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 寻找外星生命迈出的一大步：科学家发现一类新宜居行星迄今为止，人类已经发现了4400多颗系外行星，在寻找那里是否可能存在生命的过程中，我们的大部分注意力都集中在类地世界。但是现在，天文学家发现了一类跟我们的地球非常不同但却可能支持生命的外星行星，这可能会大大加快寻找太阳系外生命的速度。在寻找其他星球生命的过程中，天文学家们一直在寻找跟地球大小、质量、温度和大气成分相似的行星。然而来自剑桥大学的天文学家认为，宇宙中还存在更多的可能性。  研究人员已经发现了一类新的宜居行星，它们被称为Hycean行星，这是一种炽热、被海洋覆盖、大气中富含氢气的行星，它们比类地行星数量更多也更可观测。研究人员表示，发表在《The Astrophysical Journal》上的研究结果可能意味着，在未来两三年内，有可能在太阳系外找到生命的生物特征。“Hycean行星为我们在其他地方寻找生命开辟了一条全新的道路，”剑桥大学天文学研究所的Nikku Madhusudhan博士说道。据悉，他领导了这项研究。研究人员发现，许多主要的Hycean行星候选者都要比地球更大、更热，但仍具有容纳大型海洋的特征，而海洋可以支持微生物生命。跟类地行星相比，该类型行星还允许更广阔的宜居带。这意味着，即使它们位于类似地球的行星适宜居住所需的范围之外，它们仍可以维持生命。自近30年前第一颗系外行星被发现以来，我们已经发现了太阳系外的数千颗行星。绝大多数是地球和海王星大小之间的行星，通常被称为“超级地球”或“迷你海王星”：它们可能主要是岩石或冰巨星，大气中富含氢或介于两者之间。大多数迷你海王星的大小是地球的1.6倍左右：比海王星小但太大，不像地球那样有岩石内部。对这类行星的早期研究发现，它们富含氢的大气层下的压力和温度过高无法维持生命。然而Madhusudhan的团队最近对小型海王星K2-18b的研究发现，在某些条件下，这些行星可能支持生命。这一结果带来了对这些条件下可能存在的行星和恒星属性的全面详细调查，哪些已知的系外行星可能满足这些条件以及它们的生物特征是否可以观测到。这一调查使研究人员确定了一类新的行星--Hycean行星，在富含氢的大气下有巨大的行星范围的海洋。海洋行星的体积可达地球的2.6倍，大气温度可达近200摄氏度，但它们的海洋条件可能跟地球海洋中有利于微生物生存的条件相似。这类行星还包括潮汐锁定的“黑暗”Hycean行星--它们可能只有在永久的夜侧才有适宜居住的条件--以及从其恒星接收很少辐射的“寒冷”Hycean行星。尽管这种大小的行星还没有像超级地球那样被详细研究过，但它们在已知的系外行星中占主导地位。海洋星球很可能非常常见，这意味着银河系其他地方最有希望寻找生命的地方可能就藏在肉眼可见的地方。然而仅靠大小还不足以确定一颗行星是否属于Hycean则需要从质量、温度和大气特性等方面进行确认。当天文学家试图确定一颗数光年外的行星的条件时，他们首先需要确定这颗行星是否位于其恒星的宜居带，然后寻找分子特征来推断这颗行星的大气和内部结构，这些结构支配着行星的表面条件、海洋的存在和生命的可能性。另外，天文学家还在寻找某些可能预示生命存在的生物特征。最常见的是氧气、臭氧、甲烷和一氧化二氮，这些都存在于地球上。还有一些其他的生物标记物如氯甲烷和二甲基硫化物，它们在地球上含量较少，但在氧气或臭氧含量可能不那么丰富的富氢大气行星上，它们可能是有希望的生命迹象。Madhusudhan表示：“基本上，当我们一直在寻找这些不同的分子特征时，我们一直在关注跟地球相似的行星，这是一个合理的起但我们认为，Hycean行星提供了更好的机会以发现几个微量生物特征。”同样来自剑桥的论文合著者Anjali Piette指出：“在跟地球如此不同的行星上可以存在适宜居住的条件令人兴奋。”Madhusudhan和他的团队发现，在不久的将来，光谱观测将很容易检测到一些预计会出现在Hycean大气中的陆地生物标记物。海王星的体积更大，温度更高，大气中富含氢气，这使得它们的大气特征比类地行星更容易被探测到。