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 天文学家推动关于巨型卫星星座的全球辩论航空航天公司在过去2年中发射了约2000颗互联网卫星进入地球轨道，使活跃的卫星数量几乎翻了一番。这已经引发了天文学家和其他观星者的担忧，他们担心夜空观测会受到干扰。在下个月的一个联合国论坛上，人们可能会讨论人类是否有权利享受 "黑暗和安静的天空"，这将是为解决这些问题而采取的最大国际步骤。这场辩论可以为科学家和公众如何处理大量新卫星提供一个框架。  如果公司和政府公开宣布建立和发射所有的网络，或称 "巨型卫星星座"，那么在未来几年，地球轨道上可能会增加数万颗卫星，以提供宽带互联网。其数量之多，可能意味着整夜都能看到数百个，对天空的影响是人类历史上前所未有的。意大利帕多瓦大学的天文学家、国际天文学联盟（IAU）的前秘书长皮耶罗-本维努蒂说：“这些星座正在极大地改变太空的使用方式。”他和其他天文学家一直在通过国际天文学联盟工作，以提高国际社会对巨型卫星星座如何影响科学家和公众的认识。他们说，目标不是让天文学家与卫星公司对立，而是为如何公平使用外层空间的共享领域制定一个愿景。NOIRLab的天文学家康尼-沃克说："共识必须来自所有国家。"NOIRLab是一个由美国资助的几个观测站的伞式组织。科学家们在7月12日至16日举行的名为SATCON2的卫星星座会议上讨论了这些和其他议题。自由探索2019年，许多天文学家感到惊讶，因为加州霍桑的SpaceX公司发射的第一批Starlink互联网卫星，在天文图像中发现比预期的要亮。作为对投诉的回应，SpaceX测试了几种使卫星变暗的策略；它现在发射的所有星链都附有遮阳板，以使它们在阳光反射下不那么明显。天文学家和包括SpaceX在内的几家公司的代表已经确定了卫星的亮度阈值，即比人眼在黑暗的天空中所能看到的稍微暗一些。西雅图华盛顿大学的天文学家Meredith Rawls说，Starlinks接近这个亮度阈值，但目前还没有达到。该阈值是一个目标，而不是一个要求。即使公司遵守它，这些卫星也会在望远镜中看到。它们对测量大片天空的望远镜来说尤其具有破坏性。维拉·C·鲁宾天文台正在智利建造的大型望远镜所拍摄的图像中，有高达40%的图像可能会在黄昏和黎明时分被卫星的条纹所破坏。一些卫星的传输也可能干扰射电望远镜，如平方公里阵列，这是一个正在南非和澳大利亚建造的大型国际天文台。目前没有任何法律规定卫星对夜空的影响。1967年的《外层空间条约》是有关太空国际关系的基础性文件，它认为外层空间是 "自由探索"。但是，要求联合国尝试就如何处理天空的视觉污染达成国际共识是有先例的。2002年，在国际天文学联盟的敦促下，联合国和平利用外层空间委员会（COPUOS）简要讨论了是否可以对 "碍眼的空间广告 "进行监管，例如从地球上可以看到的空间广告牌。一位营销人员为1996年的奥运会提出了这种类型的广告牌，但它从未成为现实， COPUOS 也从未就这一主题采取行动。国际关系4月，Benvenuti和其他天文学家能够在外层空间委员会小组委员会会议上提出卫星星座的问题，当时来自五个国家的代表团签署了一份由国际天文学联盟领导的白皮书，称巨型卫星星座是天文学家和其他人士的关切。欧洲南方天文台的对外关系官员安迪-威廉姆斯说："介绍这份文件使我们有理由与许多国家的所有这些空间政策制定者讨论这个问题。"这是一个提高意识的绝佳方式。" 联合国没有权力监管发射，但它可以召集各国建立国际规范，鼓励卫星运营商考虑并减轻其巨型卫星对天文学的影响。来自美国、加拿大和日本的代表团提议，小组委员会继续讨论卫星星座的话题，作为其会议议程的一个常规项目。现在，Benvenuti和他的同事们正在努力了解整个外层空间委员会是否会在8月25日开始的下一次会议上讨论这一问题。这种来自天文学家的基层压力是各国开始讨论这个话题的主要途径。荷兰莱顿大学的空间法研究员Tanja Masson-Zwaan说：“辩论将不得不在国际论坛上进行。”同时，天文学家们正在研究其他解决卫星星座干扰问题的方法。其中包括开发卫星位置数据库，以预测卫星何时会从头顶经过--这样望远镜就可以暂时避开天空的那一部分--以及开发软件，将卫星的轨迹从图像中抹去。