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【天文宇宙】​是谁发明了宇航服?;天文学家观察到一种新的双星类型;天文学家发现一颗超轻亚地行星:运行周期时间仅为8小时

天文知识 2021-12-4 00:11 25864人浏览 0人回复
摘要

▼是谁发明了宇航服?天文摄影家用15万张图制作出一张壮观的太阳照NASA将发射UVSC探路者探测器 研究太阳高能粒子起源天文学家发现一颗超轻亚地行星:运行周期时间仅为8小时研究:岩石系外行星比我们想象的还要更多样 ...






  1. 是谁发明了宇航服?


  2. 天文摄影家用15万张图制作出一张壮观的太阳照


  3. NASA将发射UVSC探路者探测器 研究太阳高能粒子起源


  4. 天文学家发现一颗超轻亚地行星:运行周期时间仅为8小时


  5. 研究:岩石系外行星比我们想象的还要更多样和奇特


  6. 新模型表明黑洞随着宇宙的膨胀而增加质量


  7. 天文学家在一个遥远的星系SPT0311-58中检测到了水


  8. NASA希望创建一个新的框架来理解和确定地外生命发现的过程


  9. 古老的爆炸性彗星可能是智利沙漠中大量玻璃质岩石的来源


  10. NASA概述詹姆斯-韦伯太空望远镜发射路径


  11. NASA朱诺号探测器揭示在木星彩色云带深处发生的事情


  12. 詹姆斯·韦伯太空望远镜团队中的一位天文学家解释了 “第一台光机”


  13. 黑洞吞噬恒星会产生中微子吗?新的研究让天文学家产生怀疑


  14. NASA公布朱诺号任务的最新成果:挑战了科学家此前对木星的理解


  15. 用比我们在地球上所能建造的更大的探测器来寻找暗物质


  16. 科学家发现奇怪的黑色"超离子冰"可能存在于其他行星的深处


  17. CDF-S XT1助力科学家揭开照亮整个星系的极端宇宙光的神秘起源


  18. NASA科学家呼吁在寻找地外生命方面建立新的科学框架


  19. 天文学家观察到一种新的双星类型


  20. 研究发现大部分重元素是在中子星碰撞过程中产生的


  21. 一颗巨型彗星将在2031年跟土星一样接近地球


  22. 科学家研究用化学方法找到潜在可居住系外行星


  23. 柔性全息透镜诞生 以打造发现系外行星的巨型太空望远镜


  24. NASA宇航员完成远征66号第一次太空行走 更换失效的空间站天线系统




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01

是谁发明了宇航服?


在人类能够探索地球轨道以外的天空之前,我们首先必须了解一旦我们上升到一定高度我们的身体会发生什么变化。在天空中飞得太高人体就会因缺氧而死亡。而如果你能挺过这一关,更冷的大气层肯定会导致体温过低。信不信由你,一个坚定的西班牙人花了很大的毅力才想出了解决这些问题的办法并允许在高空探索天空。

他的名字叫Emilio Herrera,他的动机不是要创造一套可以穿越外太空的衣服。相反,Herrera一心想要制造一套能让他在热气球上探索天空的衣服。1879年,Herrera出生在西班牙格拉纳达的一个富裕家庭。从他的军人父亲和儒勒·凡尔纳的小说中汲取灵感,Herrera开始热衷于航空学和航空领域。他在年轻时参军,毕业于瓜达拉哈拉的工程师学院。在西班牙军队中,Herrera是热气球部队的一员。他参加了许多在非洲北部地区的成功任务。另外,他还赢得了成为第一个用气球穿越直布罗陀海峡的人的殊荣。不过Herrera对此并不满足,他希望将气球旅行推向极限。向上进入平流层是他的目标,但他知道这是一个对许多以前尝试过的人来说有可怕后果的目标。这个地球大气层的第二层从地球地面以上9英里处开始。根据NASA的数据,它延伸到地球表面以上31英里。在这个高度旅行对以前尝试过的人来说意味着死亡,这促使Herrera发明了装备从而使这个探索成为可能。除了可以安全地上升到更高海拔地区的舱室只外,Herrera知道他需要制造一种专门的衣服来保护驾驶者。为了实现这一目标,他设计了一种有羊毛层的衣服,然后用这种材料将人从头到脚覆盖起来。由于羊毛会吸收大气中的液体,对此,Herrera在衣服上添加了第二层橡胶以保护羊毛不受潮。最后再加了一层钢筋,从而将衣服完全包裹起来。这套衣服的最后部分则是一个铝制头盔,里面有再呼吸装置、温度计和麦克风。该原型于1935年完成。然而不幸的是,这套衣服从未被测试过。在它制作完成后不久,1936年西班牙爆发了内战。忠于共和国的Herrera流亡到了南美洲。后来他在法国定居。在第二次世界大战期间,纳粹政府向Herrera提供了购买他的衣服的钱,但他拒绝了。Herrera的设计并非无人问津,但直到他的第一个原型创建约30年后,NASA才为他的援助提供资金并投入实际使用。当NASA拒绝在头盔上放置西班牙共和国国旗时,Herrera拒绝了NASA帮助创造新太空服的请求。尽管如此,Herrera的太空服仍是NASA第一套太空使用的太空服设计的灵感来源。在Herrera的太空服首次制造出来近100年后,从他的设计中获得的灵感仍可以在各种太空组织制造的宇航员装备中看到,事实上,在今天那些正在使用的太空服中也可以看到。
02