剑桥大学的研究小组确定了一个相当大的潜在Hycean行星样本，这些样本将成为使用下一代望远镜进行详细研究的首选对象，如将于今年晚些时候发射的詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)。这些行星都围绕红矮星运行，距离在35-150光年之间：以天文标准衡量，距离非常近。计划中的JWST观测最有希望的候选分子K2-18b可能会带来一个或多个生物特征分子的检测。Madhusudhan说道：“一次生物特征探测将改变我们对宇宙生命的理解。我们需要对我们期望在哪里发现生命及生命可能采取的形式持开放态度，因为大自然仍在以难以想象的方式给我们带来惊喜。” “小行星是否会撞击地球？”NASA科学家为你解答美国宇航局（NASA）周三发布了一段简短的视频，从事行星防御工作的小行星专家Kelly Fast回答了一个紧迫的问题：“小行星是否会撞击地球？”Fast表示：“是的，小行星在历史上曾经撞击过地球，而且还会发生。但是不要惊慌，它并不经常发生，而且我们在发现和追踪潜在威胁方面越来越好。”  太空岩石和尘埃的碎片不断撞击我们的大气层，给我们带来壮观的流星雨。影响地球表面的小行星则要稀少得多。Fast说：“它们发生的时间尺度是几百到几千到几百万年。”科学家们正在密切关注一些太空岩石，如小行星Bennu和它在未来撞击地球的1/1750的机会。事实上，这里有一个关于何时真正害怕太空岩石的方便指南。NASA行星防御协调办公室发推文指出，在下个世纪，没有已知的小行星撞击地球的威胁。  小行星仍然是一个令人担忧的问题，这就是NASA和其他空间机构正在研究如何处理有潜在威胁的天体的原因。NASA正在准备发射其双小行星重定向测试（DART），这是一项行星防御任务，它将把航天器撞向一个小卫星，看看它是否能改变其路径。如果成功的话，这个概念可以用来使危险的小行星远离我们的星球。 科学家们离解开太空天气之谜又近了一步太阳长期以来一直引起科学家们的兴趣。然而这个超热等离子体球体--离地球最近的恒星--也是出了名地难以研究并由此留下了许多未解之谜。现在，研究人员对长期困扰太阳的现象“对流谜团”有了一个可能的答案。 最近发表在《Proceedings of The National Academy of Sciences》上的这一发现为了解太阳神秘的内部活动提供了一个新的窗口并可能对理解空间天气带来未来的启示。据了解，太阳有数个不同的区域。其中一个是对流区，约20万公里(200米)，占太阳外层的30%。太阳核心核聚变产生的能量向外移动到太阳表面。当它到达对流区，能量会导致流体在称为对流流的涡流和螺旋中旋转。  科学家们认为，这些漩涡中最大的应该与对流区本身的大小差不多--20万公里--并开始寻找这些所谓的“巨型细胞”。尽管研究了多年，但研究人员仍未能观测到如此大的对流流，因此出现了这个难题。“为什么没有观察到典型的巨型细胞？为什么以及如何观察到跟数值模型相矛盾？”科罗拉多大学博尔德分校教授、应用数学系主任、这项研究的论文合著者之一Keith Julien说道。  来自悉尼大学的Geoffrey Vasil 、西南研究所的Nicholas Featherstone和Julien联合展开的新研究表明，太阳的旋转比研究人员之前认为的更重要。强烈的旋转产生了细长的椭圆形对流流，其大小实际上是3万公里，而不是20万公里。他们利用物理学、数学、气象学和海洋学等多学科的方程和理论做出了这一理论预测。“本质上，没有巨型细胞，”Julien说道，“这种长期以来的信念或对它们的搜寻可能有点转移注意力。旋转提供了不同的流体流动结构，在这些尺度下最大可达30米。”Julien表示，这些发现意义重大，因为它们为一个存在了几十年的科学问题提供了解决方案。不过除此之外，更多地了解太阳对流区可能有助于科学家更好地了解太阳磁场--被称为全球太阳发电机的一种现象。Julien说道：“太阳的全球发电机磁场对太空天气有影响，这真的很重要。如果不了解发电机是如何工作的，我们就无法对太空天气有更多的了解。”由于太阳磁场会对卫星和国际空间站造成阻力，所以研究人员、政府和公司都对它表现出了特别的兴趣。另外，它还有可能造成灾难性的破坏。太阳的磁场以太阳黑子的形式出现在其表面，而太阳黑子有时会爆发并向地球抛射放射性等离子体。Vasil指出：“一场大型太阳活动可以在几天内轻易摧毁全球价值10万亿美元的基础设施。