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欧阳自远院士学术报告视频截图(新浪科技配图)

  今年12月12日,一颗长得像花生,长约4.6公里,宽约4.6公里,编号为4179号的小行星将与地球亲密接触,距离地球仅约为0.046 天文单位,也就是700万公里。4179号小行星已经被美国宇航局收入“潜在危险小行星名单”,如果不幸真的撞上地球,其威力相当于1万亿吨炸药爆炸。

  有没有办法近距离对这颗危险小行星进行观察?记者昨天了解到,2010年10月1日发射的“嫦娥二号”于今年4月15日受控飞向距离地球大约1000万千米深邃的太阳系空间,预计今年底或明年初择机开展对4179号小行星的飞越与交会实验,为未来的小天体探测积累经验。

  实习生 吴怡 现代快报记者 胡玉梅

  观测月球

  获得全世界最高水平的全月球数字影像图

  “在人们心目中,月亮非常圣洁、美丽,是思念、团结和美满的象征。实际上,月亮的面貌是极其丑陋的。”6月14日,在第三届中国科学院学部学术年会上,中国月球探测工程首席科学家,中国科学院院士欧阳自远介绍了“中国月球探测的初步成果与太阳系探测的初步设想”。欧阳自远说,真正的月球和人们想象中的相去甚远,月球上没有一滴水,都是辽阔的平原,被火山岩所覆盖。

  为了全面了解月亮,2007年我国发射了“嫦娥一号”,经过13天飞行,“嫦娥一号”抵达月球。“‘嫦娥一号’的任务第一就是要做一个最好的月球三维地形图,不管之前谁做了什么图,反正我们这个图要比所有的图都好;第二要测多种元素在月球上的分布,分析月球14种元素、矿物与物质类型的含量和分布;第三要探测月壤厚度;第四要探测4万~40万公里间的地月空间环境。”欧阳自远说,“嫦娥一号”到达月球后,首先是把照相机打开,“嫦娥一号”携带的照相机有三个视角,那是中国人第一次接收到的月球照片。“嫦娥一号”在太空飞行了1年零4个月,得到了全世界最好的一张月球影像图。最后撞击月球,完成了自己的使命。

  “‘嫦娥一号’撞击月球,我们都感觉很惋惜。”欧阳自远说,“嫦娥二号”原本是“嫦娥一号”的备份星,没想到“嫦娥一号”是如此的精彩,因此,“嫦娥二号”发射以后,改变了原来的使命。2010年10月1日,“嫦娥二号”发射,不到5天就到达了月球,得到了更多月球细致的照片。

  月球伤痕累累,到处都是坑洞

  “嫦娥二号”的照相机是两个视角的,绕月飞行高度非常低,因此月球上所有撞击坑都有精细的图,就连背面坑壁也能看到。“你们看,坑壁上也有很多小坑,还有很多新的撞击坑。”欧阳自远说,“嫦娥二号”拍到了全月球影像图,实现了全月球影像的“无缝”镶嵌。“嫦娥二号”全月球数字影像图在空间分辨率、影像质量、数据一致性和完整性、镶嵌精度等方面优于国际同类全月球数字产品,是目前最高水平的全月球数字影像图。“全月球影像图真正做出来比足球场还要大。我估计,这项成果在四五年内都是没有办法被人超越的。”

  欧阳自远说,通过“嫦娥二号”拍回来的照片,可以看出月球伤痕累累,到处都是坑洞,甚至还有新鲜的坑洞,这应该是最近小行星砸在月球上造成的。这些新的坑迹,被冠以中国科学家们的名字,诸如:“毕昇撞击坑”“蔡伦撞击坑”“张钰哲撞击坑”等。

  在完成了对月球表面结构特征的数据探测,对月球资源数量的一系列统计后,2011年2月28日,“嫦娥二号”初期的各项科学目标都获得了圆满成功。

  监测太阳

  在拉格朗日2点成功飞行235天

  去年6月9日,“嫦娥二号”再次开始新的旅程,奔向150公里的拉格朗日2点;8月25日23时27分,经过77天的飞行,它终于精确抵达科学家们指定的位置。欧阳自远说,这是嫦娥二号在世界上首次实现从月球轨道出发,受控准确进入距离地球150万公里远的拉格朗日2点的环绕轨道;也是国际上第一次从月球轨道出发探测拉格朗日点的航天活动;更是第一次实现我国对月球更远的太空进行探测……

  去拉格朗日2点执行什么任务?欧阳自远说,主要是监测太阳以及太阳的一些活动。据介绍,当时之所以让“嫦娥二号”离开月球去日地系统拉格朗日点,是因为它的仪器正常,寿命还长,剩余燃料比较充分,足够支持它完成未来的各项探测任务。

  拉格朗日2点是什么?专家说,在地球围绕太阳运转的轨道面上,一共有5个“拉格朗日点”。而2号点,在太阳和地球连线的外侧,背对着太阳,是太阳和地球引力的平衡点。“嫦娥二号”飞到第2拉格朗日点,那是一个相对理想的地点,这里受太阳辐射干扰最小,还可以避免日凌现象。“嫦娥二号”在这个拉格朗日点上,可与太阳和地球间的相对位置保持不变,所受到太空中天体引力的干扰也将减到最小,相对而言处于真正的失重状态,可以进行更多的探测和实验。当然,由于身处太空中,诸如太阳风暴等考验总是免不了的。

  “嫦娥二号”在拉格朗日2点环绕轨道上飞行了235天,也出色地完成了观察太阳的任务,积累了大量对太阳的探测数据。

  飞掠小行星

  为深空探测积累经验

  目前“嫦娥二号”在哪里?欧阳自远介绍,“嫦娥二号”于2012年4月15日受控飞翔距离地球大约1000千米深邃的太阳系空间,预计今年底或明年初开展对4179号小行星的飞越与交会实验,为未来的小天体探测积累经验。