天文摄影家用15万张图制作出一张壮观的太阳照


天体摄影家Andrew McCarthy发布了一系列新太阳照片,其完美捕捉到了我们的恒星的强度。日前,他在Instagram和Reddit帖子上都分享了这些照片以让我们对恒星能够进行详细的观察。据悉,McCarthy通过利用起望远镜拍摄的15万张图片创作出了照片。这估计是大家所见过的最详细的太阳外观之一。







新太阳照片绝对是壮丽的


据悉,McCarthy使用的是一个经过改良的太阳望远镜。在Reddit的帖子中,他警告称,用户不应该直接用望远镜看太阳。然而,他的望远镜已经被修改以清除将望远镜对准恒星时捕获的热量。这让他在拍摄太阳的时候不会让相机着火。为了完成这张照片,McCarthy拍摄了超30万张图片。但他只用了最好的15万张图片来制作这张照片。然后,他将这些图像组合在一起以帮助消除大气层的扭曲影响。而得到的结果是一张令人难以置信的清晰图像--显示了太阳表面的大量细节。

当看这张照片时,可以清楚地看到构成恒星表面的纹理。此外,还可以看到太阳耀斑从恒星的侧面冒出来。这是一个特殊的太阳摄影镜头。McCarthy是如何拍摄这些照片的由于通过望远镜看太阳是非常危险的,McCarthy不得不使用一种特殊类型的望远镜。显然,外面有很多关于如何轻松拍摄太阳的指南,但听起来McCarthy使用的是更专业的设置,而不仅仅是一部iPhone 13。根据McCarthy在Reddit线程上的回应,他使用了一个具有窄带通的太阳望远镜。这使他能捕捉到具有更高对比度的太阳摄影。他在回应中指出,这可能是怪异的。而且,除非得到一张好的照片,否则可能不会看到太多。虽然主要的照片是放大的太阳,但McCarthy在他的Instagram帖子中还分享了一些特写放大的照片。他以300兆像素创建了原始太阳照片。这在Reddit这样的社交平台上主持有点困难。McCarthy在他的Patreon上提供了全尺寸照片。而在之前,McCarthy还曾分享过一些最近的月偏食照片。
03

NASA将发射UVSC探路者探测器 研究太阳高能粒子起源


美国宇航局和美国海军研究实验室联合实验已经准备好发射一个探测器,它将致力于研究太阳高能粒子起源问题。名为“UVSC探路者“的探测器将搭乘STPSat-6进入太空,这是国防部空间测试计划-3(STP-3)任务的主要航天器。


STP-3计划不早于12月5日由联合发射联盟的Atlas V 551火箭从佛罗里达的卡纳维拉尔角空军基地升空。太阳高能粒子,或SEP,是一种空间天气,对空间探索构成重大挑战。当太阳以如此高的速度向太空发射高能粒子时,就会发生太阳粒子风暴或SEP事件,一些粒子在不到一小时内就到达9300万英里之外的地球。强大的粒子群可以对航天器造成破坏,并使宇航员暴露在危险的辐射中。


UVSC探路者将窥视太阳外层大气的最低区域,即日冕,SEP被认为起源于此。虽然太阳在最活跃的时候几乎每天都会爆发太阳粒子,但在任何一个11年的太阳周期中,只有大约20次破坏性的太阳粒子风暴。科学家们无法可靠地预测其中哪些会产生SEP,也无法预测其强度。了解并最终预测这些太阳风暴对于实现未来的太空探索至关重要。


UVSC探路者是一个日冕仪,一种阻挡太阳亮面以显示较暗周围日冕的仪器。大多数日冕仪都有一个单一的光圈,并有一系列的掩星器来阻挡太阳并减少杂光。UVSC探路者的创新之处在于,它使用了五个独立的孔径,每个孔径都有自己的遮蔽器,大大提升了来自日冕的信号。在日冕中,科学家期望找到最终成为太阳高能粒子的特殊粒子群。不是太阳大气层中的任何普通粒子都能被激发为SEP。相反,科学家们认为SEP来自于居住在日冕中的种子粒子群,这些粒子已经比它们的邻居热了大约10倍,而且能量更大。这些粒子可能来自明亮的能量爆发,称为耀斑,或者来自日冕中的强磁场区域,它们是事先进行一些高能量的太阳活动来激发的种子粒子,它们从这些活动当中获得巨大能量成为SEP。
04

