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【天文宇宙】实验发现火星上有可能出现电火花但对人类探测活动影响不大;科学家利用水冰季节性变化特征为未来火星宇航员寻找水源

2021-9-30 01:17| 发布者: xxxxxxxxx| 查看: 36386| 评论: 0

摘要: ▼实验发现火星上有可能出现电火花但对人类探测活动影响不大天文学家解开120亿年前星系进入静止状态之谜NASA下一个雄心航天器“露西号”即将准备就绪天文学家发现六个燃料耗尽的早期星系“火星合日”期间 NASA将暂 ...

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实验发现火星上有可能出现电火花但对人类探测活动影响不大
天文学家解开120亿年前星系进入静止状态之谜
NASA下一个雄心航天器“露西号”即将准备就绪
天文学家发现六个燃料耗尽的早期星系
“火星合日”期间 NASA将暂停大部分火星任务的指令发送
科学家利用水冰季节性变化特征为未来火星宇航员寻找水源
美国宇航局正在测试SLS火箭用于最终让人类重返月球
国际空间站宇航员拍到绝美极光照片：地球如穿上绿色纱衣
科学家发现3600年前一块太空岩石摧毁了一座中东古城
NASA：木星“大红斑”的风速持续加大

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实验发现火星上有可能出现电火花但对人类探测活动影响不大

俄勒冈大学实验室在类似火星的条件下进行的实验表明，在正常大气条件下，小火花可能由摩擦引发。俄勒冈大学的研究人员说，由干燥的火星尘埃颗粒相互接触引起的摩擦可能会在火星表面和大气中产生放电现象。然而，这种火花可能很小，对未来前往红色星球的机器人或人类任务构成的危险很小，他们在《Icarus》杂志上发表的一篇论文中报告说。

20世纪70年代的维京号登陆器和此后的轨道飞行器在火星上探测到了淤泥、粘土、风吹起的尘土飞扬，引起了关于潜在电活动的问题。科学家们试图通过实验来确定是否有可能发生大规模的电风暴和闪电，以及该星球上主要是玄武岩的颗粒所产生的静电是否会对载具或最终对穿着防护装备的人类造成危害。使用火山灰作为火星尘埃的替身，俄亥俄大学火山学家Josef Dufek实验室的研究人员发现，火星尘埃恶魔和风暴中的放电确实是可能的。然而，鉴于火星大气层支持的弱电场（接近每米2万伏），放电的规模可能会很小。地球科学系俄勒冈州火山学中心的研究工程师约书亚·门德斯·哈珀说，相比之下，地球的大气层可以承受每米3兆伏的电场，产生壮观的雷电风暴，在美国东南部很常见，有时是致命的。在火星上，当搅动沙子或灰尘时，也很容易产生火花。然而，即使在大型沙尘暴中或在沙尘暴中，可能也很难获得非常大的放电或传统的闪电，因为火星大气在储存电荷方面很差。火星尘粉尘在滚过火星的干燥地貌时，可能会出现闪光、噼啪声或微弱的光芒，但其放电量可能非常小，除了通过探测其无线电波外，可能无法看到它们。在UO，Méndez Harper、Dufek和George McDonald（罗格斯大学的一名博士后研究员）利用一根直径约为4英寸，长度为8英寸垂直的玻璃管，通过碰撞来自大约2000年前墨西哥Xitle火山喷发的玄武岩灰颗粒来创造三电充电。密封管中的碰撞发生在预计在轻度火星风中发生的摩擦速度下，颗粒没有接触到外壁，而且是在8毫巴的二氧化碳大气压力下进行的，这与火星表面的情况类似。该项目中使用的墨西哥玄武岩与火星玄武岩相似，由探路者和火星探测车任务中的漫游车和美国宇航局喷气推进实验室开发的尘埃类似物检测到。作为比较，研究小组进行了实验，让粒子与火星上预期条件的陌生表面进行接触。在这两组实验中都出现了火花，但是增加了一个人造墙，改变了放电的极性。新的实验所表明的火星上的低能量放电意味着这些影响不太可能影响机械操作。毅力号的着陆点Jezero火山口似乎在秋季和冬季经常经历沙尘暴。麦克唐纳说，这可能为静电现象的初步观察提供机会。毅力号任务的目标之一是评估过去的环境条件。过去有更多的大气层的证据将对地球的电环境以及它如何随时间变化产生影响。这项研究的最大收获是，火星可能是一个电气活跃的地方，尽管其方式与地球完全不同。模拟火星尘埃很容易充电到放电点的事实表明，未来的殖民者可能会发现一个被静电以微妙方式改变的世界。