  欧阳自远说,人类最终目标是寻找第二个适合人类居住的地球,因此未来不仅要探测月球,还要探测火星、金星和木卫二。科学家们相信,火星是可以改造的,可以成为人类第二个栖息地。但要抵达火星,首先要飞掠一些小行星,目前人类已经探测到4700个具有潜在危险的近地天体。“未来还要探测好几个小行星,还要到小行星带上去探测。”

  那么,这次为什么要飞掠4179号小行星?飞掠这颗小行星的意义是什么?现代快报记者采访了中科院紫金山天文台研究员季江徽。季江徽说,小行星是太阳系形成初期遗留下来的化石,对于研究太阳系形成早期的物理化学组成、分布和演化具有重要意义。近地小行星近年来受到越来越多的关注,不仅是因为它们的轨道和地球轨道接近,从而可能碰撞地球,是潜在的威胁天体,而且因为它们的近地轨道从动力学上说是不稳定轨道,从而代表了太阳系小天体的动力学演化的一个短暂重要阶段。

  神秘的“小土豆”有何来头

  4179号小行星呈长椭圆状,主体由两大块组成,因此有些人称之为“小土豆”,也有些人称之为“花生”。它的轨道远日点接近木星轨道,近日点位于地球轨道附近。由于轨道周期共振,4179号小行星每隔四年接近地球一次,今年12月12日,这颗小行星将和地球紧密接触,距离地球将仅约为0.046 天文单位,也就是700万公里。假设其真的不幸碰到了地球,那么撞击引起的爆炸威力将相当于1万亿吨炸药,后果不堪设想。

  “4179号小行星的详细研究对于研究小行星的动力学演化、小行星在早期太阳系的碰撞演化等具有重要的科学价值。”季江徽说,一般情况下,经过亿万年的演化,小行星最终会绕其最短轴自转,这也是最稳定的自转状态。但是早期地面观测发现,4179号小行星处于缓慢的不稳定自转状态:它绕着自己形状的最长轴以5.41天的周期自转,同时其长轴以7.35天的周期进动。是什么原因造成这颗小行星这么独特的运行轨迹?专家推测,4179号小行星的自转状态可能是从前受到扰动形成。

  1992年和1996年,4179号小行星近距离飞越地球的时候,人们积累了大量的地面雷达观测数据,从而推导出这颗小行星的详细形状,模型的形状非常复杂。它的主体由两大块组成,同时包括很多小的形状单位,比如一些类似陨石坑的形状、一些线性条纹等等。但实际上,这些资料都是间接的推导,并不直观。

  “嫦娥二号”搭载的CCD相机如果以1000公里的距离飞越4179号小行星,将有可能获得一定分辨率的光学图像,这将是国际上第一批具有极其重要的科研价值小行星近距离空间图像。

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好奇号8月5日登陆火星表面 

好奇号8月5日登陆火星表面  

  据国外媒体报道,隶属于美国国家航空航天局的火星科学实验室探测器将在8月5日登陆火星表面,届时这颗红色的星球又将迎来一艘人类探测器。科学家认为着陆的过程要相当精确,否则这个价值数十亿美元的火星探测器以及之前花费的数千小时努力都将化为乌有。

  根据美国国家航空航天局的科学家汤姆·里韦利尼(Tom Rivellini)介绍:“如果在着陆过程中有一个步骤没有按计划进行工作,那么游戏就结束了。”火星探测器在进入火星大气层、下降减速以及最后反冲制动,被喻为扣人心弦的“恐怖的最后七分钟。”由于火星距离地球较为遥远,科学家想要知道发出的每一条指令是否得到正确执行,都只能在十五分钟后才能知晓。因此,“最后的7分钟”没有时间让科学家介入其中,完全由这艘价值25亿美元的火星科学实验室探测器自行完成。

  根据美国国家航空航天局的工程师亚当·斯特尔泽纳(Adam Steltzner)介绍:“当我们第一次收到火星科学实验室接触火星大气层的信号后,后来数分钟发生的事儿就不得而知了,探测器可能还正常工作,也可能已经烧毁了,至少在这七分钟的时间内我们无法得知所发生的情况。”火星科学实验室也被称为“好奇”号火星车,由美国国家航空航天局研制,并在2011年11月26日成功发射,目的地是火星的盖尔环形山。

  一旦“好奇”号火星车成功登陆火星表面,将探索火星生命的痕迹,不论是远古火星可能存在的生命,还是现在火星生命之迷,都将是好奇号的探测重点。其次,火星气候以及地质也将是探索的任务之一,好奇号将花费大约23个月,大约为一个火星年的时间,进行探索火星的任务。但在执行这些任务之前,“好奇”号首先要解决安全着陆的问题,从时速1.3万英里减速到零,就像是一次精确编排的完美舞蹈。

  根据美国国家航空航天局的工程师米格尔·圣马丁(Miguel San Martin)介绍:“我们面临最大的挑战之一便是进入火星大气层并安全着陆,探测器的着陆过程被设计成多次制动的复杂减速模式,甚至可以用疯狂一词来形式火星车的整个减速过程。”着陆过程使用到的设备涉及超音速降落伞、反冲火箭发动机、可耐受1600摄氏度的外部材料、自动驾驶仪等。当火星车进入火星大气时,由于火星大气比地球稀薄很多,探测器将释放出世界上规模最大的、最强的超音速减速伞。

  当探测器拉出超音速减速伞时,将承受九个G的重力加速度,可施加6.5万磅的作用力,使得探测器将速度减至200英里每小时。但是这样的速度很明显还不是最终的着陆速度,随着高度逐渐降低,探测器的隔热罩以及巨大的超音速降落伞将会被抛弃掉,这时候反冲火箭发动机开始制动,并通过钢索将火星车缓缓放下至地面。

  根据美国国家航空航天局火星车着陆工程师阿妮塔·森古普塔(Anita Sengupta)介绍:“我们之所以设计了复杂的减速制动机构,如通过钢索将火星车吊放至地面,是因为反冲火箭发动机不能在靠近地面进行工作,如果这样将会产生大量的尘埃云,可能损坏火星车上的仪器。”因此,反冲火箭发动机保持与火星车20米以上的距离,即当火星车接触地面时,悬挂在上面的制动发动机处于20米以上的高度,火星车则通过钢索吊在下面,酷似一架在火星上会飞的“空中吊车”。