我们只有几个小时来做点什么。相比之下，它可能会让目前在全球肆虐的大流行看起来更小。一次大的太阳活动可能意味着全球没有通信或电力。这是一个巨大的风险，几乎没有人知道。”这些发现并没有直接回答关于太阳磁场的问题，但它们在理解全球太阳发电机的征程上迈出了重要的一步，其他研究人员可以以此为基础。在短期内，这些发现为进行太阳数值模拟的研究人员提供了一个新的约束条件，他们现在可以更好地理解模拟太阳旋转的挑战。“到目前为止，发电机模型还没有适当地考虑到旋转这个因素，”Vasil指出。研究人员希望他们或其他科学家能从数学上证实他们的预测并最终实际观测到太阳中的对流流动。更广泛地说，这些发现让我们离揭开太阳的神秘面纱又近了一步。太阳维持着我们的存在并掌握着许多关于宇宙自身进化的线索。“太阳是生命的赐予者，但它也有很多奇怪之处，”Julien说道，“我们的宇宙是由恒星组成的，我们知道恒星也跟行星系统有关，所以从普遍的科学角度了解我们最近的行星系统和我们最近的恒星是非常重要的--我们来自哪里？我们是怎么到这儿来的？” 系外行星搜索卫星CHEOPS意外发现一颗陌生行星欧洲航天局(ESA)的系外行星卫星搜寻者CHEOPS在探索围绕同一颗恒星的两颗已知行星时意外发现了第三颗行星从其恒星前面经过。据研究人员称，这一凌日现象将揭示一颗陌生行星令人兴奋的细节，目前还没有已知的同类。  这一发现是CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) 的首批成果之一，也是第一次观测到周期超过100天的系外行星通过一颗肉眼可以看到的明亮恒星。这一发现发表在《Nature Astronomy》上。这颗跟太阳相似的明亮恒星被称为Nu2 Lupi，距离地球50光年多一点，位于豺狼座(Lupus)。2019年，智利欧洲南方天文台(ESO)的HARPS（全称High precision Radial velocity Planet Searcher）在该系统中发现了三颗质量介于地球和海王星之间的系外行星（称为b、c、d），它们的轨道周期分别为11.6天、27.6天和107.6天。之后，NASA的TESS卫星发现了两颗内部行星--b和c凌日了Nu2 Lupi，使其成为仅有的三颗肉眼可见的恒星中有一颗以上的凌日行星。  “像Nu2 Lupi这样的凌日系统对于我们理解行星是如何形成和进化的非常重要，因为我们可以详细比较同一颗明亮恒星周围的几颗行星，”来自比利时列日大学的研究员、这篇论文的第一作者Laetitia Delrez说道，“我们的想法是继续之前对Nu2 Lupi的研究，用CHEOPS观测从Nu2 Lupi前面经过的行星b和c，但在行星c凌日期间，我们惊讶地看到了行星d的意外凌日，而行星d位于太阳系的更远处。”行星凌日为研究它们的大气、轨道、大小和组成提供了宝贵的机会。当一颗凌日行星从其恒星前面经过时，它挡住了恒星的一小部分光线，但这一小部分光线是可以探测到的。正是这一小部分光线为研究人员带来了新发现。由于长周期的系外行星的轨道距离它们的恒星很远，因此在凌日期间发现行星的可能性非常小，这使得CHEOPS的发现非常令人惊讶。通过利用CHEOPS的高精度技术，行星d的半径被发现约为地球的2.5倍，环绕其恒星的公转周期为107天多一点。此外，利用地球望远镜的观测资料，它的质量被估计为地球质量的8.8倍。“跟许多其他已知的系外行星相比，恒星落到行星d上的辐射量非常小。如果它在我们的太阳系中，Nu2 Lupi d就会在水星和金星之间运行，”IAC的高级博士后研究员、这项研究的论文合著者Mahmoudreza oshah指出，“再加上它明亮的母恒星、长轨道周期和适合后续研究的理想状态，这意味着行星d是非常令人兴奋的：它是一个例外的对象，没有已知的同类，它肯定会是未来研究的基础对象。”迄今为止发现的大部分长周期凌日系外行星都是围绕恒星运行的，然而这些恒星太过微弱所以无法进行详细的后续观测，这意味着我们对它们的属性知之甚少。然而Nu2 Lupi足够明亮，它足以吸引其他强大的太空望远镜，如NASA/ESA的哈勃太空望远镜、未来的詹姆斯韦伯太空望远镜以及地面上的主要天文台。