天文学家解开120亿年前星系进入静止状态之谜

由马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的发表在《自然》上的新研究，刚刚回答了关于我们宇宙的一个基本问题。为什么一些最古老的、质量最大的星系在形成初期会陷入静止状态？我们现在知道，答案是由于它们耗尽了冷气体。

“我们宇宙中质量最大的星系形成得非常早，就在140亿年前大爆炸发生之后，”UMass Amherst的天文学教授Kate Whitaker说道，“但是由于某些原因，它们已经关闭了。它们不再形成新的恒星了。”恒星的形成是星系成长的关键方式之一，据称当它们停止形成恒星时它们就进入了静止状态。天文学家已经知道这些早期的大质量星系已经进入静止状态，但直到现在，没有人知道原因。为了找到答案，Whitaker的团队--包括天文学副教授Alexandra Pope和在UMass获得天文学博士学位的Christina C. Williams-设计了一个创新的望远镜组合。他们使用了哈勃太空望远镜来探测这些遥远的星系。这些星系非常遥远，我们人类现在看到的则是它们在100亿到120亿年前发出的光，当时宇宙正处于起步阶段。实际上，Whitaker的团队正在寻找遥远的过去。

这些星系应该显得年轻而有活力且有不断形成恒星的证据。然而Whitaker的团队将哈勃的图像跟来自ALMA的读数结合起来发现，它们并没有。ALMA让Whitaker的团队寻找极少量的冷气体--助长新星形成的主要能量来源。“在早期宇宙中有大量的冷气体，所以这些星系，从120亿年前开始，应该有大量的剩余燃料。” 相反，Whitaker和她的团队只在每个星系的中心发现了冷气体的痕迹。这意味着，在宇宙存在的最初几十亿年里，这些星系要么烧尽了它们的能量供应要么将它们喷射出去，此外，还可能有什么东西在物理上阻止了每个星系对冷气体的补充。综合来看，这项研究有助于我们人类改写宇宙的早期历史，从而让我们能够更清楚地了解星系的演变过程。研究小组的下一步是弄清楚这些静止的星系中剩余的气体有多紧凑以及为什么它只存在于星系的中心。

NASA下一个雄心航天器“露西号”即将准备就绪

NASA正在为下个月发射其迄今为止最雄心勃勃的航天器之一做准备，据悉，“露西号(Lucy)”将在木星最吸引人的一些邻居中进行小行星跳跃式的环游。特洛伊(Trojan)小行星聚集成两个相当大的群落，跟这颗巨大的气体巨行星一起围绕太阳旋转，而“露西号”任务将是首次对其展开仔细研究的任务。

然而，实际上试图挑选特定一个进行调查是一个几乎不可能的挑战。相反，“露西号”--其主要研究者是科罗拉多州博尔德的西南研究所--将对其中八个小行星进行巡视，这将是创纪录的壮举。NASA预计，该航天器将需要12年时间来完成其任务并依次观测每颗小行星。一路上，它将使用一个高增益天线向地球传回调查结果。据了解，特洛伊小行星被分成两个云，一个在木星前面，一个在木星后面。它们也被称为木星特洛伊，在靠近气态巨行星的拉格朗日点的轨道上运行。一个则以《伊里亚特》中的希腊阵营命名，另一个则是特洛伊阵营。截止到目前，科学家已经发现了两千多颗小行星，最大的一个估计约有250英里长，125英里宽。值得注意的是，“露西号”的访问不仅仅是为了填补NASA相册中的空白。科学家们希望通过更好地了解小行星如何聚集以更好地了解我们太阳系的行星--以及其他行星--是如何在45亿年前首次形成的。位于华盛顿的NASA总部的“露西号”项目科学家Tom Statler说道：“在我们探索太阳系遥远的过去时这是一个奇妙的发现机会。”

截至9月18日，“露西号”的燃料箱已经装满。约1600磅的液态肼和液态氧将用于航天器的精确机动；安装在“露西号”上的扩张性太阳能电池组将用于为船上的各种仪器供电。这包括各种颜色、红外和可见光光谱的成像器以及一个热红外光谱仪。“露西号”还将重新利用其高增益天线和其他无线电硬件来跟踪多普勒频移，这将使得科学家能计算出单个特洛伊小行星的质量。日程表上的下一步是将“露西号”带到它的火箭上：United Launch Alliance Atlas V 401。这预计将于10月初在卡纳维拉尔角空军基地的飞行器集成设施中进行。发射本身定于10月16日进行。假设一切按计划进行，在“露西号”到达第一颗小行星之前还需要等待。这预计将发生在2025年4月，航天器预计将经过52246 Donaldjohanson--一块约2.5英里的岩石，据信大概产生于1.3亿年前。

