自然

  北京时间3月5日消息,据国外媒体报道,当科学家们规划未来的行星或月球探测项目时需要进行一些野外实际测试。这就需要最接近这些外星环境的野外条件,因为我们不可能将设备实际送上外星球进行测试。于是我们这颗行星上的一些极端环境便成了受欢迎的地点。这些地区的环境极其恶劣,有些甚至让人有身处外星之感。

  1.加拿大的红色行星

加拿大的红色行星加拿大的红色行星

  霍顿火星项目(The Haughton Mars Project)旨在通过一种最为便捷的手段对未来计划前往火星考察的人员和设备进行测试。加拿大的德文岛(Devon Island)是全世界最大的无人岛屿,这里有著名的霍顿陨石坑,其直径12英里(约合19公里),是大约2300万年前一颗陨星撞击地球时形成的。研究人员们表示,这块北极岩石荒野中的地质学和生物学特性为人们研究火星的可能演化史提供了独特的视野,尤其是对火星的水和古代气候学方面的研究工作,地质学历史上陨星对于地球和太阳系中其它行星体的撞击,以及生命可以承受的最极端环境条件限制等等。尽管地球上没有任何地方可以达到火星表面所具有的那种极端低温,干燥,低压和强辐射环境条件,但这片荒野毕竟是科学家们在能够在地球上找到的最接近火星环境的地点之一。

  2.在沙漠中进行测试

在沙漠中进行测试在沙漠中进行测试

  美国宇航局实施的沙漠研究和技术试验(D-RATS)项目在亚利桑那的沙漠中进行人机系统的实验。这里干燥,多沙尘的环境以及极端的温度变化让这片沙漠成了测试火星车和未来用于人类宇航员登陆其它星球时使用的居住舱技术性能的极佳场所。在这里,从1998年以来一直在进行这方面的实验工作。去年这里还进行了未来计划用于在其它行星表面行驶的高性能探测车,自动考察车助手,宇航员居所,新型太空服以及深空通讯系统等设备。

  其中一项新技术是太空探索交通工具(Space Exploration Vehicle),这是一种转运车辆,它可以在太空自由飞行,也可以安装在一种12轮的车身底盘上,成为一辆壮实的,大小和皮卡般相当的探测车。它的增压舱可以支持两名宇航员进行为期14天的考察。其它在此接受测试的还包括美国宇航局的半人马运输车,这是一种闪着金光的小车,它可以装载宇航局灵巧的机器宇航员Robonaut。其它工具,包括钻探设备等,也可以由半人马运输车携带。进行所有这些测试都自有其原因:美国宇航局正计划在未来执行一项名为“Osiris-Rex”的小行星取样返回任务。根据这项计划,该局将对小行星1999 RQ36进行表面取样,并于2023年将样本送回地球。

  3. 夏威夷的火山

  尽管对于大多数人而言,夏威夷更多的意味着美丽的沙滩和度假胜地,但是事实上这里有着很多崎岖的地形,尤其是在莫纳克亚山。这是一座位于夏威夷大岛上位置偏僻的休眠火山。在莫纳克亚山的坡地上有一处地点非常像月球上的陨石坑,美国宇航局和它的国际合作伙伴们当然不会错过机会,他们在这里演练着未来的月球探测计划。研究人员们也在这里测试他们用于寻找月球或其它天体上水冰的技术,以及开发,储存矿物,金属和阳光的技术方案。

  在2010年,在这里发现了富氧的土壤样本,这一特征和月球土壤很像。为了利用这一资源,加拿大的工程师们开发了一种名为“风化层采掘机”的设备。在莫纳克亚山,这套采掘设备挖掘并将其采集的火山灰送入一种可以熔化并处理物质的装置,这种装置可以将含有甲烷的物质处理并产生水。随后这些水会被点解,形成氢气和氧气。然后将这些得到的氧气液化并储存起来备用,氢气则用来产生重新制造甲烷反应剂或者输入燃料电池用于其他方面的电力需求。

  4. 在湖泊中寻找地外生命的起源

在湖泊中寻找地外生命的起源在湖泊中寻找地外生命的起源

  在加拿大不列颠哥伦比亚省的帕维湖(Pavilion Lake)水下深处,美国宇航局和国际合作伙伴们正在研究淡水微生物的起源问题,这些微生物是地球上最早的居民之一。宇宙生物学家正将在此收集的数据应用于太阳系及更遥远太空中的地外生命搜寻工作。在帕维湖,研究人员还使用深水潜艇模仿未来对近地小行星的探测任务,包括对通讯延迟的模拟,而湖水的浮力也将让宇航员们能更加真实的体验小行星的微弱重力。

  5. 佛罗里达海底

佛罗里达海底佛罗里达海底

  在佛罗里达州附近的海底可以让你模拟体验国际空间站上生活——至少美国宇航局是这么认为的。“Aquarius”是全世界唯一一座永久性的水下居所兼实验室,它位于基-拉戈(Key Largo)海岸外3.5英里(约合5.6公里)处的海面下。宇航员在此长期居住,时间长达3周,这样做可以让他们提前了解在飞船上生活是什么感觉。同时在这里还可以方便地进行水下模拟太空行走以及探测车驾驶训练。就在今年夏季,宇航员们还将在这里模拟进行一次小行星登陆考察计划。

  6. 加拿大含硫泉水

加拿大含硫泉水加拿大含硫泉水

  博拉峡湾通道(Borup Fiord Pass)是加拿大努纳武特地区埃尔斯米尔岛上一处被冰川切割出的峡谷谷地,这里拥有大量含硫泉水。这里大致位于霍顿陨石坑所在地以北1000英里(约合1600公里),这里为科学家们提供了模拟研究木星卫星的最好场地。