  一旦火星车的车轮安全接触火星表面,悬停在上方的反冲火箭发动机将通过矢量推进离开着陆区。工程师亚当·斯特尔泽纳认为当人们看到这样的降落制动方式时,觉得这套机械是如此地疯狂,这是很自然的反应,有时候连我们看着这样的着陆设计方案时,也觉得真是太疯狂了。(Everett)

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月球出现诡异弓形激波现象 酷似卡通片中蓝月亮

  据国外媒体报道,月亮作为夜空中最令人瞩目的一个天体始终带有神秘的色彩,众所周知地球上的潮涨潮落成因主要来自于月亮“无形的引力”,在许多古老的文明中也赋予了月亮各种诡异的力量,比如可能影响到我们的健康或者精神状态等,“精神错乱”这个词汇就是来源于对月球神秘力量的信仰。现在,科学家使用一组功能强大的空间探测器与计算机模拟发现了月球的确存在“看不见的影响”,但这个影响并不针对地球上的生物,具体地说是其作用对象为太阳风。

  太阳风是太阳表层大气向周围宇宙空间发出的高速带电粒子流,这些等离子体以每小时一百万英里的速度向地球袭来。当它们抵达地球磁场时,可产生令人惊讶的“电磁风暴”,特别是快速、密集或者来势汹汹的太阳风可扰乱地球磁场,导致轨道卫星、地面电网和通信系统失灵。但是地球磁场具有天然的“抵抗能力”,如同一个巨大的“泡沫”笼罩着地球,将太阳风高速带电粒子流退挡回宇宙空间。

  地球磁场与太阳风交锋的位置形成了跨度达数万英里的“弓形激波”,高速带电粒子流在撞击地球磁场后速度逐渐从超音速减至亚音速。由于地球存在磁场可以抵挡住太阳风的侵袭,但月球却不同。月球周围没有与地球类似的全球性磁场包围,根据加州大学伯克利分校的研究人员安德鲁·波普博士(Andrew Poppe)介绍:“传统的观点认为太阳风可以长驱直入月球,直至冲击到月球表面,在此期间并不会受到任何形式的阻挡效应,更不会出现强大的磁场将太阳风推回至宇宙空间。”

  隶属于美国国家航空航天局的ARTEMIS探测器前不久也探测到电子束、羽状离子束的存在,加上最近在月球等离子体流路径前段新发现了电磁场与静电波的踪迹,科学家认为这些未曾发现的新现象存在于距离月球较远的宇宙空间中。ARTEMIS探测器的任务目的在于研究月球与太阳间发生的各种电动力学现象,其中包括磁重联、等离子体流等。该探测器还曾经验证了新的地月转移轨道,可使前往月球轨道的探测器或者宇宙飞船更加节省燃料。

  加州大学伯克利分校的杰斯普洱·哈勒卡斯博士认为借助于ARTEMIS探测器,我们可以看到神秘的等离子体环以及一定程度的摆动现象存在,令人惊异地发生于月球外层空间之中,虽然这些奇怪的事实距离月球还有一段距离。根据位于马里兰州的美国国家航空航天局戈达德空间飞行中的威廉·法雷尔(William Farrell)博士介绍:“在地球磁场与太阳风相互交锋的位置,存在着极为不稳定的区域,这片区域被科学家称为前震区,也就是酷似蓝色新月造型的‘弓形激波’,但是这一现象在月球前段被发现,这意味着月球对太阳风也具有一定的作用,类似的等离子体湍流是一个令人惊喜的发现。”

  相关的仿真研究也表明,当太阳风中的高度带电粒子撞击到月球表面某些年代久远的地区时,由于这些区域存在不同寻常的“化石磁场”,可将离子反射入太空中,形成弥漫的、类似喷泉状的离子流。科学家们探测到这些离子大多是具有正电荷核的氢原子,是太阳风中最常见的元素。加州大学伯克利分校的安德鲁·波普博士认为这是一个不寻常的现象,在月球表面仅仅数米的,甚至只有几码的高度存在微小的电场和磁场的混合体,其却可以导致距离月球表面数千公里外的离子流动荡。(Everett/编译)

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美国宇航局的OSIRIS-Rex探测器将降落在小行星上

  据国外媒体报道,科学家观测到一颗小行星在过去的十二年内偏离其轨道达100英里,该诡异现象被研究人员喻为“牵引照射”,其依据来自于亚尔科夫斯基效应(Yarkovsky effect),即来自太阳光的热量对一定体积范围的小行星产生推力作用,使其偏离轨道。根据位于诺克斯维尔的田纳西大学的研究人员乔什·埃默里(Josh Emery)介绍:“由亚尔科夫斯基效应产生的热量变化可导致小行星偏离正常轨道,飘出或者进入地球轨道,认识这种诡异的力量是判断一颗小行星是否对地球产生威胁的关键因素。”

  通过对亚尔科夫斯基效应的研究,科学家发现许多小行星在本世纪下半叶期间可能撞上地球。比如,研究人员探测到小行星1999 RQ36的偏离轨道将在2135年穿过地球,该小行星就是受到了亚尔科夫斯基效应的影响,使其与原先的轨道偏离量达到100英里。研究人员乔什·埃默里在2007年使用了美国国家航空航天局的斯皮策红外空间望远镜研究小行星在吸收太阳光之后所产生的热效应,计算出额外的推动力,并分析该效应对小行星正常运行所带来的影响。

  科学家使用工作在红外波段的空间望远镜可洞察小行星受光照面所产生的热效应特征,结果发现一些在宇宙空间中四处流浪的岩石表面似乎覆盖着一层特殊物质构成的“隔热毯”。这些物质在受到阳光照射时可聚集热量,产生更强的亚尔科夫斯基效应。因此,如果覆盖酷似“隔热毯”的小天体是由坚硬的岩石构成的,那么在太阳光的照射下,亚尔科夫斯基效应将变得更显著,受光面可将热量保留更长的时间。但是如果构成小行星的物质主要是尘埃和粉质颗粒,那么热效应的影响将被削弱,受光面将会很快冷却下来。