天文学家发现六个燃料耗尽的早期星系

天文学家认为早期星系是指大爆炸后30亿年内形成的星系。他们认为这些星系会包含大量的冷氢气体，这是用于创造恒星的燃料。然而，使用哈勃太空望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）研究早期大质量星系的他们发现了六个神秘的星系，其与预期在早期宇宙中发现的星系非常不同。

这六个星系被称为"熄灭"星系，不能再形成恒星。这些星系是作为高红移的REsolving QUIEscent Magnified galaxies或REQUIEM调查的一部分被挑选出来进行观测的。凯特·惠特克是这项研究的主要作者，也是马萨诸塞大学阿默斯特分校的天文学助理教授。她说，宇宙中质量最大的星系在很短的时间内创造了恒星。最初，科学家们认为气体在早期宇宙中应该是很丰富的，星系在大爆炸后几十亿年才停止产生恒星。然而，在新的研究中，研究小组确定这些星系已经耗尽了制造恒星的燃料，而不是简单地停止了恒星的形成。研究人员利用哈勃和ALMA的观测结果，在毫米波长下观察到了连续发射，这是尘埃的追踪器，可以由此推断出星系中剩余的气体数量。REQUIEM利用这两台望远镜和引力透镜，以更高的空间分辨率观测休眠星系。

这项调查使人们能够清楚地看到这些遥远的星系内部的情况，而这对于熄灭的星系来说往往是不可能的。当星系停止制造恒星时，它们很快就会变得非常暗淡，使得它们很难或不可能用单个望远镜进行观测。观察发现，六个目标星系中恒星形成的结束并不是因为将冷气体转化为恒星的效率低下造成的。相反，星系中恒星形成的结束是由星系中气体库的耗尽或清除造成的。科学家们还不明白为什么会发生这种情况，但它可能与超大质量黑洞的活动有关。https://www.nature.com/articles/s41586-021-03806-7.epdf?sharing_token=ihdcqjzGTQNsLH8Zq7swStRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0OigjgOsDDcl2sXPRR6cIWE5vgs2aWCv-hosaQIuL8T-T1EYjJvMabRzPwQjmG3GSnSC5jQD83NmDc3ASd8fpwk5obkRfOlqzTCrpHfnId17IfRRirX7DgxRbyHkW_8CCY%3D

“火星合日”期间 NASA将暂停大部分火星任务的指令发送

美国宇航局（NASA）的火星任务-从毅力号漫游车到火星勘测轨道飞行器(MRO)，将在10月份将“安静”几周。每隔两年，当“火星合日”现象出现时，太阳的强烈辐射将会干扰甚至切断地球与火星之间的通讯。这使得与机器人“探险家”的通信不可靠，所以NASA将只是暂停发送指令，直到它结束。

"太阳从它的日冕中排出热的、电离的气体，它延伸到很远的空间，"NASA在周二的一份声明中说。"在火星合日期间，当地球和火星无法‘看到’对方时，如果工程师试图与火星的航天器进行通信，这种气体会干扰无线电信号。"NASA将从10月2日开始暂停大部分任务的指令发送，持续到10月16日。在火星表面，这些任务包括毅力号漫游器、Ingenuity直升机、好奇号漫游器和InSight登陆器。Maven航天器、Odyssey轨道飞行器和MRO轨道飞行器正在火星上空驻留。“火星合日”期间可能是一个相对安静的时间，但它并不是一个完全的假期。毅力号将继续监测天气，拍摄照片，并用其麦克风采集声音。Ingenuity直升机将留在原地，但它将与毅力号保持“沟通”。其他任务都有有限的待办事项清单，以使它们在通信管道完全重新开放之前保持忙碌。

科学家利用水冰季节性变化特征为未来火星宇航员寻找水源

一个国际研究小组利用季节性变化来确定火星温带地区可能存在的地下水冰，在那里未来人类探险家最容易生存。本周，Germán Martínez博士在2021年欧洲行星科学会议（EPSC）上公布了这些结果。马丁内斯和他的同事们利用美国宇航局火星奥德赛号的数据，确定了两个特别值得关注的区域，这两个区域已经在红色星球上存在了近20年。这两个名为Hellas Planitia和Utopia Rupes的地区，分别位于南半球和北半球。检测到的氢含量节性变化表明，在这些地区地表下一米左右的地方可以发现大量的水冰。