  美国行星学会已经资助了一个研究项目,试图更好地了解这一地区的生物学,地质学和化学状况。这里的景观在地球上是独一无二的:大量的水从冰川表面裂隙中涌出,并沉淀出大量的硫,石膏和钙华。与此同时,这里的空气中也充斥着硫化氢的气味。这一切改变了这里冰川的面貌,留下显著的印记。这里特殊的化学特性,加上极端寒冷干燥的气候环境,让这里像极了火星和木卫二地下可能存在的水热系统。(晨风)

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据1月11日公布的一项研究结果说,银河系中行星的数量远远超过之前的想象。这增加了其中至少有一颗可能包含生命的可能性。
不久前,天文学家在我们所在的太阳系之外发现了十几颗外行星,然后增加到几百颗。目前的数量为700颗。
但英国《自然》周刊发表的这项新的研究结果提供了在银河系中行星数量超过恒星的证据。
巴黎天体物理学研究所教授、研究报告的两作者之一丹尼尔·库巴斯说:“我们过去认为地球在我们的银河系中是独一无二的。目前看起来,实际上有数十亿颗质量和地球类似的行星在银河系中围绕恒星运行。”
在过去20年搜寻那些太遥远、太黯淡而无法直接观测到的外行星有两种主要方法。一种是测量某颗行星对寄主星的万有引力影响;另一种是观察恒星的亮度,因为当某颗绕恒星运行的行星在这颗恒星前面经过时,恒星的亮度会稍微变暗。
这两种方法都更适合发现体积大、离恒星近或者两者兼而有之的行星。这留下了大量“盲点”。
库巴斯及其同事阿诺·卡桑领导的一个国际天文学家小组使用一种名为“万有引力显微透镜”的方法。这种方法观察寄主星的万有引力场和行星本身如何联合起来发挥像透镜一样的作用,增强背景中另一颗恒星的亮度。
如果发挥透镜作用的恒星有一颗行星,那么这颗行星看起来将使背景恒星的亮度稍有增加。与其他方法相比,显微透镜方法的一个优势是,能够发现大小与我们的地球类似而且离它们炙热的恒星较远的较小行星。
这项研究针对与恒星相距7500万至15亿公里、质量至少是地球5倍的行星。这个距离在太阳系中相当于从金星到土星的距离。经过6年,研究小组用设在南半球———从澳大利亚、南非到智利———的环球望远镜网络观测了数百万颗恒星。
卡桑对记者说,除了发现3颗新的外行星,他们还算出,银河系中的每颗恒星平均有1.6颗行星。不知道其他星系的情况是否也是如此。
卡桑说:“引人注目的是,这些数据显示,在我们的星系中行星比恒星更普遍。行星是普遍现象而非例外。我们还发现,较轻的行星要比较重的行星更普遍。”
在所研究的恒星中,有1/6具有一颗质量与木星类似的行星,一半的恒星具有质量接近海王星的行星,近2/3具有所谓的“超级地球”,即质量是地球10倍之多的行星。(来源:新华网)
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灶神星表面发现巨大山脉 远高过珠穆朗玛峰

  据国外媒体报道,环绕灶神星进行观测的美国宇航局黎明号探测器最新拍摄图像显示,这颗小行星表面拥有高大的山脉,其高度接近太阳系内最高山峰,远超过地球上的最高峰珠穆朗玛峰。

  自7月中旬,美国宇航局黎明号探测器就开始环绕位于火星和木星之间小行星带的灶神星运行,迄今为止,该探测器已传送大量令人惊异的观测图像,这颗表面遍布陨坑的小行星充满着秘密,其中一张显示灶神星南半球存在一个巨大的山脉。黎明号探测器首席调查员克里斯-拉塞尔(Chris Russell)说:“我们在灶神星上获得了许多惊人发现,这是最小的一颗类地岩石星体,像地球、火星、金星和水星一样,灶神星表面拥有远古玄武熔岩和一个巨大的铁核。目前发现的南极巨大山脉远大于夏威夷大岛,这是地球上最大的山脉,部分山脉底基位于海底。同时,这个南极巨大山脉的高度也与太阳系最高峰——火星奥林帕斯盾状火山十分接近。”

  火星奥林帕斯盾状火山是太阳系内最高山峰,在火山表面其高度为24公里,大约是珠穆朗玛峰的3倍。在地球上最大的火山是夏威夷岛的莫纳罗亚火山,它的总高度达到9公里,其中部分火山延伸在海底。珠穆朗玛峰是海平面以上最高的山峰,高度达到8.85公里。

  同时,黎明号探测器还发现灶神星表面比小行星带多数小行星更加粗糙,此外,初步估计灶神星南半球表面陨坑的形成年代要晚于北半球,其中一些陨坑仅有10-20亿年的历史。这项最新研究发表在法国南斯市召开的2011年度欧洲行星科学大会和行星科学部联合会议上。

  斥资4.66亿美元建造的黎明号探测器于7月15日进入灶神星轨道,开始为期一年的轨道飞行研究这颗神秘的小行星。一年之后,黎明号探测器将朝向谷神星驶去,这是太阳系内最大的小行星。

  灶神星的直径为530公里,是太阳系小行星带内第二大小行星,也是最明亮的小行星。灶神星的表面结构为科学家提供了研究这颗岩石小行星远古历史的重要线索,自7月以来,黎明号近距离运行至灶神星上空,在极地轨道区域进行扫描拍摄小行星表面,8月中旬,该探测器在可见光和红外线下拍摄到灶神星完整的阳光照射表面。