  斯皮策红外空间望远镜对近地小行星进行调查的过程中,研究人员逐渐勾勒出小行星1999 RQ36的“冒险之旅”,在不远的将来会对地球的空间安全产生影响。这颗1640英尺直径的小行星预计在2135年穿过地球轨道,届时它的轨道将距离地球大约22万英里,即35万公里左右,与月球到地球的距离相当。

  目前计算出的小行星1999 RQ36轨道参数并不是个准确值,在如此近距离穿过地月系统可能带来不确定的影响,而且小行星未来的轨道位置无法进行精确定位,只能通过统计学方法估算。科学家在使用亚尔科夫斯基效应对小行星轨道进行研究后发现,许多小行星将在2170年至2190年对地球产生潜在影响。美国国家航空航天局宣布将在2016年发射一艘小行星探测飞船,将登陆小行星采集岩石样本返回地球。

  这艘飞船的被命名为OSIRIS-Rex小行星探测器,是“新视野计划”的第三艘无人太空飞船,该计划产生的前两艘飞船分别是朱诺号木星探测器和新地平线号冥王星探测器。OSIRIS-Rex小行星探测器将在2019年抵达小行星,并于2023年携带小行星标本返回地球。亚尔科夫斯基效应是一名十九世纪的俄罗斯工程师首次发现太空中的微小岩石天体在受到太阳光的长期照射后可吸收太阳光,并将其转化为热效应使小行星轨道产生偏移。

  该效应产生的推力很难进行测量,因为对大型空间岩石而言,这些推力是极其微小的。为了对太空岩石进行亚尔科夫斯基效应计算,科学家需要确定空间岩石的大小、热量属性、由亚尔科夫斯基效应产生的推力,以及体积和密度等信息。研究人员乔什·埃默里认为:“在宇宙空间中通过雷达或者红外线观测望远镜寻找太空岩石,如同科幻小说中的情景。但是我们现在已经有了能发现它们的工具和设备,完成该任务的关键是确定目标天体的密度,我们最终将揭开小行星轨道漂移之谜。”

  根据最新的研究结果,小行星1999 RQ36的密度几乎与水相当,而且其表面属于多孔性质,这意味着该小行星的组分主要是空间尘埃团和岩石。这项发现结果令乔什·埃默里感到非常满意,他希望我们能将小行星样本早日带回地球进行研究。(Everett/编译)

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  美国航天局喷气推进实验室空间科学部首席科学家、天体物理学家艾米·迈因策尔5月18日在接受新华社记者采访时说,目前尚未发现未来100年内一定会撞到地球的小行星,人们不必为此感到恐慌。

  他说:“地球上也没有哪一个特殊的地方比别的地方更容易或更不容易遭到小行星撞击。”
美国航天局16日根据“广角红外测量探测器”的观测结果推测,地球周边可能分布着约4700颗可能对地球造成威胁的小行星。对此,“广角红外测量探测器”项目副主任迈因策尔表示,地球每天都会遭到宇宙物质碰撞。最近一次大规模天体碰撞地球事件发生在6500万年前。当时,一颗直径5至10千米的小行星撞击尤卡坦半岛,导致地球包括恐龙在内的75%的陆地生命灭绝。根据现有数据估算,导致全球性生物灭绝的行星撞击地球事件每1亿年左右发生一次。

  迈因策尔说,由于具有潜在危险的小行星中只有20%到30%被探测到,“因此,我们能做的最好的事情就是去太空发现其余的行星,我们将会根据测算潜在危险小行星的最新方法,重新估算小行星撞击地球的频率,”迈因策尔说。

  此外,迈因策尔还呼吁人类携手解决共同面临的生存问题。她说:“可以明确的是,无论是气候变化,还是具有潜在危险的小行星,人类只有一起努力解决共同面临的问题,才能赢取更好的生存机会。国际科学界需要各国政府的支持,以找到(这些问题)的最佳解决方案。”

  “广角红外测量探测器”2009年12月14日升空,其主要任务是扫描整个天空,搜寻人类未知的小行星和彗星等,并对它们进行归类,从而列出可能对地球构成威胁的天体。据美航天局介绍,由于配备有红外探测器,“广角红外测量探测器”能探测到黑暗和明亮天体。

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这是土星最大的卫星——土卫六的近距离图像。可以清晰地看到在这颗卫星南极地区上空的橘色/蓝色大气层中存在一个明显的凹陷结构。美国宇航局正在土星轨道运行的卡西尼号探测器于2011年9月11日拍摄到这张图像,并于12月22日对外发布。  这是土星最大的卫星——土卫六的近距离图像。可以清晰地看到在这颗卫星南极地区上空的橘色/蓝色大气层中存在一个明显的凹陷结构。美国宇航局正在土星轨道运行的卡西尼号探测器于2011年9月11日拍摄到这张图像,并于12月22日对外发布。
这是美国宇航局伽利略号探测器在1990年拍摄的金星。图像经过处理以增强云层显示。乍看起来,这些云系似乎和地球上我们日常所熟知的云层很相似,但是它们很多却是由硫酸物质组成的  这是美国宇航局伽利略号探测器在1990年拍摄的金星。图像经过处理以增强云层显示。乍看起来,这些云系似乎和地球上我们日常所熟知的云层很相似,但是它们很多却是由硫酸物质组成的

  北京时间5月23日消息,据美国太空网报道,众所周知,到目前为止,人类还尚未在地球之外的任何地方发现过生命迹象。但是这一结论或许在不久的将来就会改观:科学家们已经在太阳系外发现了将近1000颗新的行星;全世界的宇航机构也不断规划着新的太阳系天体探测器考察计划;设在美国加州芒特韦尤的SETI机构(搜寻地外智慧生命)的科学家们也正加紧筹款建造新的射电望远镜阵列用于倾听“外星人”的声音。

  尽管从事地外生命搜寻的预算很少,但是人们对它的期望却很高。那么在所有那些可能会最终发现不为我们所知的新型生命形式的长长的目标天体列表上,究竟哪些才是最为人中意的?我们最终将会在哪颗星球上首先发现具备自我组织功能的化学形式,从而证明生命形式在宇宙中或许是普遍的,而非地球上出现的特例?