天文学家发现一颗超轻亚地行星:运行周期时间仅为8小时


超短周期行星是小型的、紧凑的世界,它们会在近距离内围绕其恒星旋转且在不到24小时内完成一个轨道--以及一个单一的、炙热的年份。至于这些行星是如何以如此极端的配置出现则是系外行星科学的一个持续之谜。现在,天文学家已经发现了一颗超短周期的行星(USP),它也是超轻的行星。

这颗行星被命名为GJ 367 b,绕其恒星运行的时间仅为8小时。这颗行星约有火星那么大,质量只有地球的一半,这使它成为迄今为止发现的最轻的行星之一。GJ 367 b围绕着一颗距离我们太阳31光年的附近恒星运行,它的距离足够近,研究人员可以确定这颗行星的特性,而这些特性是以前探测到的南极星无法做到的。比如研究小组确定GJ 376 b是一颗岩质行星,它可能包含一个铁和镍的固体核心,类似于水星的内部。由于GJ 376 b极度接近其恒星,天文学家估计它受到的辐射比地球从太阳接受的辐射多500倍。因此,这颗行星的日面沸腾度高达1500摄氏度。在这样的极端温度下,任何实质性的大气层都会早已蒸发掉,同时还有任何生命的迹象。不过这颗行星会有可居住的伙伴。它的恒星是一颗红矮星或说是M型矮星--这种类型的恒星通常会承载多颗行星。在这样一颗恒星周围发现的GJ 367 b指出了这个系统中存在更多行星的可能性,而这可以帮助科学家了解GJ 376 b和其他超短周期行星的起源。研究团队成员、MIT卡夫里天体物理学和空间研究所的高级研究科学家George Ricker说道:“对于这类恒星,宜居区将是在两到三周的轨道之间。由于这颗恒星离我们如此之近并且如此明亮,我们有很大的机会看到这个系统中的其他行星。这就像有一个标志说:‘看这里有额外的行星!’”该小组的结果发表在《科学》上。这项研究由德国航空航天中心行星研究所的研究人员领导,另跟一个国际研究小组合作,其中包括MIT的共同作者Ricker、Roland Vanderspek和Sara Seager。确认测试这颗新行星是由NASA的凌日系外行星调查卫星(TESS)发现,这是一项由MIT领导的任务,Ricker是这项任务的首席研究者。TESS负责监测天空中最近的恒星的亮度变化。科学家们通过TESS的数据寻找凌日或星光的周期性下降以发现一颗行星正在穿越并短暂地阻挡一颗恒星的光线。在2019年约一个月的时间里,TESS记录了南部天空的一片区域,其中包括GJ 376号星。MIT和其他地方的科学家们通过分析这些数据检测到了一个具有超短、8小时轨道的凌日天体。他们进行了几次测试以确保该信号不是来自“假阳性”来源。在确认该天体确实是一颗超短周期的行星之后,研究人员使用高精度径向速度行星搜索器(HARPS)对该行星的恒星展开了更仔细的观察,该仪器安装在欧洲南方天文台在智利的望远镜上。通过这些测量,他们确定该行星是迄今为止发现的最轻的行星之一,其半径为地球的72%,质量为地球的55%。这样的尺寸表明,这颗行星可能拥有一个富含铁的核心。研究人员随后缩小了该行星内部组成的各种可能性,发现最符合数据的方案显示,铁核心可能占该行星内部的86%,与水星的组成相似。MIT首席研究科学家Vanderspek表示:“我们发现了一颗火星大小的行星,它具有水星的构成。它是迄今为止探测到的最小的行星之一,并且它在一个非常紧密的轨道上围绕一个M型矮星旋转。”随着科学家们对GJ 367 b及其恒星的继续研究,他们希望能探测到该系统中其他行星的信号。这些行星的属性--如它们的间距和轨道方向--可以为GJ 367 b和其他超短周期的行星是如何形成的提供线索。TESS团队成员Natalia Guerrero指出:“了解这些行星是如何跟它们的宿主恒星如此接近的,这有点像一个侦探故事。为什么这颗行星缺少外层大气?它是如何靠近的?这个过程是和平的还是暴力的?希望这个系统能让我们有更多的了解。”
05

研究:岩石系外行星比我们想象的还要更多样和奇特


一项新天体地质学研究表明,大多数附近的岩质系外行星跟我们太阳系中的任何东西都很不同。美国国家科学基金会NOIR实验室的一名天文学家跟加州州立大学弗雷斯诺分校的一名地质学家合作,他们首次对围绕附近恒星运行的行星上存在的岩石类型进行了研究。