其他人正在努力将更多的声音纳入关于巨型卫星星座的辩论中，使其不被西方天文学家所主导。加利福尼亚州旧金山大学的天文学家Aparna Venkatesan说，许多原住民社区有着与星星有关的深厚文化历史渊源，他正在努力让这些声音得到倾听。卫星星座的出现会损害这种文化认同。但时间很紧张。SpaceX正在发射新一批的Starlinks--每批大约60颗卫星，有时一个月要发射几次。“人们正在花数年时间建立关系，但与此同时，卫星在不断发射，”Venkatesan说。“这几乎就像我们正在为三年前的问题达成解决方案。” NASA分享6月日食期间月球阴影的史诗般的视图在日食期间，月球挡住了太阳射向地球的光，其结果可能是在地球表面出现一些真正奇怪的阴影。但从太空观察同样的事件，它可能看起来更怪异。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）深空气候观测卫星（DSCOVR）上的地球多色成像相机（EPIC）在6月10日北半球的日环食期间拍下了这张图片。  月球投下的阴影在北极地区显示为一个奇怪的、令人不安的模糊棕色斑点。这张图片是从L1拉格朗日点拍摄的，卫星在离地球近一百万英里的地方对其进行成像，提供了相当独特的视角。DSCOVR项目科学家Adam Szabo在一份声明中说：“从比月球轨道远四倍的距离拍摄地球一半的阳光图像，永远不会停止提供惊喜。”  6月10日的日食是一次罕见的“火环”日食。它也产生了大量来自我们星球表面的令人惊叹的图像，还有一些来自空中的图像。 浅谈NASA“毅力号”将如何收集火星样本并带回地球 评估工作从6月1日开始，“毅力号”将工作重点放在1.5平方英里的火山口区域。该地点是由负责管理探测器的NASA喷气推进实验室(JPL)的科学家们挑选出来的，他们认为那里含有最深、最古老的裸露基岩层。不过即使确定了这部分的最终地点--NASA预计在未来两周左右完成，但采样过程本身也将需要近两周时间完成。这一切的关键是“毅力号”7英尺长的机械臂，它首先将布置探测器的工作空间：有效地布置它需要的所有工具和设备。实际上科学家们会选择两个地点：一个作为取样点，一个作为“邻近科学”区。  之后，将轮到五种不同的仪器进入工作。JPL的Vivian Sun表示：“首先，我们会用钻头刮掉表层的岩石和灰尘、露出未风化的新鲜表面，然后用气体除尘工具将其吹干净，之后用我们安装在炮塔型邻近科学仪器SHERLOC、PIXL和WATSON进行近距离接触。”这三种工具将为NASA提供目标点的矿物和化学分析。与此同时，超级摄像头(SuperCam)将向磨损的表面发射激光，然后使用光谱学来测量产生的羽流。最后，Mastcam-Z相机将以高分辨率记录整个过程。不过，“毅力号”进行现场分析的能力只是NASA对火星样本设想的一部分。在给探测器一天的时间给它的太阳能电池板充电后，JPL团队将继续取样。虽然“毅力号”不会返回地球，但它将收集火星岩石样本并最终在火星上进行分析。为此，NASA开发了一种超干净的采样系统以尽可能减少从地球携带污染物到火星的机会。  加州理工学院“毅力号”项目科学家Ken Farley指出：“‘毅力号’收集的样本并非都是为了寻找古代生命，我们并不指望这第一个样本能以某种方式提供决定性证据。虽然这个地质单元中的岩石并不是有机物的时空胶囊，我们相信它们自Jezero环形山形成以来就存在了，这对填补我们对这一地区地质认识的空白非常有价值--我们迫切需要知道火星上是否曾经存在生命。”科学家还需要一段时间才能把火星岩石样本装到地球上的设备上。虽然NASA已经授予了回收集装箱系统的合同，但NASA/ESA的联合任务预计最早也要到2028年才能完成。 研究解释星际空间中负离子形成的原因星际云是新恒星的诞生地，但它们也通过尘埃和气体区域在宇宙中的生命起源中发挥着重要作用，在这些区域中形成了化学化合物。由奥地利因斯布鲁克大学离子物理和应用物理研究所的ERC奖得主Roland Wester领导的分子系统研究小组，已经为自己设定了更好地理解空间基本分子发展的任务。  “简单地说，我们的离子阱使我们能够在实验室中重现太空中的条件，”Roland Wester解释说。“这个仪器使我们能够详细研究化合物的形成。”