  以下列出了一张太阳系范围内的6大最有希望之地。之所以将选择的目标局限在太阳系范围之内,并非因为太阳系之外就不可能存在生命,而是从实际出发做出的考虑,如果要确认某一颗星球上存在生命形式,最好的方法就是现场验证,而这对于过分遥远的太阳系外其它区域来说显得不太现实;其次,在思考这一问题时,即便真的有朝一日发现外星生命体,也不要指望这些星球上会满地爬虫,甚至可以与之交流。所有这些列出的目的地的环境条件都非常苛刻,看起来除了微生物之外任何更大的生命都难以承受。因此,这张表单仅仅针对的是生物学意义上的希望之地,而非狭隘的智慧生命体。

  1、土卫二: 土卫二仅仅是土星的一颗较小的卫星,但是让科学家们大吃一惊的是,它并非冷冰冰的冰球一个,而是非常活跃的。2005年,美国宇航局的卡西尼探测器发现土卫二南极的裂隙系统中有大量的水汽喷出。对此现象最好的解释就是这里存在一个巨大的地下海洋,其温度是由土卫二和其它土星卫星之间的引力潮汐作用维持的。因此这里或许存在产生生命所需要的条件,这也让土卫二成为探测生命迹象的目标候选天体之一。

  让土卫二更加引起科学家们兴趣的是,对这里的生命迹象进行考察相对来说将会容易得多。正如一位SETI机构的研究员辛西娅·菲利普斯(Cynthia Phillips)所言:“不管是什么东西生活在这里的地下海洋中,它们都正不断被抛射进入空中,等着我们去抓呢!”——不需要登陆,不需要钻探,有关土卫二上是否存在生命的证据或许就在那向外喷射着的喷泉之中。

  2、土卫六:作为土星最大的一颗卫星,土卫六的大小远胜过小个子的土卫二。它是太阳系中唯一一颗拥有浓密大气层的卫星,同时也是太阳系中除了地球之外唯一一颗地表有液体湖泊和河流的星球。当然,这些湖泊河流中的液体并不是液态水,而是液态的乙烷和甲烷,几乎就相当于是液化天然气,这里下的“雨”也是这些碳氢化合物成分。但是尽管这些化学成分上的不同,以及极低的温度(土卫六的地表温度大约零下179摄氏度),这里确实是一个活跃的化学大熔炉。并且我们已经知道该如何将一颗自动探测器送上土卫六的地表,因为我们已经成功地这样做了。在2005年,欧洲空间局(ESA)所属的惠更斯号探测器成功降落在土卫六的表面。其发回的图像中可以清晰地看到一些近似圆形的“石块”以及明显具有冲刷侵蚀痕迹的地貌特征。未来科学家们还计划实施一项降落在土卫六地表湖泊中的探测计划,这一计划的实施或许将极大的增加我们对这颗星球的认识水平。

  3、火星:对于那些搜寻地外生命的人们来说,火星永远是跳不过去的目标。尤其让人感兴趣的是火星夏季出现在霍洛维茨陨石坑(Horowitz crater)内的暗黑色条痕。这些有可能是火星浅层地表下方融冰形成的盐水。只要发射一艘相对简单的登陆器便可以对这里进实地取样检查。

  4、木卫二: 其实在很多人自己开列的榜单中,这颗卫星的位置要高得多,因为据估算这颗星球上的水量可能比地球海洋中全部的水加起来还要多。但是问题在于这个液态咸水海洋可能存在于木卫二的坚固冰层之下,这一坚硬冰层的厚度可能达到10英里(约合16公里)。不但如此,这一地下海洋将是一片漆黑,这就意味着光合作用无法进行。然而这里的确有可能存在一些地热或来自地表下沉的复杂有机分子。

  5、金星 乍一看,金星是无论如何不应该被列入这个榜单的。因为每个人都知道它拥有地狱般的地表环境:超过400摄氏度,90倍大气压强,浓硫酸雾等等。然而正如美国丹佛自然和科学博物馆天体生物学家大卫·格里普森(David Grinspoon)指出的那样,在金星大气层高处,这里的压强和温度都非常适宜生命的存在。除此之外,他指出,这里存在一些有趣的化学环境条件,比如这里的二氧化硫和一氧化碳气体或许可以构成某种食物链条,为某种悬浮在空中的生命形式提供食物。因此并不难难想象在金星炙热地表的上方,在那些不透明的,强酸性的云团中事实上生活着大气悬浮习性的外星生命形式。

  6、木卫四和木卫三 和木卫二一样,这两颗伽利略卫星同样被认为拥有地下海洋。然而在这两颗星球上,这个地下海洋可能位于将近100公里的深处。因此想要在这样一个地方进行考察,那将是一项惊人的挖掘工程。

  以上便是这里开列的清单,或许每个人都会有各自不同的倾向。宇宙之中究竟有没有其它生命形式?如果有,它们在哪里?随着科学理论和探测的进展,有一点是可以肯定的:我们正越来越接近这些问题的答案。(晨风)

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太阳风塑造了金星和地球磁层的形态,这是一张示意图,可以看到上部金黄色的是金星,下部蓝色的是地球。这两颗行星的大小相似,但是不同的是地球拥有内部机制产生的强大偶极磁场,这一磁场有效阻挡了太阳风粒子的轰击,保护了地球上的生命
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正在金星轨道上运行的欧空局所属“金星快车”号探测器
正在金星轨道上运行的欧空局所属“金星快车”号探测器

  据欧洲空间局(ESA)网站报道,金星被一层浓厚的大气层包围,并且其并不拥有全球性偶极磁场。然而即便这颗行星缺乏磁层的保护,金星附近的空间区域中确实同样存在着类似其它行星,如地球一样的的一些相似之处。其中最新发现,也是最让人意外的一点便是近期发现金星诱发磁场的磁尾处存在磁场重联现象。