来自火星奥德赛中子光谱仪的数据显示，从中纬度到赤道纬度的火星表面下有氢的迹象，但是我们仍然有一个挑战，就是要弄清楚这是以水冰的形式，可以随时作为一种资源使用，还是被锁在矿物盐或土壤颗粒和矿物中。这就是季节性变化提供重要线索的地方。由于最冷的地面温度与观察到的氢含量最大增加发生在同一时间，这表明水冰在秋冬季节在这些地区的浅层地下形成，然后在每个半球的温暖季节升华为气体。

在两极，浅层次表层的水冰已经被发现，并且供应充足。然而，寒冷的温度和有限的太阳光使极地地区成为人类探索的恶劣环境。从赤道到中纬度的地区对人类和机器人探测器来说要好得多，但迄今为止只发现了较深的水冰库，而且这些水冰库很难到达。为了在火星上生存，宇航员将需要依靠原地已有的资源，因为就是在地球和火星之间最近点，定期发送补给品跨越5500万公里也是不可能的。由于在寒冷和干旱的火星环境中无法获得液态水，冰是一种重要的资源。水不仅对探险者的生命支持，或植物和食物生长至关重要，而且还可以被分解成氧气和氢气，用作火箭燃料。

美国宇航局正在测试SLS火箭用于最终让人类重返月球

SLS是美国宇航局极其庞大的太空发射系火箭。这是美国宇航局有史以来建造的最强大的火箭。SLS正在佛罗里达州的肯尼迪航天中心组装，它最终将被用于发射无人驾驶的阿特米斯1号任务，将猎户座飞船送入月球周围。虽然SLS预计最快将在今年发射，但如果推迟到2022年，没有人会感到惊讶。虽然发射的时间可能有点不确定，但我们可以肯定的是，这个庞然大物正在取得进展。在6月，我们看到了中央核心级和其两侧的助推器。现在，NASA在宽敞的装配大楼内进行的脐带释放和缩回测试。SLS有多条脐带，为火箭提供动力、冷却剂、燃料和通信。当火箭点燃并升空时，脐带臂就会摆开。这是发射编排的一个重要部分。这次测试的作用是确保这些系统工作正常。

阿特米斯1号将是测试SLS和猎户座航天器的关键第一步。阿特米斯1号上不会载人，但它将为未来的载人任务奠定基础，旨在最终让人类返回月球表面。自20世纪60年代和70年代的阿波罗时代，人们最后一次到那里已经过去了几十年。SLS核心级（中心部分）高212英尺（65米），重188000磅（85275公斤）。猎户座飞船最终将像皇冠一样被加在SLS的顶部。当SLS最终发射时，它将标志着阿特米斯时代的开始，也许会使人类再次感觉到月球更触手可及。

国际空间站宇航员拍到绝美极光照片：地球如穿上绿色纱衣

远在太空的宇航员们往往更能看到太空中的一些绝妙景象，而近日国际空间站上的宇航员分享的一张图片，引发了网友的关注。据外媒报道，日前，来自法国的国际空间站宇航员托马斯·佩斯奎特（Thomas Pesquet），在社交媒体上分享了一张他在太空中拍到的极光照片，被网友们认为是从国家空间站中拍到的最绝美的极光照片之一。

从照片中可以看出，极光就像绿色纱衣一样包裹在地球，并且在地平线附近的大气层中形成弧形，最终在远处逐渐消失为红色的光柱。佩斯奎特表示，这是另外一个角度的极光，它十分特别，因为它是如此的明亮。就像满月照亮了地球的阴影面，几乎与日光一样。不过，佩斯奎特并没有说明这些光是在地球上的位置，也没有说明它们是北极光还是南极光。周一，根据美国国家海洋和大气管理局的说法，晚上将迎来一场极光盛宴，届时纽约、威斯康星州和华盛顿州等地都将能够观看到。据了解，极光是一种绚丽多彩的等离子体现象，是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。极光常常出现于纬度靠近地磁极地区上空，一般呈带状、弧状、幕状、放射状，这些形状有时稳定有时作连续性变化。极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。

科学家发现3600年前一块太空岩石摧毁了一座中东古城

大约3600年前的一天，当现在被称为Tall el-Hammam的中东古城居民在做他们的日常事务时，一块冰冷的太空岩石正以大约38000英里/小时（61000公里/小时）的速度向他们飞来。这块岩石穿过大气层，在离地面约2.5英里（4公里）的地方爆炸成一个巨大的火球。