与Roland Wester合作的科学家们现在已经找到了对空间中负电荷分子如何形成的解释。一个建立在理论基础上的想法在2006年发现太空中第一个带负电的碳分子之前，人们认为星际云只包含带正电的离子。从那时起，带负电的离子是如何形成的，一直是一个悬而未决的问题。意大利理论家Franco A. Gianturco在因斯布鲁克大学作为科学家工作了8年，他在几年前开发了一个理论框架，可以提供一个可能的解释：弱结合态的存在，即所谓的偶极子结合态，应该会增强自由电子对线性分子的附着。这样的分子有一个永久的偶极矩，在距离中性核相对较远的地方加强了相互作用，提高了自由电子的捕获率。  在他们的实验中，因斯布鲁克的物理学家们创造了由三个碳原子和一个氮原子组成的分子，将它们电离，并在极低的温度下用激光在离子阱中轰击它们。他们不断改变光的频率，直到能量大到足以从分子中弹出一个电子。阿尔伯特·爱因斯坦在100年前描述了这种所谓的光电效应。来自因斯布鲁克大学的博士培训项目 "原子、光和分子 "的早期研究人员Malcolm Simpson对测量数据的深入分析，最终揭示了这一难以观察的现象。他将数据与理论模型进行比较，最终提供了存在偶极子结合态的明确证据。  "我们的解释是，这些偶极子结合态代表了自由电子与分子结合的一种开门方式，从而促进了空间中负离子的产生，"Roland Wester说。"如果没有这个中间步骤，电子将非常不可能真正与分子结合"。 詹姆斯-韦伯空间望远镜将研究Beta Pictoris（绘架座B）美国国家航空航天局一直在努力发射其下一个轨道望远镜，即詹姆斯·韦伯太空望远镜。该机构的研究人员将利用韦伯望远镜来研究一个有趣的年轻行星系统，名为Beta Pictoris（绘架座B，老人增四）。该行星系统至少包含两颗行星和大量较小的岩石体，以及一个尘埃盘。  美国宇航局希望更多地了解尘埃的结构和特性，以便更好地了解该系统内部发生的事情。绘架座B距离地球只有大约63光年远，有大量的尘埃和明亮的红外辐射。新的望远镜可以收集到很多关于该系统的数据。绘架座B是新望远镜计划的几个观测项目的目标。其中一个项目将阻挡恒星的光线，以收集关于该系统中灰尘的新细节。另一个项目将收集光谱，将光线像彩虹一样散开，以揭示该系统中存在的元素。自20世纪80年代以来，绘架座B系统一直被定期使用无线电、红外线和可见光进行研究。  该系统的中心星的质量是太阳的两倍，温度更高，而且明显更年轻。太阳大约有46亿年的历史，而Beta Pictoris只有大约2000万年的历史。这颗恒星燃烧状况很稳定，至少有两颗行星，而且这两颗行星的质量都远远超过木星。这个系统的一个有趣的方面是，它是发现第一批外彗星的地点。该系统有一个碎片盘，包括彗星、小行星、岩石和大量灰尘。美国宇航局表示，绘架座B周围的碎片盘要年轻得多，其质量可能比我们太阳系的柯伊伯带还要大。该系统也非常活跃，其盘中的大量碰撞产生了越来越多的尘埃。来自韦伯的图像将使研究人员能够研究碎片如何与行星相互作用，以及其他细节。 天文学家使用红外传感器收集的金星上夜间天气的新数据几代天文学家都在研究我们太阳系的各种行星。虽然现代科学仪器和望远镜已经给我们提供了关于行星的详细信息，例如金星，但我们社会系统中的行星的某些方面仍然是一个谜。一个例子是金星上的夜间天气。人们对金星上的夜间天气知之甚少，因为没有阳光使天气模式的成像变得困难。最近，研究人员开发了一种方法，利用日本金星轨道飞行器Akatsuki上的红外传感器来揭示金星上的夜间天气的细节。分析方法也可用于研究太阳系的其他行星，包括火星等。  该项目的科学家指出，使用他们的新方法研究金星的天气，也可以让科学家更多地了解驱动地球上的天气系统的机制。地球和金星有很大的不同，但确实有很多共同点。它们的大小和质量相似，并且都在被称为宜居区的同一轨道区域内围绕太阳运行。两颗行星都有一个坚实的表面和一个狭窄的大气层。金星和地球足够相似，研究金星上的 "是与否"可以帮助科学家更多了解我们的星球。以前，只有金星的日面容易被科学仪器所接触。而现在通过利用Akatsuki的红外成像仪，科学家们不需要阳光就可以进行观察。然而，他们很清楚，轨道器上的红外图像不能解决金星夜面的细节问题，但给研究人员提供了数据，使他们能够间接地观察事物。团队成员能够结合图像来抑制通常掩盖来自云层的噪音。