两位科研人员在研究了 “被污染的”白矮星的化学成分后得出结论,围绕附近恒星运行的大多数岩石行星比以前认为的更加多样和奇特,其岩石类型在我们太阳系中并没有发现过。天文学家已经发现了数千颗围绕我们银河系中的恒星运行的行星--被称为系外行星。然而我们很难知道这些行星到底是由什么构成的,或是否有行星与地球相似。为了尝试找出答案,美国国家科学基金会NOIR实验室的天文学家Siyi Xu与加州州立大学弗雷斯诺分校的地质学家Keith Putirka合作研究了被称为污染的白矮星的大气。这些是像太阳这样曾经正常的恒星的致密、塌陷的核心,其中含有来自行星、小行星或其他岩石体的外来物质,这些物质曾经围绕恒星运行但最终落入白矮星并“污染了”那里的大气层。通过寻找白矮星大气层中不会自然存在的元素(除氢和氦以外的任何元素),科学家们可以弄清楚落入恒星的岩石行星物体是由什么构成的。Putirka和Xu研究了23颗被污染的白矮星,这些白矮星都在离太阳约650光年的范围内,其中的钙、硅、镁和铁已经用夏威夷的W.M. Keck天文台、哈勃太空望远镜和其他天文台进行了精确测量。然后,科学家们使用这些元素的测量丰度来重建由它们形成的矿物和岩石。他们发现,这些白矮星的成分范围比我们太阳系中的任何内行星都要广泛得多,这表明它们的行星有更多的岩石类型。事实上,其中一些成分是如此不寻常,以至于Putirka和Xu不得不创造新的名称以对这些行星上一定存在的新的岩石类型进行分类。
Xu说道:“虽然一些曾经绕着受污染的白矮星运行的系外行星看起来跟地球相似,但大多数的岩石类型对我们的太阳系来说是外来的。它们在太阳系中没有直接的对应物。”Putirka描述了这些新岩石类型对它们所属的岩石世界可能意味着什么。“我们从白矮星数据中看到的一些岩石类型会比地球上的岩石溶解更多的水,可能会影响海洋的发展方式,”他解释道,“一些岩石类型可能在更低的温度下熔化并产生比地球岩石更厚的地壳,一些岩石类型可能更弱,这可能促进板块构造的发展。”早期对污染白矮星的研究发现了来自岩石体的元素,其中包括钙、铝和锂。然而,Putirka和Xu指出,这些是次要元素(通常占地球岩石的一小部分),他们需要测量主要元素(占地球岩石的一大部分)--尤其是硅--才能真正知道这些行星上会存在什么样的岩石类型。此外,Putirka和Xu表示,在白矮星大气中测量到的高水平的镁和低水平的硅表明,检测到的岩石碎片可能来自行星的内部--来自地幔,而非其地壳。以前对污染白矮星的一些研究报告称,在曾经围绕这些恒星运行的岩石行星上存在大陆地壳的迹象,但Putirka和Xu没有发现地壳岩石的证据。不过观察结果并没有完全排除这些行星有大陆地壳或其他地壳类型。“我们认为,如果地壳岩石存在,我们无法看到它,可能是因为它出现的部分跟其他行星组成部分的质量相比太小,比如核心和地幔,无法测量,”Putirka说道。此外,Xu表示,一个天文学家和一个地质学家的配对是揭开隐藏在污染的白矮星大气中的秘密的关键,“我在一个会议上遇到了Keith Putirka,并为他能帮助我理解我正在观测的系统而感到兴奋。他教我地质学,我教他天文学,我们想出了如何理解这些神秘的系外行星系统。”
06

新模型表明黑洞随着宇宙的膨胀而增加质量


围绕着黑洞有许多谜团,现在一个天文学家小组对其中一个谜团提出了一个新的解决方案—为什么这么多观察到的黑洞比预期的质量更大?一个新的模型表明,它们的增长可能与宇宙的膨胀“在宇宙学上耦合”。

2015年,科学家借助激光干涉引力波天文台(LIGO)首次发现了引力波--时空结构本身的涟漪。这些波是在灾难性事件中产生的,最常见的是黑洞之间的碰撞,天文学家可以从这些波逆向计算出参与合并的两个天体的质量。然而他们注意到一些奇怪的事情。最常见的黑洞类型,也是研究小组预计会在大多数合并中看到的那种,是恒星级黑洞(stellar black hole)。这些黑洞是由大质量恒星坍缩形成的,预计其质量是太阳的5到30倍左右。但是LIGO团队检测到了几个质量大得多的黑洞--例如,有记录以来最大规模的碰撞是两个质量分别为65和85个太阳的黑洞之间的碰撞。那么,这些黑洞是如何变得如此之大的呢?最常见的解释是,它们通过吞噬物质而成长,包括灰尘、气体、恒星或其他黑洞。但是这项新研究的科学家现在提出了一个相当离奇的替代方案--黑洞的质量可能随着宇宙的扩张而增长,该团队称之为“宇宙学耦合”效应。