  黎明号探测器副首席调查员卡罗-雷蒙德(Carol Raymond)称,随后黎明号向低轨道区域移动,在未来几个月的时间里以不同分辨率拍摄小行星阳光照射表面。目前,科学家对灶神星的陨坑、山脊和丘陵进行细致研究,希望在今年年底绘制完成该小行星阳光照射表面区域。

  黎明号探测器的分幅摄影机装配了七种色彩的过滤镜,可收集各种光谱信息,确保能向科学家呈现伪色彩表面绘图,伪色彩表面绘图可呈现不同波长一定比率的光强度,可适应于不同表面物质。

  该探测器观测显示在陨坑周围的表面成份具有特殊的差异性。意大利天体物理学国家学会的玛丽亚-克里斯汀娜-德桑斯蒂克(Maria Cristina de Sanctis)负责控制黎明号探测器可见光和红外绘图光谱仪(VIR),他说:“不同波长的观测数据结合不同类型物质分析,可见光和红外绘图光谱仪可显示表面矿物质的色差变化性。”

 


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这张示意图显示的是行星HD 85512b正围绕它的太阳HD 85512运行。这是一颗类似太阳的恒星,距离地球约35光年。行星HD 85512b的质量约为地球的3.6倍。关键的一点是它运行的位置大致位于宜居带的边缘,这就意味着它的表面或许存在着液态水,也因此可能会存在适合生命生存的环境  这张示意图显示的是行星HD 85512b正围绕它的太阳HD 85512运行。这是一颗类似太阳的恒星,距离地球约35光年。行星HD 85512b的质量约为地球的3.6倍。关键的一点是它运行的位置大致位于宜居带的边缘,这就意味着它的表面或许存在着液态水,也因此可能会存在适合生命生存的环境
这是银河系核心位置的多波段图像。这里是银河系中恒星和行星密度最高的区域,但是这里同样有着更高频率的超新星爆发  这是银河系核心位置的多波段图像。这里是银河系中恒星和行星密度最高的区域,但是这里同样有着更高频率的超新星爆发
这是一张想象图,显示一次近距离的超新星爆发将摧毁一颗宜居行星上的所有生命形式这是一张想象图,显示一次近距离的超新星爆发将摧毁一颗宜居行星上的所有生命形式

  北京时间9月30日消息,据美国太空网报道,我们当然可以确信银河系中存在着生命,那就是我们自己。长期以来科学家们一直在致力于更多的了解我们最初是如何出现在这颗星球之上的,以及我们的生存需要满足哪些条件,还有更重要的一点:在宇宙的其它角落,这样的条件是否可以复制?我们在宇宙之中是孤独的存在吗?实践显示,当进行这样的探寻时,应当将目光放眼整个星系,而非仅仅局限于某些可能适合生命存在的行星,或者只盯着我们自身所在太阳系中的宜居带不放。

  银河系宜居带

  我们的行星距离太阳距离的远近,我们的行星上的大气环境,碳循环模式以及液态水的存在,所有这些都告诉了我们诸多有关生命在这样一颗岩石行星表面起源和生存的重要信息。行星距离太阳的这一适当距离被称为“宜居带”,这样称呼是因为位于这一距离范围内的行星表面的水可以以液态形式存在。相比之下,如果距离过远,水会结冰,如果太近,则会蒸发。

  哥白尼的理论告诉我们,我们的行星只不过是一个典型的行星系中的一颗典型的行星而已,毫无特别之处。这一概念启发了天文学家,他们开始从更宏观的角度着眼,目光所及越过了我们这个小小行星系的边界,投向了更加深邃的太空。

  具体的说就是,天文学家们开始在更高层次上思考宜居带的概念:是否存在某种银河宜居带,在这样一个区域内更加容易形成适宜生命存在的行星系?出现这样的想法应当是非常符合逻辑的:既然太阳系中距离太阳的适当距离可以定义为太阳系层面的“宜居带”,那么在更高级别上,距离银河系中心的适当距离也应当可以定义一个“银河宜居带”。

  有关这一概念,最早是由地质学家和古生物学家皮特·伍德(Peter Ward)以及天文学家和宇宙生物学家唐纳德·布朗利(Donald Brownlee)在他们合著的《孤独地球》(Rare Earth)一书中提出的。但这一概念实际上却是和哥白尼理论体系相对立的。

  一些杰出的天文学家如卡尔·萨根和弗兰克·德雷克都倾向于采纳基于哥白尼理论模型的“生命普适”观点,这一理论支持这样一种观念,即宇宙中可以存在其它形式的复杂生命体。而伍德和布朗利则坚持认为在我们的银河系中,我们的地球以及允许生命存在的环境是罕见的,因此生命将是极其不寻常的现象。他们的这一观点基本上符合著名的费米佯谬的描述。即:如果银河系中充满了生命,那么为什么我们到现在还没发现它们的任何蛛丝马迹?如果它们真的存在,它们在哪?对于这一著名的“费米之问”,伍德和布朗利给出的答案是:进化到微生物阶段以上的外星生命本就极其稀少,向复杂生命的进化需要极端苛刻的条件,而每一样这样的条件出现的可能性都是极其微小的,也就是说:生命根本不是普遍存在的,生命是罕见的现象。

  简单的说,伍德和布朗利认为银河系中绝大多数区域是根本不适合生命生存的。他们认为银河系中仅有很窄的一道环状区域可能适合生命存在,即“银河系宜居带”。

  自从这一理论被提出之后又许多天文学家对这一观点进行思考,看来并不是所有专业天文学家都同意伍德和布朗利有关“孤独地球”的观点。

  银河中心部位更适合生存?

