在反射激光束，并使宇宙飞船获得与来路相反的推进力得以飞返地球。