  可以由内部机制产生磁场的行星,如地球,水星,木星和土星,它们的外围会存在一个看不见的磁层。这一磁层意义重大,它会阻挡太阳发出的带电粒子,如电子和质子,使其发生偏移。正是这一特性形成了磁层——一层围绕行星周围的巨大“气泡”,在背离太阳的方向形成一道长长的延伸带,称为“磁尾”(magnetotail)。

  然而由于金星缺乏产生磁场的内部机制,因此它无法阻挡射来的太阳带电粒子,太阳风有时候会直接和金星高层大气发生相互作用。然而金星并非完全暴露在这种粒子的轰击中,它部分受到了一个诱发磁场的保护。

  和在地球上发生的情况一样,太阳紫外辐射会剥夺高层大气原子和分子中的电子,从而形成一层带电的电离层。这一电离层会和太阳风和太阳风携带的太阳磁场发生相互作用。在和太阳风的长期相互作用过程中,这一高层大气的区域可以减缓并偏折入射的太阳风粒子,从而同样形成一层磁层,在背离太阳处,其形状就像是彗星的尾巴。

  数十年来探测器的空间考察已经确认在地球,水星,木星和土星磁层中频繁发生着磁场重联现象。在这一过程磁能转变为动能,磁场重联本身是指方向相反的磁力线因互相靠近而发生的重新联结现象。在地球上,这一机制导致了磁暴和极光的产生。

  直到最近,科学家们仍旧不认为在一颗像金星这样不拥有磁场的大行星周围会存在这种重联现象。然而,来自中国科技大学中科院近地空间环境重点实验室的张铁龙教授和一个国际科学家小组近日在《科学》杂志网络版《科学快报》(Science Express)上发表文章,宣布他们已经发现首个证明金星诱发磁场的磁尾处确实存在磁场重联现象的证据。

  欧洲空间局(ESA)所属的金星快车探测器运行在一个近极轨轨道上,这一轨道特性对于某些设备,如磁强计和低能粒子探测器等进行太阳风-电离层-磁尾相互作用机制的探测工作非常理想。在此之前的探测项目,如先锋-金星号,要么由于轨道特性差异,要么由于探测时正处于不同的太阳活动水平上而未能探测到金星的这一重联现象。

  2006年5月15日,金星快车号探测器穿过金星磁尾,在这里它探测到一个持续时间约为3分钟的转动磁场结构。基于其持续时间和探测器运行速度的计算显示这一区域的宽度大约为3400公里。这一事件发生于距离金星1.5倍半径处,即距离金星大约9000公里,科学家们认为这是一个等离子体团。这是一种转瞬即逝的磁场圈层结构,一般发生于行星磁尾发生重联时。

  对于金星快车数据进行的进一步分析显示出更多证明金星磁场与磁尾处等离子体之间存在能量交换的证据。数据同样显示在很多方面,金星磁层就像是一个缩小的规模的地球磁场。

  地球的情况是,磁场重联现象一般发生在背阳处10-30倍地球半径处的磁尾和等离子体片位置上。由于地球的磁场要强大的多,可以推断金星的磁场重联如果存在,则应当发生在其背阳处1~3倍半径位置。而这正是金星快车号探测器数据所证实的。

  张铁龙教授表示:“等离子体团在一些行星的磁层中非常常见,如地球,木星等,但是对于一颗不拥有磁场的行星,如金星这种情况,发现这一现象让人预想不到。”张教授是这篇发表在《科学》杂志上论文的第一作者。他本人是金星快车飞船磁强计设备的首席科学家,同时也是位于奥地利格拉斯的空间研究院高级研究科学家。

  他说:“磁场重联造成了磁尾分裂,导致磁尾中大部分的等离子体被抛射出去,进入太空。同时这一事件还会产生一个等离子体团结构向金星运动,将一部分太阳风的能量传递至金星背阳面的大气层中。因此这种磁场重联现象构成了金星上等离子体的循环机制,这一点和地球磁场中磁尾处发生的情况相似。”

  此次新发现在金星磁尾处存在等离子体逃逸的现象或许可以作为一种新的可能机制,用于解释金星高层大气的流失现象。这一点对于解释金星在发生严重温室效应之后最终完全丢失其水分的过程将具有重要意义。

  哈肯·司韦德海姆(Håkan Svedhem)是欧空局金星快车项目科学家,他说:“尽管理解大气损失机制是构建行星演化模型的关键一步,我们对于磁场重联机制却仍旧缺乏了解,这是因为我们对于除了地球之外的其它行星的磁场特性缺乏实地考察数据。”

  他说:“这一结果证明,对于类地行星的空间探测项目,如欧空局实施的金星快车,火星快车以及“星簇”探测项目对于我们了解行星大气层乃至行星本身的复杂演化机制将是至关重要的。(晨风)

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外星文明真的存在吗?如果它们真的存在,应当采用何种方式才能最有效地找到它们?近期美国科学家提出,使用自动运作,可以自我复制的机器人将是探索太空的理想方式
外星文明真的存在吗?如果它们真的存在,应当采用何种方式才能最有效地找到它们?

  据物理学家组织网站报道,人类对于地外文明的探索(SETI)已经迎来第50个年头。美国宾夕法尼亚州立大学的科学家近日指出,使用自动运作,可以自我复制的机器人将是探索太空的理想方式。它们将寻找地外生命,甚至帮助清理太空垃圾。

  在最近一期《英国行星学会通报》中,宾州大学电子工程系教授约翰·马修(John D. Mathews)指出:“基本的前提是人类的航天探测项目应当非常高效,节约成本并实现自主运行。而将宇航员送上近地轨道则会面临一系列政治经济以及技术上的困难。”马修教授认为,如果外星人真的存在,他们也应当面临着和我们同样的问题:他们将需要节约资源,他们将受到物理学定律的制约,他们甚至完全没有想见到我们的欲望。他说:“只有通过发展并部署能够自我复制的机器人探测器,人类才有可能进行哪怕是仅仅到达小行星带范围内的有效探测,而对于柯伊伯带,奥尔特云那样遥远的范围则仍然不够。”