  最近美国宇航局宇宙生物学研究所的麦克·古瓦洛克(Michael Gowanlock)博士和他的同行,加拿大特伦特大学的大卫·帕顿(David Patton)以及萨宾·麦克康奈尔(Sabine McConnell)进行了一项有关银河宜居带的研究就显示,尽管银河系靠近核心的区域确实环境险恶,但是却可能成为最适宜生命生存的环境区域。

  他们的相关论文后来发表在了《宇宙生物学》杂志上,他们有关生命宜居的概念主要基于三个基本参数:超新星爆发率,金属性(即除去氢和氦之外的重元素丰度,这是形成行星的基本材料)以及复杂生命进化所需要的时间。他们的研究发现,尽管由于在银河系内侧(即距离银心8100光年以内),这里的恒星密度要比外侧高得多,因而这里的超新星爆发频率也高得多。这样的爆发会摧毁很多行星上可能存在的生命,但是这里让生命存在下去的可能性却要比银河系外缘高出10倍。

  这一研究结果和之前的很多研究结论是冲突的,如银河宜居带理论指出,只有距离银心大约2.28万~2.93万光年之间的区域才是可能适合生命存在的。我们的太阳系运行轨道距离银河系中心大约2.6万光年,正好位于银河宜居带之内,却远远位于古瓦洛克小组提出的最有可能存在生命的区域之外。

  那么为何古瓦洛克小组会得到这样的结论呢?古瓦洛克本人解释说:“我们将金属丰度和行星形成速率进行了关联。”重元素(天文学上称之为“金属”)是由死亡的恒星产生的,而恒星诞生和死亡,这样的循环发生的次数越多就会有越多的重元素被制造出来。从星系历史的角度看,恒星诞生和消亡过程发生频率最为剧烈的区域是靠近银河系核心的位置。

  古瓦洛克说:“银河系内侧是金属丰富最高的,而银河系外侧这一指数就要低得多。因此银河系内侧位置行星的数量也应当远多于银河系外侧。因为重元素是形成行星的原始建筑材料,而在银河系核心区域这样的材料密度是最高的。”

  然而在这一区域隐藏着一个巨大的风险,那就是超新星爆发。古瓦洛克的小组考虑到了这一因素并进行了计算机模拟演算。他们对两种最常见的超新星爆发模式进行了模拟,即两颗白矮星合并所引发的Ia型超新星爆发,以及大质量恒星塌缩引发的II型超新星爆发。

  铝26是II型超新星爆发的常见副产品,通过对银河系中铝26同位素丰度的测量让天文学家们得以计算出这一区域II型超新星爆发的频率大约为每50年发生一次。而根据以往的计算数据,一次超新星爆发将彻底摧毁距离其半径30光年以内的所有生命。

  古瓦洛克说:“在我们的模型中,我们假定氧气的积聚以及臭氧层的出现是保障生命存活的必要条件。超新星爆发可以摧毁行星大气上空的臭氧层,于是生命便会处于危机之中。”

  研究小组进行的计算显示,我们银河系中的大部分恒星至少在其生命史中的一部分时间里将是沉浸在附近超新星爆发的辐射中度过的。只有大约30%的恒星可以幸免于难并具备发展出生命的环境条件。

  古瓦洛克表示:“超新星爆发将可以摧毁距离其6.5~98光年范围内的生命,具体要取决于超新星爆发的规模和形式。在我们的模型中,这种毁灭起作用的距离并非固定不变,因为一些超新星爆发的威力要远大于另外一些。”

  正是依据这些判据,古瓦洛克指出,尽管由于较低的恒星密度,以及更少的超新星爆发,在银河系外侧会更加安全。但是银河系内侧的高金属丰度意味着更高速率的行星形成,计算显示在银河系内侧找到幸存的,没有被摧毁的有生命行星的几率要比银河系外侧高出10倍。然而古瓦洛克小组的理论中没有排除银河系内任何一个区域存在生命的可能性,只是说其它区域“比较不可能出现生命”。

  这样便解释了为什么我们的太阳系远远位于古瓦洛克圈定的范围之外。同时这一理论也给了“搜寻外星智慧生命”(SETI)项目以新的希望:他们现在已经开始将搜寻的目光投向银河系的核心地带。

  孰是孰非?

  然而,并非所有人都赞同这一理论观点。如伍德和布朗利便指出,太阳系所在的位置要比古瓦洛克模型中指定的区域安全的多,宜居的多。因为在银河系内侧,由于恒星密度过高,围绕恒星运行的行星轨道很容易遭遇从过于接近的距离上通过的其它恒星体引力的影响而偏离轨道,从而导致毁灭性的结果。其它科学家也对这一理论体系中所作的一些假设的合理性提出了质疑,如银河系内宜居行星的比例,以及处于潮汐锁定状态下的行星是否真的可以存在宜居环境等等。

  吉姆·卡斯滕(Jim Kasting)来自宾夕法尼亚州立大学,是《如何找到宜居行星》一书的作者。他说:“他们所作的一些假设可能太过自信了。他们似乎远远走在了其他人的前头,因为到目前为止我们仍在考虑这些问题,而他们已经给出了具体的假设。”

  然而,也有支持这一理论的科学同行。列维·达特尼尔(Lewis Dartnell)就是其中一位。他是一位来自伦敦大学学院的宇宙生物学家,他说:“这是迄今为止针对银河系宜居带问题所作的最为详尽的研究。它的结论是很有趣的,他们指出白矮星超新星爆发对宜居行星上复杂生命体的危害是大质量恒星塌缩引发超新星爆发的5倍,这很有意思。”