这听起来可能有点奇怪,但这个想法并不是完全没有先例。这种可能性是由爱因斯坦的相对论所暗示的,而光已经是一种宇宙学耦合,因为它随着宇宙的膨胀而失去能量,为这种膨胀提供了能量。“我们认为要考虑相反的效果,”该研究的共同作者Duncan Farrah说。“如果黑洞是宇宙耦合的,并且在不需要消耗其他恒星或气体的情况下获得能量,LIGO-Virgo会观察到什么?”研究小组指出,当黑洞被建模时,它通常是在不膨胀的模拟宇宙中进行的。这是为了简单起见,但可能会掩盖宇宙学耦合的任何影响。因此,在新的研究中,研究人员进行了模拟,考虑了这种膨胀。他们模拟了数以百万计的恒星,通过它们的诞生、生活和死亡形成黑洞--重要的是,他们将黑洞的质量与模拟宇宙的大小联系起来。这意味着这些黑洞对随着时间的推移质量越来越大,因为它们在螺旋式地接近对方,并最终发生碰撞。也许并不令人惊讶的是,合并后形成的黑洞质量更大,但这似乎也导致了更多的合并发生。可以肯定的是,这些预测似乎与LIGO-Virgo合作的数据相当吻合。


研究人员表示,新模型运行良好,因为它不需要对我们现有的关于恒星如何形成、生存和死亡的理解进行任何修改。但当然,这个问题远未解决--目前关于黑洞吞噬物质和相互吞噬的想法可能是一个更简单的解释。“黑洞合并的许多方面并不为人所知,例如主要的形成环境和贯穿其生命的复杂物理过程,”该研究的共同作者Michael Zevin说。“虽然我们使用了一个模拟的恒星群,反映了我们目前拥有的数据,但还是有很大的回旋余地。我们可以看到,宇宙学耦合是一个有用的想法,但我们还不能测量这种耦合的强度。”随着引力波观测站变得更加敏感,特别是随着新的观测站(如基于空间的LISA)加入搜索,这一想法可以得到检验。该研究发表在《天体物理学杂志快报》上。https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac2fad
07

天文学家在一个遥远的星系SPT0311-58中检测到了水


根据阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)的新观测,在早期宇宙中质量最大的星系中检测到了水。研究SPT0311-58的科学家们在这个距离地球近128.8亿光年的星系中发现了水和一氧化碳。探测到这两种分子的丰度表明,在这些元素在早期恒星中形成后不久,分子宇宙就开始强劲发展。

这项新的研究包括迄今为止对早期宇宙中的星系的分子气体含量的最详细的研究,以及在一个常规恒星形成的星系中对水的最遥远的探测。该研究发表在《天体物理学杂志》上。SPT0311-58实际上是由两个星系组成的,在2017年被ALMA科学家首次看到,其位置或时间是在重化纪元。这个纪元发生在只有7.8亿年的时候,大约是宇宙目前年龄的5%,那时候第一批恒星和星系正在诞生。科学家们认为,这两个星系可能正在合并,它们快速的恒星形成不仅耗尽了它们的气体或恒星形成的燃料,而且最终可能将这对星系演化成大质量的椭圆星系,就像在本地宇宙中看到的那些。

这个动画GIF浏览了在ALMA观测到的一对早期大质量星系(SPT0311-58)的尘埃连续体以及水和一氧化碳的分子线。这张图的开头是将尘埃连续体与H20和CO的分子线结合起来的合成图。接下来是红色的尘埃连续性,蓝色的H2O分子线,粉色和深蓝色的一氧化碳分子线,品红色的CO(7-6)和紫色的CO(6-5)。资"使用高分辨率的ALMA观测被统称为SPT0311-58的一对星系中的分子气体,我们在这两个星系中较大的星系中检测到了水和一氧化碳分子。"伊利诺伊大学的天文学家、这项新研究的主要研究者Sreevani Jarugula说:"特别是氧气和碳,是第一代元素,以一氧化碳和水的分子形式,它们对我们所知的生命至关重要。"这个星系是目前已知的在高红移下质量最大的星系,或者说宇宙仍然非常年轻的时候。与宇宙早期的其他星系相比,它有更多的气体和尘埃,这给了我们很多潜在的机会来观察丰富的分子,并更好地了解这些创造生命的元素如何影响早期宇宙的发展。"

SPT0311-58的无线电视图这些科学图像显示了在ALMA对被称为SPT0311-58的一对早期大质量星系的观测中看到的分子线和尘埃连续体。在左边。尘埃连续体与H2O和CO的分子线相结合的合成图像。在右边。红色的尘埃连续成像(顶部),蓝色的H2O分子线(从顶部开始的第二条),紫色的一氧化碳分子线转换(中间),品红色的CO(7-6)(从底部开始的第二条),以及粉红色和深蓝色的CO(10-9)(底部)。研究宇宙中最早形成的星系有助于科学家更好地理解宇宙的诞生、成长和演变,以及其中的一切,包括太阳系和地球。"早期星系形成恒星的速度是银河系的数千倍,Jarugula说。"研究这些早期星系的气体和尘埃含量可以让我们了解它们的特性,例如有多少恒星正在形成,气体转化为恒星的速度,星系之间以及与星际介质之间如何互动,等等。"
08

NASA希望创建一个新的框架来理解和确定地外生命发现的过程


人类历史上最大的问题之一是我们在宇宙中是否孤独。寻找地外生命的工作已经进行了几十年,到目前为止,还没有发现任何生命。在未来的某个时刻,我们可能会发现地外生命,无论是智能生物还是简单的单细胞生物的形式都有待观察。美国国家航空航天局(NASA)一直在为发现地外生命做准备,这与它成立的时间差不多。该机构现在正在呼吁建立一个新的框架,让科学家可以用来帮助识别地外生命。