在金星上，整个天气系统快速旋转，科学家们不得不对这种运动进行补偿，这被称为超级旋转，以突出有趣的形态进行研究。该小组正在探索维持金星超级旋转的机制，并认为夜间的天气特征可能有助于解释它。利用这些数据已经做出的一个有趣的观察是，与白天相比，夜间的南北风的旋转方向是相反的。未来将收集更多关于异常天气的数据。美国宇航局有两项任务，将在未来几年内再次发射新的航天器去探索金星。 科学家提出在月球上安装引力波探测器 称可能会发现新的物理现象探测引力波是一项棘手的工作--这些时空弯曲中的涟漪常常被地震、交通和其他人类活动的背景振动所淹没。现在两位天体物理学家提出了一个更加安静的新地点--月球。引力波是由宇宙中一些能量最强的事件产生的，比如黑洞和中子星之间的碰撞。  但是在地球上探测它们需要极其敏感的仪器，如LIGO和Virgo。这些设施将激光射入4公里长（2.5英里）的隧道，在镜子上反弹，并测量光线如何反射到传感器。当引力波经过时，激光束会轻微摆动，科学家可以从中了解到大量令人惊讶的信息。问题是，地球是一个繁忙的地方。即使这些设施位于地下深处，它们仍然容易受到周围环境的噪音和振动的影响。现在，两位天体物理学家已经提出了在月球上建立引力波设施的理由。范德堡大学的Karan Jani和哈佛大学的Avi Loeb说，月球表面自然具有一些在地球上难以复制的有用特性。该设施被命名为宇宙学引力波月球观测站（GLOC），将享有几乎完全没有环境干扰的优势。首先，这里还没有人类活动，即使未来的载人任务增加，仍将有足够的空间来建立一个远离喧嚣的地方。此外，月球上的自然干扰也少得多。月球地震比地球上的地震要弱得多，频率也低得多，而且对太空的真空开放意味着实验不需要像在这里那样在真空管中进行。重要的是，这些因素意味着GLOC可能比任何地球上的探测器要敏感得多。研究人员说，像这样的月球设施有可能从70%的可观测宇宙中接收到引力波，并探测到地球上的设施几乎不可能听到的频率范围。 已困扰科学家40年：木星X射线极光谜团被揭开由中国科学院地质与地球物理研究所尧中华领导的一个国际研究小组日前解释了困扰科学家40年的木星X射线极光的成因。这些发现发表在了2021年7月9日的《Science Advances》上。这是行星研究人员首次描述木星X射线极光耀斑的整个因果链。木星产生X射线极光耀斑的机理可能在X射线天文学中有着潜在的应用价值。  X射线极光光谱可以告诉我们，这些极光是由能量在百万电子伏特范围内的重离子产生的。但它们是如何形成的以及为什么这些离子会进入木星的大气层此前却都是未知的。为了了解跟木星极地辐射相关的能量过程，研究人员在过去四年里组织了一系列改变地球观测模式的活动，同时ESA旗舰X射线天文台XMM-Newton和NASA的朱诺号展开了现场测量。通过利用这些工具，研究人员得以探测到这一现象背后的物理现象并揭示引发行星产生X射线极光的过程。这项研究的论文第一作者尧中华指出：“这跟地球上产生离子极光的过程惊人地相似，这表明，尽管时间、空间和能量尺度上有数量级的不同，但所有行星系统中的离子极光都有具有共同的产生机制。”  这项研究的负责人之一、伦敦大学学院的Willaim Dunn指出：“我们在朱诺号的数据中看到的是这一系列美丽的事件。我们知道极光离子储存在磁层中，而这些磁层来源于木星卫星木卫一的火山活动。在磁层中，现在我们看到磁压缩发生、电磁离子回旋波被触发、离子，然后离子脉冲沿着场线运动。几分钟后，XMM看到了X射线的爆发，”值得注意的是，木星的X射线极光耀斑通常跟紫外线极光耀斑相关，而紫外线是最常见的极光形式。事实上，后者的研究可能会受益于通过这项研究获得的丰富的哈勃太空望远镜数据。“木星X射线过程的发现可能对我们理解令人惊叹的紫外光极光耀斑有意义，”该研究的论文合著者、来自列日大学的Denis Grodent说道。   Science视频号  按此关注微信视频号 Science科学 了解未知 开启认知  按此关注中文公众号 Science科学英语平台 THE SCIENCE OF EVERYTHING  按此关注英文公众号 TechEdge 科技 点亮未来  按此关注中文公众号  ◢ 豁然开朗请打赏 ◣  分享“票圈”，逢考必过，点亮“在看”SCI录用率提高18%  |