  银河宜居带并非是一条静止的环带,古瓦洛克小组的论文指出随着时间的推移,银河系的高金属丰度区域将逐渐向外侧扩展。他说:“这也是为什么形成时间较晚的恒星更加容易拥有类地行星。”这样看起来,或许我们银河系中生命活动的高峰期还没到来呢!(晨风)

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家中计算机上网发现新行星

  据外媒报道,普通人通过一个网上项目——Planet Hunters,用自己的电脑就可以成为天文学家。通过该项目,利用来自NASA开普勒望远镜的数据,有人发现了两个新的行星,其中一个有地球的八倍大。尽管这两个行星需要做进一步的确认观察,但是研究人员称,这一最新发现很可能是真实的。耶鲁大学的天文学家黛布拉·菲舍尔说:“这是第一次普通公众利用美国宇航局的数据发现卫星。”

  价值6亿美元的开普勒太空船从2009年3月开始,不断对包含150000颗星体的天鹅星座进行深入探测。这些高科技设备每30分钟分析一次恒星的光,因为观测一颗行星的亮度可能会发现它们的运行轨迹,一个比较复杂的软件对这些数据结果进行筛选发送。有人说,在过去的四个月中,已经有1235位候选人通过这种方法发现了行星。

  Planet Hunters项目始于2010年12月,由耶鲁大学、牛津大学和阿德勒天文馆在芝加哥合作进行。该项目的创始人之一、耶鲁大学的Meg Schwamb教授说:“显然,Planet Hunters并不能取代分析数据工作的开普勒团队……但是这已经被证明该项目本身,在发现新的行星领域是一个有价值的工具。”菲舍尔补充说,“这仅仅是运用第一轮开普勒数据的一点小发现,毫无疑问,随着每新一轮的数据产生,将会有更多新的发现接踵而来。”

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这是凯克望远镜自适应光学系统拍摄的红外光波段的海王星图像 这是凯克望远镜自适应光学系统拍摄的红外光波段的海王星图像
这是海王星和它的卫星:海卫一(右下方)这是海王星和它的卫星:海卫一(右下方)
这是红外波段拍摄的天王星。可以清晰看到它的光环,左上角的亮点是天卫五,右侧微弱的亮点是天卫十五,而天王星表面看到的亮点则是高空云层  这是红外波段拍摄的天王星。可以清晰看到它的光环,左上角的亮点是天卫五,右侧微弱的亮点是天卫十五,而天王星表面看到的亮点则是高空云层

  北京时间9月28日消息,位于夏威夷群岛上,口径10米的凯克望远镜最近拍摄了遥远的天王星和海王星的照片。在这些照片中,这两颗巨大的星球似乎在燃烧。

  用肉眼观察,海王星呈现蓝色,而天王星则是蓝绿色。但是加州理工的天文学家迈克·布朗(Mike Brown)此次用的是红外光,他借助凯克望远镜的自适应光学系统获得了这些图像。在红外波段观察,这两颗行星呈现一种诡异的红橙色,就像宇宙空间中漂浮的一颗晶莹琥珀正发出光芒。

  在9月18日到20日期间,布朗在自己的TWITTER上相继贴出了这些照片。其中有两张照片上可以看到海王星云层中的明亮斑纹,这是一颗巨大的气态巨行星,其质量比地球大17倍,轨道距离比地球远30倍。这些明亮的条纹是海王星上空的高层云系,这些云层反射大量阳光。海王星是一个狂暴的世界,拥有太阳系中最狂暴的飓风。

  海王星和海卫一

  有一张照片上可以看到海王星和它最大的卫星——海卫一。这是一颗大个头,其个子几乎相当于地球的卫星——月球的80%。

  海卫一的化学组成非常接近柯伊伯带天体,这是一个围绕太阳系边缘,沿海王星轨道外侧存在的冰雪岩石天体组成的广阔区域。基于这一点,很多天文学家相信海卫一原本是柯伊伯带天体,后来被海王星的引力捕获而成为其卫星。

  布朗教授的研究领域主要集中在太阳系边缘的天体方面,包括柯伊伯带天体以及更加遥远空间中的天体。迄今他已经发现了多颗遥远的矮行星目标,包括在2005年发现个头比冥王星还大的柯伊伯带天体阋神星(Eris)。正是由于那次发现从根本上动摇了冥王星作为太阳系大行星的地位并最终在一年后的2006年被正式逐出了大行星的行列。

  在最近进行的这次凯克观测项目中,布朗教授和他的团队更加感兴趣的是海卫一而不是海王星本身。布朗对空间网记者说:“我们正对海卫一进行研究,我们想看看有没有可能制作一张粗略的海卫一地表化学物质分布地图。不过海王星实在太显眼了,我们很难忍住不停下来给旁边的这家伙拍张照。”

  天王星的光环

  其它的照片中拍摄了天王星,一颗质量相当于14.5个地球,轨道距离比地球远19倍的庞然大物,但是是在红外波段。尤其是拍摄的照片上突出了这颗行星的光环,这是在1977年才被发现的。

  布朗说:“天王星的光环非常暗弱,也非常粗糙,因此直到很晚才被发现。不过在这一波段上观察,天王星本体就显得很暗,它的光环显得非常明显。”