  马修认为任何地外文明在发展空间探测时都会遵循一个相似的轨迹,最终都会选择发射无人自动探测器而非载人航天,这或许也就解释了为何对于外星文明的搜寻至今尚未能取得结果。他说:“如果他们和我们相似,他们同样拥有无能的政府和其它困扰我们发展的问题。如果是这样,他们同样将受制于内部问题,无法拿出更多的钱来尝试和我们联系。”

  向星系进行广播极其困难,你将需要巨大的能量。你的无线电信号必须向每一个方向四处发散,以便充满整个空间,这样一来你将需要巨大的能量供应。马修说:“现有的红外激光技术已经可以让我们实现在太阳系范围内的通讯。但是对于在搜寻地外文明方面的应用,这项技术的一个缺陷便是:它是一种定向波。”

  点对点之间通过红外激光进行相互通讯只需要低得多的能量,当然这样的波束是具有特定方向性的。如果地外文明同样使用这种红外激光技术,我们或许永远也无法探测到,因为只有当他们的这一定向波束精确地指向我们的方向时我们才有可能接收到。

  马修教授建议如果载人的探测项目不可行,那么自动机器人将是一个不错的主意。它们可以去很多人类不想去的地方,做很多人类不愿意做的事情,不仅仅是在地球上,也包括在太空。为了将成本降低到最低限度,他建议首批机器人应当在月球上进行制造以便利用那里的资源和低重力条件。他指出我们现在便已经拥有制造出这些机器人的技术,唯一的问题是它们的小型化供能问题。为了创造出一大群可以相互交换信息并将信息回传至地球的智能机器人,这些机器人必须能精确地判断自身所处的位置并精确定时。有了这两项基本参数,每一个机器人就应当能够据此判定出所有其附近的其它机器人飞行器的位置并使用红外激光与之建立联系并发送数据。

  马修表示:“最昂贵的部分便是使用运载器让载荷摆脱地球引力,这在月球上要容易的多。甚至这些机器人还可以被用来帮助清理近地轨道乃至地球同步轨道上的太空垃圾。”在起步阶段,这些机器人将承担两项任务:清除轨道上现存的太空垃圾并对超过1200个已知的,在其轨道最接近地球时可能对地球构成潜在威胁的近地轨道小行星进行监视。马修教授表示:“作为第一步,我们真的应当派遣自动探测器去对这些近地小行星进行近距离考察,在它们的表面放置信号装置以便今后的追踪和识别。”

  最终,这些具备自我复制,自动控制甚至自我学习功能的飞行机器人将散布太阳系并飞向银河系的其它区域,它们将利用沿途找到的资源不断复制自身,不断扩大自己的队伍,延续自己的使命。而相互之间通过红外激光进行联系,其信号传递是以光速进行的,这是我们目前所知最快的方式。

  马修教授说:“我们之前对于地外文明探索的一项基本假设就是:外星文明是希望自己被我们找到的。但是,谁会不惜花费如此巨大的代价仅仅就为了让宇宙中的其它可能存在的文明找到你呢?”他认为,更加可能的情况是,我们发出的其中一个飞行机器人会在某天在宇宙的某处截获一条地外文明发出的信号,从而开启第一次的星际文明接触。(晨风)

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  据国外媒体报道,在去年年底,美国宇航局“雨燕”伽马射线暴快速反应探测器对一颗在太阳系中游荡的神秘彗星进行了详细调查,这颗彗星同时也是天文爱好者的绝佳观测目标,其编号为C/2009 P1“杰拉德”彗星(Garradd)。科学家发现“杰拉德”彗星不同寻常之处是其富含尘埃,当它靠近太阳时,是一次观测它会发生何种变化的难得机会。

“脏雪球”彗星造访地球 酷似喷气机抛洒水分

  “雨燕”探测器拍摄的“杰拉德”彗星图像

  一颗彗星通常由冰冷的气体和多团尘埃所混合组成,它们被喻为“肮脏的雪球”,每当靠近太阳的时候,冰寒的表面开始蒸发,使得水分从固态转变为气态,这是一个升华的过程,而逐渐加强的太阳风将这些蒸发物与气体吹离彗星,在这个过程中释放出来的尘埃在太阳光的映衬下显得格外耀眼,从地球上就是一颗闪闪发亮的彗星。通常情况下,一颗彗星所携带的水分可在距离太阳三个天文单位(一个天文单位为地球与太阳之间的距离)外保持冻结状态,科学家将这个距离称为“雪线”。

  奇怪的是,科学家发现C/2009 P1“杰拉德”彗星在“雪线”之外就出现大量的尘埃和气体。对此,马里兰大学的科学家助理、本项研究的主要调查人员丹尼斯·波德维茨(Dennis Bodewits)认为:“这个异常的现象告诉我们彗星表面发生的活跃特征是由其他原因引发的,而不是冰冻水分的升华现象。我们计划使用‘雨燕’探测器的独特功能监视杰拉德彗星在雪线之外的一举一动,而之前对雪线以外的彗星调查项目还是较少的。”

  彗星上被冰洁的气体中也包括一氧化碳和二氧化碳,在远离太阳的宇宙空间中,随着温度降低,这些气体会随之升华,因此,杰拉德彗星在雪线之外的活跃情况由主要由这两个因素起作用。C/2009 P1“杰拉德”彗星的发生历史并不长久,在2009年8月,位于澳大利亚赛丁泉天文台(Siding Spring)的天文学家戈登J. 杰拉德(Gordon J. Garradd)发现了该彗星的存在。

  戈登J.杰拉德认为这颗彗星自从抵达奥尔特云后,可能第一次“闯入”太阳系内围的宇宙空间。而奥尔特云则被认为是一个包围太阳系的球形云团,同时也是一个巨大的彗星存储区,至少距离太阳数千个天文单位之远,许多彗星都从奥尔特云经过后进入太阳系。在2011年12月23日,这一天是“杰拉德”彗星最靠近太阳的时刻,而在2012年3月5日,它将从距离1.27个天文单位附近接近地球。当其向南运动并通过北斗七星的大熊星座和天猫座时,使用小型望远镜在本月依然可以看到这颗彗星的拖着长长的彗尾。