美国宇航局首席科学家吉姆-格林最近发表了一篇文章,讨论了一个样本量表,该量表可以作为科学家和其他传播者之间讨论潜在发现地外生命的起点。美国宇航局想要的是一个基于几十年来在天体生物学中收集的经验的尺度。作为一个领域,天体生物学负责调查地球上生命的起源和其他星球上生命的可能性。格林认为,一个量表将帮助我们了解我们在宇宙中特定地点寻找生命的情况,并更好地了解正在用于寻找生命的任务和技术的能力。该量表将有七个级别,类似于一个楼梯,将导致宣布在地球之外发现生命。格林认为,这个等级将类似于美国宇航局用来判断航天器或特定技术的部署准备程度的等级。该量表被称为技术准备程度量表。为地外生命创建该量表的目的是让科学家在发表的研究报告中指出他们的天体生物学结果在量表中的位置。媒体在刊发报道时提到符合该等级的工作时也可以使用这一标准,以帮助管理读者的期望。目前,美国宇航局面临的挑战是,关注科学研究的公众有条件相信只有两种可能的情况,要么地球以外有生命,要么没有。

美国宇航局相信,一个新的比例尺可以帮助分享新发现的兴奋,同时显示每个发现是如何建立在以前的发现之上的。有了这个比例尺,进展可以采取更小的步骤,而不是出现在比例尺上或下的飞跃。添加这样一个刻度是很重要的,因为美国宇航局在火星上的任务已经发现了这个星球遥远的过去有水的证据。有水的地方就有可能找到证据,证明在火星历史上的某个时刻,有某种形式的生命存在。该量表的确切细节还没有制定出来,但美国宇航局对其可能的组织方式有一个想法。等级制度的第一步将包括任何具有生命特征的数据,如生物相关的分子。在量表的第二层,研究人员必须验证对某种生物相关分子的检测没有受到污染或测量仪器的影响。第三级将描述在模拟环境中如何发现生物信号。更高的级别将为最初的探测增加更多的信息,包括环境是否可以支持生命的细节,同时排除任何可能的非生物来源的分子。美国宇航局设想将各种证据结合起来,以达到天平上的第六级。为了达到楼梯的最后一步,科学家们必须确定他们已经在火星(或其他地方)探测到了生命,美国宇航局说可能需要到该星球的另一个地方进行任务。

美国宇航局很清楚,要达到那个最高级别的信心,进入天平的最后一步,需要整个科学界的积极参与。虽然NASA使用火星的例子来描述他们建议的尺度,但该系统也可以适用于系外行星。这个量表并不是要鼓励大家争先恐后。相反,它是为了帮助显示各种任务所奠定的基础的重要性,而不是直接发现环境中的生物存在的信号。
09

古老的爆炸性彗星可能是智利沙漠中大量玻璃质岩石的来源


布朗大学研究人员领导的一项研究发现,一颗彗星在地面上爆炸所产生的热量将沙质土壤融合成绵延75公里的玻璃碎片。大约1.2万年前,有东西将智利阿塔卡马沙漠的大片土地烧焦,其热量如此之大,以至于将沙质土壤变成了广泛的硅酸盐玻璃形态。现在,一个研究这些玻璃的分布和组成的研究小组已经得出了一个关于是什么导致了这场“地狱之火”的结论。

在发表在《地质学》杂志上的一项研究中,研究人员表明,沙漠玻璃的样本含有微小的碎片,这些碎片通常在地外岩石中发现。这些矿物与美国宇航局的星尘任务返回地球的物质组成非常吻合,星尘任务从一颗名为Wild 2的彗星上采集了颗粒。研究小组得出结论,这些矿物组合很可能是一个地外物体的残骸--很可能是一颗成分与Wild 2相似的彗星--在爆炸后流下,融化了下面的沙质表面。

在智利北部的阿塔卡马沙漠的75公里长的走廊上散落着深色硅酸盐玻璃的沉积物。新的研究表明,这些玻璃可能是由一颗在地表上方爆炸的古代彗星的热量形成的。布朗大学地球、环境和行星科学系的荣誉教授Pete Schultz说:"这是我们第一次有明确的证据表明地球上的玻璃是由在地表上方爆炸的火球的热辐射和风形成的。要对如此大的区域产生如此巨大的影响,这是一次真正的大规模爆炸。我们很多人都见过在天空中划过的火球,但与此相比,那些火球只是很小的亮点。"这些玻璃体集中在Pampa del Tamarugal以东的阿塔卡马沙漠上,这是智利北部的一个高原,东边是安第斯山脉,西边是智利海岸山脉。深绿色或黑色的玻璃田出现在一个延伸约75公里的走廊内。舒尔茨说,没有证据表明这些玻璃可能是由火山活动产生的,因此它们的起源一直是个谜。一些研究人员认为,这些玻璃是古代的野火造成的,因为该地区并不总是沙漠。在更新世时期,有绿洲,有树木,还有从东部山区延伸出来的河流所形成的长满草的湿地,有人认为,广泛的火灾可能烧得足够热,把沙土融化成大块的玻璃板。