“考虑到它的一般性质和轨道，行星d将是一个研究一颗大气温度适中的系外行星的非常有利目标，其周围的恒星与太阳相似，”Laetitia Delrez补充道。结合来自CHEOPS的新数据和其他天文台的存档数据，研究人员发现行星b主要是岩石，而行星c和d似乎含有大量的水，它们的周围则是氢气和氦气。事实上，行星c和d所含的水比地球多得多，它们各自质量的1/4为水，相比之下，地球上的水质量占比不到0.1%。但这些水不是液体而是高压的冰或高温的水蒸气。“虽然这些行星都不适合居住，但它们的多样性使这个系统非常令人兴奋并为展示这些天体是如何形成的以及它们是如何随着时间变化的提供了一个伟大的前景，”IAC研究员、这篇文章的合著者Enric Pallé解释道，“我们还可以在Nu2 Lupi系统中寻找光环或卫星，因为CHEOPS的极高精度和稳定性可以让我们探测到接近火星大小的天体。”CHEOPS的目的是收集已知存在行星的单个恒星的高精度数据，而不是对许多恒星周围可能存在的系外行星进行更全面的调查。这种方法和准确性被证明对理解我们周围恒星周围的行星系非常有用。“这些令人兴奋的结果再次显示了这颗卫星的主要潜力，”Enric Pallé说道，“CHEOPS不仅会让我们能更好地了解已知的系外行星，而且正如这一结果和任务初始阶段的其他结果所显示的，它将使我们能够发现新的行星并揭示它们的秘密。” 蓝色起源火箭将进行第17次发射：贝索斯太空之旅后的首次飞行在亚马逊和蓝色起源创始人杰夫·贝索斯历史性的10分钟太空之旅后，蓝色起源的后续发射将是一个更加低调的事件。蓝色起源New Shepard火箭的第17次发射将是一次非载人发射，这也是自7月20日贝索斯、他的亲兄弟马克、航空业传奇人物沃利·芬克和学生奥利弗·戴门的载人飞行以来的首次飞行。相反，这次任务将在太空舱内携带18个商业有效载荷，安装在舱外的一个传感器将为美国宇航局（NASA）测试一些月球登陆技术。  外部传感器是一个脱轨、下降和着陆传感器，它曾在去年10月的New Shepard任务中飞行过。该实验的第二次飞行将提供更多数据，为即将到来的登月任务提供参考。乘员舱内的有效载荷包括与蓝色起源火箭一起飞行的第一个艺术装置：加纳艺术家Amoako Boafo在乘员舱内伞盖上绘制的三幅系列肖像。Boafo、他的母亲和一个朋友的母亲的肖像将作为Uplift Aerospace的Uplift艺术计划的一部分进入太空。  其他由NASA支持的实验将测试测量微重力下推进剂水平的方法，低温推进剂储存和地球上的生物成像等。升空时间定于当地时间周四上午6点35分，从该公司的西德克萨斯发射场起飞。10-15分钟的飞行将通过BlueOrigin.com进行直播，大约在发射前30分钟开始。目前还不清楚蓝色起源公司下一次有付费客户的载人飞行将于何时进行。https://www.blueorigin.com/ Astroscale成功演示了用于清除太空垃圾的捕获与释放系统周三的时候，Astroscale 抵达了一个重要的里程碑 —— 目前在轨的太空垃圾清除演示卫星，成功捕获并使用磁系统释放了一个小航天器。3 月启动的 ELSA-d 任务，旨在验证该公司的轨道碎片清理技术。此前通过搭乘在哈萨克斯坦境内发射的联盟号火箭，当两个独立的航天器已经被送入了太空。  资料图（来自：Astroscale）演示期间，一个航天器作为清除太空垃圾的“服务者”，另一个则是伪装成所谓太空垃圾的“客户端”。结果很是欣喜，因为 Astroscale 成功证明了磁捕获和释放其它航天器的能力。不过在投入商业应用之前，ELSA-d 仍需开展另外三次捕获与释放测试。接下来，服务端将尝试安全地释放客户端、并从更远的距离重新捕获它。  之后，Astroscale 将尝试相同的释放与捕获过程，但这次客户端航天器将模拟不受控制的翻滚太空物体。据悉，Astroscale 是致力于解决轨道碎片问题的一系列公司之一，同时也是首个开展在轨清理演示任务的公司。NASA 指出，美国国防部全球空间监视网络系统，正在对超过 27000 块轨道碎片展开追踪。随着航天器发射与其它成本的持续降低，未来太空垃圾的数量预计也将不断增长。   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%  |