  尽管“雨燕”卫星的首要任务是监测和快速定位遥远宇宙中发生的伽马射线暴,但该卫星上搭载的紫外/光学望远镜(UVOT)非常适合用于研究彗星。紫外/光学望远镜中有一个棱柱状设备称为棱栅,可以将入射光按波长进行分光。虽然“雨燕”伽马射线暴快速反应探测器无法直接监测水,但分子暴露在来自太阳的强烈紫外线下,会快速分解成氢原子和羟基分子,紫外/光学望远镜则可以探测到“发光”的羟基或者其他重要分子的碎片,比如氰化物(CN)、硫化碳(CS)和三原子或者双原子的碳分子(C2、C3),以及能反射太阳光的大量尘埃。

  根据位于马里兰州的美国宇航局戈达德空间飞行中心研究人员、“雨燕”探测器项目组成员斯特凡艾米尔(Stefan Immler)当“杰拉德”彗星进入太阳系内围时,跟踪彗星的水分以及尘埃产生的情况,并观察其化学变化有助于我们更好地了解彗星的运行模式和它们是在哪儿形成的。“雨燕”探测器最后一次观测“杰拉德”彗星是在4月1日,当时它正位于1.53个天文单位之遥的地方,仅仅通过了火星的轨道。

  虽然目前还没有进一步的详细结论,但波德维茨认为该彗星每秒散发出400加仑的水,足以在30分钟内填满一个奥林匹克标准的游泳池。由于彗星散发出的水分大约是其产生尘埃量的一半,因此每一秒钟“杰拉德”彗星损失大约7500磅(3.5吨,相当于两倍的小汽车重量)的尘埃和冰颗粒。凭借着紫外/光学望远镜的灵敏度和分辨率,研究人员可以轻松观测到陆基天文台所不能获得的彗星数据,预计“杰拉德”彗星将在2013年4月抵达距离太阳5.5个天文单位的位置,科学家计划将从八个不同距离上研究这颗彗星。

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 科学家称2014年或发现第一个“外星人星球”

  符合生命定义的系外行星被发现后,外星生物或许就在眼前

  据国外媒体报道,美国国家航空航天局的科学家称,第一个真正意义上的“外星人星球”将在未来两年内被发现。到目前为止,天文学家已经确认了超过750个外星世界,而开普勒系外行星探测器已经“标记”出2300个“候选行星”,正在等待科学家的进一步确认。科学家的目标是发现与地球空间环境类似的系外“类地行星”,比如在大小上接近地球、轨道位置也要处于恒星周围的可居住带上,可能在话,上面或许存在外星生物。

  根据美国国家航空航天局华盛顿总部的研究人员、系外行星生物学家肖恩·多马加尔·戈德曼(Shawn Domagal Goldman)在一份声明中表示:“我相信开普勒系外行星探测器将在未来两年内发现位于恒星可居住带上的类地行星,我们能够在夜空中指着一个星球说,那就是一颗可以支持生命的星球。”

  对于美国国家航空航天局而言,该机构的其他科学家似乎也乐于分享行星生物学家戈德曼的乐观前景,研究人员已经着手探索“外星人星球”上各种物化成分的方法,一旦发现这类星球的存在便可马上开始探测。事实上,我们很难直接观测到系外行星的“倩影”,因为只有地球大小的行星在如此遥远的距离上,几乎被它们的恒星耀眼的光芒所“吞没”,而研究人员则是通过“凌日法”来发现系外行星的存在,即系外行星通过恒星盘面时,恒星的光线就被遮挡,会出现微弱的亮度降低,这样便可发现系外行星的踪迹。

  “凌日法”用于探测系外行星的过程中,也可以接收到穿过系外行星大气的光线,通过进一步的光谱分析,便可以从这些光线中了解到行星大气中所蕴藏的各种组成成分,就如同大气指纹,可以准确反映各种元素的含量。据位于美国国家航空航天局总部的科学家、开普勒探测器任务的研究人员道格·赫金斯(Doug Hudgins)介绍:系外行星高层大气的反射光告诉了我们关于这颗行星的故事。

  目前,隶属于美国国家航空航天局的开普勒系外行星探测器任务小组正在审议一项新的探测计划:使用快速红外系外行星光谱调查探测仪(FINESSE)对“外星人星球”进行搜索,其原理也涉及到对行星凌日的光谱测量。通过系外行星一次轨道周期内(当系外行星出现在视野中与隐藏在恒星背后)恒星光谱的测量,如果这颗系外行星存在,那么科学家对比两次光谱数据,便可从中找出它们。研究人员认为:该方法可将系外行星暗淡的反射光从恒星耀眼的光芒中区分开来,同时也揭示出系外行星大气中的各种组成成分。

  美国国家航空航天局正在研制一颗被命名为“凌日行星调查探测器”的空间天文台(TESS),旨在专业设计探测器使用该方法探测遥远的“外星世界”,搜索范围在我们银河系周围的恒星世界中,科学家认为通过对以地球为圆心,50光年的距离为半径,就能划出覆盖数百颗恒星的天球,足够科学家在未来相当长的时间内进行详细研究。

  随着更好的探测仪器和方法被用于搜索位于遥远宇宙空间的“外星世界”,科学家系外下一代的空间望远镜不仅仅具有能发现系外行星的能力,也应该可以直接给出行星大气组成成分,比如云层覆盖的情况,甚至可以告诉我们系外行星地表是什么样子,是否存在海洋、以及海洋覆盖面积占行星表面积的多少、还有多少陆地等。

  对此,行星生物学家多马加尔·戈德曼期待着重大发现和惊喜,他认为:我们发现如此多的“外星世界”使我们感到很惊讶,当我们发现真正意义上的“外星人世界”时,在进一步的研究过程中,我们还可能发现外星生物与它们的行星环境相互影响的痕迹。自然界的多样性比我们预料的更加丰富多彩,当然也包括外星生物。

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