对玻璃样品的分析显示,其矿物学与彗星起源一致但新的研究发现,玻璃的数量以及几个关键的物理特征使简单的火灾成为不可能的形成机制。这些玻璃显示出被扭曲、折叠、滚动,甚至在仍处于熔融状态时被抛出的证据。这与大型流星来袭和空气爆炸相一致,似乎伴随着龙卷风的力量。Schultz说,玻璃的矿物学对野火的说法提出了进一步的怀疑。与来自乔治亚州费尔班克科学中心、智利圣托马斯大学和智利地质和采矿局的研究人员一起,舒尔茨及其同事对从整个地区的玻璃矿床中提取的几十个样本进行了详细的化学分析。该分析发现了被称为锆石的矿物,这些矿物经过热分解后形成了巴德莱石,这种矿物转变通常发生在超过3000华氏度的温度下,远比野火产生的温度要高。研究人员说,该分析还发现了只在陨石和其他地外岩石中发现的奇特矿物的组合。特定的矿物,如方解石、陨硫铁和富含钙铝的包裹体,与从美国宇航局星尘任务中获取的彗星样本的矿物特征相匹配。费恩班克科学中心的行星地质学家和研究报告的共同作者斯科特·哈里斯说:"这些矿物告诉我们,这个物体具有彗星的所有标志,我们在星尘样本中看到的同样的矿物学夹杂在这些玻璃中,真的是强有力的证据,证明我们所看到的是彗星气爆的结果。"研究人员接下来需要做更多的工作来确定这些玻璃的确切年龄,这将确定事件发生的确切时间。但是暂定的年代使这次撞击正好是大型哺乳动物从该地区消失的时间。Schultz和他的团队希望,进一步的研究可能有助于限制时间,并阐明撞击物的大小。希望这项研究可以帮助研究人员确定其他地方类似的爆炸点,并揭示此类事件所带来的潜在风险。
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NASA概述詹姆斯-韦伯太空望远镜发射路径


詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)应该是NASA近期最令人兴奋的任务之一。该望远镜已经完成并已被运往其在法属圭亚那的发射地点。据悉,JWST通过水路进行了艰苦的跋涉,目前的计划是在今年晚些时候发射。

在发射之前,显然还有大量的准备工作要做。NASA目前预计,从其抵达到发射日期,准备工作将持续55天。韦伯最初抵达Arianespace洁净室设施,并在那里接受了检查,以此确保其清洁度并没有受到污染。从它的建造地点到发射地点的旅程为5800英里。工程团队已经对望远镜进行了最后一套电气和功能测试。他们确保了望远镜的收放机械配置能够使其在进入轨道后正确展开。在这些检查完成后,一个特别小组开始为韦伯装载其燃料,包括肼和四氧化氮。这种燃料的组合将为火箭推进器提供动力从而使望远镜能够保持在轨道上。

等到加满燃料后,JWST将前往运载工具集成大楼并在那里被安装到Ariane 5火箭上。一旦整合到火箭上,技术人员和工程师将移除所有表示在飞行前移除的红色标签并添加任何表示在飞行前需要安装的组件的绿色标签项目。一旦这些步骤完成,在发射期间保护有效载荷的火箭整流罩将被锁定到位。等到火箭整流罩被锁定到位,JWST将准备好发射入轨。这次发射是在欧洲太空港进行,该太空港也被称为圭亚那太空中心。一旦整合工作完成,火箭将在预定升空前几天被移至发射台。所有允许从控制室控制火箭的电气连接将通过升空时分离的脐带连接。

NASA表示,在火箭预定发射前约一个小时,它将从外部电源切换到机载电池。截至11月2日,JWST距离发射大概还有29天,而且工作正在进行中。一旦进入轨道,项目中最令人紧张的部分将开始。望远镜必须展开并锁定其最终配置,否则从开始到现在的所有工作都可能白费。望远镜在进入轨道后将从地球上走过近一百万英里并开始观察宇宙。NASA还在谈论发射后事情发生的时间尺度。升空后206秒,火箭的整流罩将在地球大气层上方约75英里处分离。这将使JWST首次暴露在太空中。发射后约28分钟,望远镜将跟火箭分离,发射后约31至33分钟,太阳能电池板将伸出以阻止其电池的消耗。太阳能电池板将为机载电池系统提供约两千瓦的电力。发射后约两小时,NASA将部署机载中高增益天线平台,进而跟地球建立通信。发射后约12.5小时,望远镜将启动其推进器。在发射后约3天,望远镜的遮阳板将展开并允许继续扩大观测站。这将是所有主要部署的第一步,该步骤应该需要约五个小时。在发射四天后,可展开的塔架延伸将望远镜的镜子仪器跟航天器分开。部署所有18个主镜段的过程将需要10天左右的时间,在发射后第25天结束。最后,在发射后的第29天,推进器将启动并将韦伯放入其最终轨道,这将标志着有史以来最复杂的部署序列之一的结束。
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NASA朱诺号探测器揭示在木星彩色云带深处发生的事情