  在一张天王星的照片上还能看到这颗行星27颗已知卫星中的一颗:天卫五。照片左上方可以看到它在天空中闪闪发光。尽管其大小只及月球的1/7,天卫五可能是整个太阳系中地形最崎岖的星球——它表面拥有比美国科罗拉多大峡谷深12倍的深谷,以及巨大的扭曲结构和断层,以及其他许多有趣的地质构造。

  同样的,布朗对这颗小卫星的兴趣大过天王星本身。他说:“我们想观察的其实是天卫五,它离天王星很近。不过还是一样的情况,我会忍不住去给天王星拍几张照。”

  布朗说,在天王星照片的右上角,如果仔细看其实这里还有一颗更加暗弱的卫星:天卫十五。而天王星表面看到的亮点则是高空云层。(晨风)

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恐龙曾为地球霸主

小行星撞击地球模拟图

  科学网(kexue.com)讯 关于恐龙灭绝的原因之一是一些科学家们热衷探索的问题,但想要找到真正的答案可没那么容易,曾经信誓旦旦的认为是因为小行星撞击从而灭绝的科学家日前受到了挑战,一些天文学家认为把地球上物种灭绝归咎于一颗小行星是错误的。

  此前有一些科学家认为,一颗直径大约六英里的小行星撞击地球,导致地球几乎毁灭,当时的地球霸主恐龙也随之灭绝,而这颗撞向地球的小行星被科学家命名为巴普蒂斯塔纳(Baptistina)。但最近航天学家有了新分析,他们认为把结论归咎于巴普蒂斯塔纳是错误的,他们通过最近小行星撞击火星和木星后的结果,得出了这样的结论。

  天文学家们利用天文望远镜观测到最近火星与木星的变化,它们这两年中不断遭到小行星的侵犯,至少有一万余次,通过对它们上面岩石的观察,科学家们并没有发现什么变化,对两个行星没有什么影响。而通过一些小行星撞在火星木星的速度来分析,科学家们也测算了一下,曾经巴普蒂斯塔纳被认为是6500年前撞向地球的时间或许有问题,他们测算的结果发现,这个小行星撞向地球的时间大约在8000年前左右。这也就意味着小行星的撞击与恐龙灭绝没有什么直接的关系。而这与恐龙灭绝的时间有些对不上。

  负责这次观测的天文学家林德利解释道:“小行星撞击地球这一过程通常需要十几亿年才能形成,8000年前地球已经遭受到撞击,而就在这几千万年的时间里,地球应该不会再受到什么猛烈的撞击。在寒冷的天气下,恐龙也完全可能灭绝。”

  之前也有科学家就这个问题提出过质疑,早在上世纪90年代,科学家就为恐龙灭绝的原因展开了争论,绝大多数人都站到撞击理论这一边了。但是外星撞击与恐龙灭绝的因果关系至今还没有科学上的证明。还有的研究结果表明,在撞击之前,恐龙数量就已经开始下降。

  地球上的铱元素主要集中在地核。 1983年美国夏威夷基拉韦厄火山喷发,科学家在分析该火山喷出的烟尘时发现其中铱元素含量也很高。这就表明,地球各处K-T交界同时有含量很高的铱沉积就不一定来自外层空间,火山喷发也可以把铱元素带出来,并随火山灰遍布全球。而白垩纪末期是地球火山活动最频繁的时期,这其中印度西部的德干火山喷发被认为是过去2.5亿年以来最大的火山喷发事件。

  德干火山喷发从开始到结束,为距今6700万年前到6400万年前,持续时间为300万年,断断续续大约喷发100至500次,而最激烈的大规模喷发事件则发生在6540万年前到6520万年前这段时间。恐龙灭绝的原因有瞬间成了迷,我们要想揭开它,看来还需要慢慢的等待。

  (科学网kexue.com 乔尔)

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科学家揭开了月球山脉形成之谜,由一个大型天体撞击所致科学家揭开了月球山脉形成之谜,由一个大型天体撞击所致
几十亿年前,一颗行星撞击地球,最后孕育出月球几十亿年前,一颗行星撞击地球,最后孕育出月球

  北京时间9月7日消息,月球近侧较为平坦,远侧则多山,科学家长久以来便对两侧的地形差异感到困惑。美国天文学家现在认为,月球曾遭到一个巨大天体——也就是地球的另一颗较小卫星——撞击,在月表上形成巨大的山峰,同时让一侧的月壳增厚了数十公里。

  这一理论源自于另一个理论,即月球由一颗体积与火星相当的行星与地球相撞形成。撞击论刊登在《自然》杂志上。据信,这种撞击形成了一个二次天体,最终坠落月球。美国加州大学圣克鲁兹分校地球与行星学教授埃里克-阿斯帕表示:“我们的模型与孕育月球的巨大撞击模型相符合,后者指出除了形成月球外,应该还有一个巨大碎片留在地球轨道。根据我们对这种系统的动力学稳定性、月球冷却时间以及月球岩石年龄的了解,这一理论是成立的。”

  最近,科学家对月球的年龄进行了研究并指出实际年龄要比我们此前认为的年轻。地球与一颗行星撞击时产生巨大能量,将大量熔化的物质喷向太空并最终形成月球。随着月球冷却,这种岩浆凝固成不同的矿物成分。对月球岩石样本进行的仔细分析发现,它们来自于最初的岩浆。科学家根据研究结果得出结论——月球的年龄估计为43.6亿岁。

  根据这一月球形成理论,含铁斜长岩是月壳中年代最为悠久的岩石,但科学家一直很难确定这种岩石的年代。由加州劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的拉尔斯-伯格领导的研究小组利用新技术测定一块月球含铁斜长岩样本的年龄。这些含铁斜长岩保存在美国宇航局的约翰逊航天中心。