爆炸的威力约为广岛原子弹的1000倍。震惊的城市居民盯着它，瞬间失明。空气温度迅速上升到华氏3600度（摄氏2000度）以上。衣服和木材立即爆裂成火焰。剑、矛、泥砖和陶器开始融化。几乎在一瞬间，整个城市都着了火。

几秒钟后，一个巨大的冲击波砸向城市。它以大约740英里/小时（1200公里/小时）的速度移动，比有史以来最严重的龙卷风还要强大。致命的风撕裂了这座城市，拆毁了每一栋建筑，毁掉了4层楼高的宫殿顶部40英尺（12米），并将杂乱的碎片吹到旁边的山谷里。城内的8000人和任何动物都没有幸存下来，他们的身体被撕碎，骨头被炸成小碎片。大约一分钟后，在塔勒哈曼以西14英里（22公里）的地方，爆炸产生的风袭击了圣经中的杰里科城。耶利哥的城墙轰然倒塌，城市被烧成一片废墟。

这一切听起来就像好莱坞灾难片中的高潮。我们怎么知道这一切真的发生在千年前约旦的死海附近？获得答案需要数百人进行近15年的艰苦挖掘。它还涉及到由美国10个州以及加拿大和捷克共和国的20多位科学家对挖掘出的材料进行详细分析。最近在《科学报告》杂志上发表证据时，21位合著者包括考古学家、地质学家、地球化学家、地貌学家、矿物学家、古植物学家、沉积学家、宇宙影响专家和医学博士，他们建立起这幅过去的破坏性画面。

几年前，当考古学家眺望废墟上的挖掘物时，他们可以看到一个黑暗的、大约5英尺厚（1.5米）的木炭、灰烬、融化的泥砖和融化的陶器的混杂层。很明显，一场强烈的火暴在很久以前就摧毁了这座城市。这条暗带后来被称为毁灭层。没有人确切地知道发生了什么，但那层不是由火山、地震或战争造成的。它们都没有能力融化金属、泥砖和陶器。

为了弄清楚什么可能，研究小组使用了在线撞击计算器来模拟符合证据的情况。这个计算器由撞击专家建立，允许研究人员根据已知的撞击事件和核爆炸来估计宇宙撞击事件的许多细节。看来在Tall el-Hamam的罪魁祸首是一颗小行星，与1908年在俄罗斯通古斯加撞倒8000万棵树的小行星相似。它应该是6500万年前将恐龙推入灭绝的那块宽达数英里巨石的一个更小版本。

在现场，有被称为震荡石英的细碎沙粒，只有在每平方英寸72.5万磅（5千兆帕）的压力下才会形成，想象一下六辆68吨的艾布拉姆斯军用坦克压在你的拇指上。破坏层还包含微小的二元体，正如其名称所示，其硬度与钻石一样。每一个都比一个流感病毒小。似乎该地区的木材和植物被火球的高压瞬间变成了这种类似钻石的材料。

NASA：木星“大红斑”的风速持续加大

木星的“大红斑”可能是太阳系中最有名的风暴，它已经持续肆虐了至少150年。美国宇航局（NASA）和欧洲航天局（ESA）的一个联合项目-哈勃太空望远镜记录了一个有趣的现象。从2009年到2020年，大红斑"外道"的风速增加了高达8%。同时，NASA表示，最里面的风“移动速度明显更慢，就像有人在一个阳光明媚的周日下午懒洋洋地漫步”。

大红斑的狂风逆时针旋转，速度超过每小时400英里（644公里）。仅仅是这个风暴就比地球大。NASA把显示风的运动的视频放在一起。哈勃多年来一直在监测木星。如果不是因为望远镜的敏锐观测，风速变化可能不会被发现。行星科学家Amy Simon周一在NASA的一份声明中说：“我们谈论的是这样一个微小的变化，如果你没有11年的哈勃数据，我们就不会知道它的发生。”Simon是发表在《地球物理研究通讯》杂志上的一项关于风的研究的共同作者。虽然研究人员知道风速在加大，但由于哈勃只能收集云顶发生的数据，所以速度增加的意义有点难以理清。它不能窥视下面的深处。

该研究的主要作者、加州大学伯克利分校的Michael Wong 将该信息描述为 “一个有趣的数据，可以帮助我们了解是什么在为大红斑提供动力，以及它是如何保持能量的”。大红斑长期以来一直是一个令人着迷的对象。一些研究显示它似乎正在缩小。科学家们在2019年说不用担心，他们预计它将在未来几年内存在。这应该让哈勃有更多的机会来观测这个巨大的风暴，假设这个古老的望远镜在偶尔出现技术故障的情况下继续运行。https://esahubble.org/static/science_papers/heic2110/heic2110.pdf