  研究小组分析了铅和钕的同位素,最后将含铁斜长岩的年代追溯到43.6亿年前。这一年龄比此前认为的月球年龄年轻许多。科学家此前认为月球的年代与太阳系一样久远,形成于45.68亿年前。新测定的最古老月壳年龄与在西澳大利亚发现的锆石(地球上最古老的矿石)年代相当,说明最古老的地壳与月壳形成时间大致相当,也就是在发生巨大撞击后不久。(孝文)

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太阳系和Gliese 581星系的各行星相对位置

非洲的沙漠

  北京时间9月5日消息,正如弗兰克·赫尔伯特(Frank Herbert)出版的经典科幻小说《沙丘》中描述的那样,科学家们研究认为那种沙丘遍布的行星可能将是星系中最有希望存在生命的地方,而不是像地球这样拥有丰富水体的星球。

  而这还不是此项研究中最出乎意料的结论。该项研究中还同时指出,有太阳系高温地狱之称的金星可能仅仅在大约10亿年前还是一个非常宜居的沙漠星球,而现在那里的地表温度高达460摄氏度,连铅都会熔化。

  追寻水的足迹

  在地球上,只要有水的地方就有生命。因此我们之前在宇宙中搜寻可能存在的其它生命时也正是以此为基准,即寻找水的踪迹,寻找拥有表面液态水体的行星。

  我们目标中的候选行星应当是和地球那样,拥有广阔的海洋甚至就是个“海洋星球”,即全球完全被一个连续的,深达数百公里海洋的浸没的世界,或者形象的说,很像是木卫三地表的冰层完全融化之后的样子。

  为了达到宜居状态,这颗星球必须运行在所谓的“宜居带”之中,即它距离其中央恒星的距离必须适中,不太远也不太近,因此它的地表温度也才能保持适当范围,不太热也不太冷,从而允许水以液态形式存在。太远了水会冻结,就像太阳系中的火星;太近了水会蒸发,就像太阳系中的金星。

  在太近的距离上,行星表面的温度会急剧上升,水汽不断蒸发升入高空,在那里被恒星紫外线击碎,分离为氢和氧。随后氢气向太空逃逸,而氧则会和呈熔融状态的地表物质发生反应,溶入地幔层。随着时间的推移,行星大气中的水汽几乎会完全丧失。

  和这种“水”星球不同,科学家们设想了“沙漠”星球。这些星球的表面遍布沙漠,但是零星存在一些绿洲。如《沙丘》一书中描述的行星“Arrakis”,就是一颗发育良好的宜居星球。

  Arrakis 事实上就是一颗“改良版”的火星,只是它更大,更温暖,并且有稀疏的生命分布。另外它的表面有可供呼吸的氧气,极地地区温度较火星要高一些,分布有小规模的水冰极冠,清晨还会出现露珠。

  对陆地行星的模拟

  科学家们认为,像这样仅拥有少量水分布的特点反而可以帮助这样的行星拥有更大的宜居带范围。之所以这样认为,有几点原因,首先这样的星球上可以变为冰雪的水量较少,而白色的冰雪会反射太阳光。因此,更少的冰雪覆盖意味着颜色较深的岩土地表可以吸收更多的太阳热量,以防止全球冰冻的发生,从而使宜居带的范围向外侧扩展。

  除此之外,其缺水的大气也使其不能像富水行星的大气层那样蓄积大量的热量,从而避免了发生严重温室效应的可能性,这也就向内侧扩展了宜居带的范围。并且,大气层中水量的缺乏也缓解了大量水汽上升至高层大气并被紫外线打碎散逸进入太空的风险。

  日本东京大学科学家阿部丰,美国宇航局埃姆斯研究中心的凯文·扎尼(Kevin Zahnle)和同事们采用多种和地球大小相当的类地行星全球气候模型进行了测试。在他们对“沙漠型”行星的测试中,他们让地球的自转速率,大气压和二氧化碳含量保持不变,但移除了海洋和植被覆盖,但保留了地下水的存在。

  这样的结果是他们发现相比“水行星”,“沙漠行星”的宜居带范围要比前者大上三倍。在发表在《天体生物学》杂志上的一篇文章中,研究者们写道:“暗淡蓝点并非是和地球类似的行星的唯一模型,第一种出现的宜居行星可能是一颗陆地行星,而非海洋行星。”

  宜居带中的沙漠星球

  在分析行星分布的宜居带范围外缘究竟在何处时,阿部和同事们计算出一颗类似地球的“水行星”,只要其接收到的太阳光强度降低到目前强度的72~90%,就会发生完全冰封的情形。当然除此之外还要考虑这颗行星的自转轴倾角大小。

  相比之下,陆地行星抵抗全球冰封情况发生的能力要强得多,它可以忍受太阳光强度降低至目前58~77%的情况。这就意味着对于陆地行星而言,其宜居带的范围外缘相对要延伸地更远一些。

  而在宜居带内缘边界方面,研究人员们计算出,当阳光的强度增强至目前强度的135%时,“水行星”表面最寒冷的地区——两极的液态水也将彻底蒸发消失;而相比之下,陆地行星的此项指标则是170%。这就意味着其宜居带内侧边界也要比前者宽得多。

  这样一颗陆地行星相当符合科幻小说《沙丘》中对于行星Arrakis的描述。扎尼说:“尽管我并不相信《沙丘》中描述的所谓‘沙虫’生物的存在。但是我认为《沙丘》里面描述的行星上,其极地地区的气候实际上会更加宜人,这里有更多的水面,甚至会有小溪或湖泊的存在。”

  当然科学界也有不同的观点。宾夕法尼亚州立大学行星科学家吉姆·卡斯汀(Jim Kasting)就是其中之一。他本人并未参与这项研究,但是他评价这是一项“聪明”的研究。不过他质疑这样的研究结果是否真的会有助于人类找到太阳系外地宜居星球,不管它是海洋星球还是陆地星球。

  他说:“为了证实任何一个系外行星世界是否从我们的标准看来是一个宜居星球,它们必须显示水存在的迹象。目前并不清楚这些所谓的‘沙漠星球’上是否存在足够的水以便能被我们从地球上观察到其迹象。因此我认为这一研究结果将不会对目前人类搜寻其它潜在宜居星球的工作产生影响。”

  不过扎尼可不同意这种观点,他说:“这种陆地行星或许确实不会产生能被我们探测到的水信号,但是它们大气中的氧气可以被探测到。并且我们的研究结果显示由于水是普遍存在于宇宙之中的,因此它并不能被视为一个行星是否宜居的决定性因素。”

  陆地行星更容易被发现

  由于对于陆地行星来说,宜居带的范围要大得多,因此扎尼认为人类将首先找到宜居的陆地行星,而非海洋行星。对于陆地行星而言,它们可以存在于远较海洋行星距离中央恒星更近的轨道上。众所周知,如果一颗行星距离其中央恒星越近,则其轨道运动速度越快,周期越短,也就越容易形成对其中央恒星的凌星现象从而被人类检测到。

  卡斯汀还认为一颗行星表面仅存在的少量水量是不可能保持稳定的。他认为这样的少量水将很容易被岩土吸收,从而在地表消失。

  对于这一点,扎尼表示同意,他说:“我们并非在寻找一颗永远宜居的星球,而是一颗可能在较长时间段内宜居的星球。任何星球都不可能永远宜居,就算是地球也是一样。”他指出,有朝一日地球也将变成一颗沙漠星球。随着我们太阳年龄的增长,其光度大约每10亿年会增加9%,逐渐增强的光照将最终让地球上的液态水消失殆尽。

  不过不用担心,发生这样的情况至少还需要数十亿年。不过地球也可能不会发生金星上发生的那种无法控制的灾难性温室效应,如此,地球或许可以避免液态水被完全蒸发的厄运,或许只会损失大约1/3的海水而得以幸免。

  这一有关陆地行星的研究引出的一个有趣问题是:金星作为太阳系中温度最高的行星,是否在过去曾经有过适合生命生存的条件?考虑到金星在久远的过去或许曾经拥有过海洋,研究人员们认为金星确实可能经历过一段“干燥但是允许生命生存”的环境阶段。

  事实上,科学家们认为直到大约10亿年前,金星一直是一颗属于宜居范围的行星。扎尼表示,当时的金星是“热带地区炎热异常,极地地区凉爽湿润。很像地球,大气中也没有今天那么多二氧化碳。”他期待未来的进一步研究将帮助科学家们找到有关金星历史的答案。(晨风)

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模拟图

  据国外媒体报道,科学家近日发出最新报告,计划发明飞抵火星的载人航空器,有望在未来阻止行星碰撞的灾难发生,同时也会刺激人们对火星的探索欲望。这份报告引起了全球各地的很大反响。

  报告称,对近地物体(NEO)数量的综合调查是成功研制出载人行星航空器的重要前提,这也会对以后的计划实施给予很大的帮助。因此,全球各地都开始重视起NEO的研究。今年二月份时,聚集在华盛顿乔治华盛顿大学的专家还发表了一份名为“目标NEO:开启全球NEO工厂”的最新报告,另外在一份最新的评论中也包含有美国和其他各国家举行的大量后续会议中的广泛同业互查和精确的调查结果。乔治华盛顿大学还提出了一个关键问题:怎样的NEO信息,才能满足人类探测规划中的巨大野心?当此问题提出后,激起了全球众多讨论和建议,最终讨论者得出一致的结论,即人类需要在太空安置探测望远镜,以便扩大目标行星的目录,为人类探索提供更多行星对象。

  外星物质研究所的小体行星研究首席科学家兼美国宇航局约翰逊太空中心的探索科学理事保罗—艾贝尔(Paul Abell)表示,NEO探索支援的利益相关者数量开始越来越多了,这份报告出来的很及时,无论对于美国还是其他国家,小体行星的探索对于多重利益集团来说都很具有吸引力。在宇宙科学家,外形生物学家,行星防伪规划师以及NEO专家的眼里,宇宙中的这些“岩石世界”就是资源节点。例如,最近美国宇航局就带回了一个行星样本,这也是美国首次利用航空器载回行星的样本。日本太空当局也将让“隼鸟 ”2号行星探测器继续“勇往直前”,俄罗斯也将准备利用“火卫一步兵”号航天器来对火星的卫星进行探测,而加拿大也在努力研制具有特色的双用微卫星“NEOSSAT”。

  据了解,美国宇航局的黎明号探测器,在对位于火星和木星之间的主要行星带中的第二大星体“维斯塔”进行了长期观察后,近日也发回了新的且惊人的数据。艾贝尔对此表示,成功总是伴着惊喜而来,每次的新发现都令他们很吃惊,这或许就是科学探索充满魅力的地方。

  总之,该报告标志着一个事实,即未来深奥的太空任务不会再有“流产”机会,载人航天器在迅速回归地球时,人们的心理上也不会感到不适,这也是在地月轨道空间中进行航天任务的重要特点,特别是在低地轨道执行的航天任务。(尚力)

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