莱斯特大学的科学家对在木星周围轨道上捕获的数据进行了研究,揭示了对这颗巨大行星的独特和色彩斑斓的云带下面的深层情况的新见解。

美国宇航局(NASA)朱诺号探测器携带的微波辐射计的数据显示,木星的云带延伸到云层的深处,而且木星的带状和区状的外观在云的底部附近发生了逆转。微波光使行星科学家能够凝视木星五彩斑斓的云层下的深处,了解更温暖、更黑暗、更深层的天气和气候。在压力低于5 bar的高度(或大约是地球上平均大气压力的五倍),行星的带状云带在微波光中闪闪发光,而区状云带则较暗。但是,在更高的压力下(高于10bar),一切都会改变,让科学家们看到了气象学和环流中的一个意外逆转。

莱斯特大学行星科学副教授、朱诺号任务的参与科学家Leigh Fletcher博士是发表在《地球物理研究-行星》杂志上的这项研究的主要作者。他表示:“朱诺号任务的主要目标之一是窥视木星大气层的云层之下,并探测更深的隐藏层。”“我们的研究表明,那些五颜六色的云带只是‘冰山一角’,中纬度的云带不仅延伸到深处,而且似乎越往下就越改变其性质。”“我们一直称这个过渡带为jovicline,它的发现只有通过朱诺的微波仪器才得以实现。”木星最引人注目的属性之一是其独特的云带外观。行星科学家称浅色的、白色的带子为区,而较深的、红色的带子为带。木星的行星级风在这些彩色条纹的边缘以相反的方向,即东边和西边循环。一个关键的问题是,这种结构是否局限于行星的云顶,或者这些带和区是否随着深度的增加而持续存在。

对这一现象的调查是NASA朱诺号任务的主要目标之一,该航天器携带一个专门设计的微波辐射计,首次测量来自太阳系最大行星深处的辐射。朱诺号团队利用该仪器的数据,通过比以往任何时候都更深入地窥视木卫二大气层来研究带和区的性质。朱诺号的微波辐射计在6个波长通道中工作,范围从1.4厘米到50厘米,这些使朱诺能够探测大气层的压力,从大气层顶部接近0.6 bar的压力到超过100 bar的压力,大约250公里深。在云层顶部,木星的带状云带出现明亮的微波发射,而区状云带仍然是暗的。明亮的微波发射要么意味着大气温度较高,要么意味着没有氨气,而氨气是微波光的强烈吸收者。这种构造一直持续到大约5bar。而当压力超过10bar时,这种模式就会发生逆转,区状云带变得微波明亮,而带状云带变得黑暗。因此,科学家们认为,有些东西--无论是物理温度还是氨的丰度--必须随着深度的变化而变化。Fletcher 博士将5 bar和10bar之间的这个过渡区域称为jovicline,这是与地球海洋的温跃层区域的比较,在那里海水从相对温暖急剧过渡到相对寒冷。研究人员观察到,jovicline几乎与由冷凝水形成的稳定大气层相吻合。NASA喷气推进实验室(JPL)的Scott Bolton博士是朱诺号任务的首席调查员。他表示:“这些惊人的结果让我们第一次看到了木星著名的区状和带状云带是如何随深度演变的,揭示了以三维方式调查这颗巨行星大气层的力量。”有两种可能的机制可能是造成亮度变化的原因,每一种都暗示着不同的物理结论。一种机制与带状和区状的氨气分布有关。氨气对微波是不透明的,这意味着氨气相对较少的区域在朱诺号的观测中会更亮。这种机制可能意味着一个对立的环流单元的堆叠系统,类似于地球热带和中纬度地区的模式。这些环流模式将在浅层的带子里提供下沉,在深层的带子里提供上涌--或者是强烈的风暴和降水,将氨气从一个地方移到另一个地方。另一种可能性是,发射的梯度与温度的梯度相对应,温度越高,微波发射越大。温度和风是相关的,所以如果这种情况是正确的,那么木星的风可能会随着云层下的深度而增加,直到到达 jovicline,然后逐渐减弱,进入更深的大气层--这也是NASA伽利略探测器团队在1995年提出的,它在降落伞下下降到木星的云层时测量了风速。可能的情况是,这两种机制同时起作用,各自对观察到的亮度变化作出部分贡献。科学家计划了解为什么木星的环流会有这样的表现,以及太阳系的其他巨行星是否也是如此。莱斯特大学的科学家们在朱诺号5年的主要任务中一直是朱诺号团队的成员。今年早些时候,莱斯特大学的研究人员与来自日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、波士顿大学、NASA戈达德太空飞行中心和国家信息与通信技术研究所(NICT)的同事合作,揭示了一个解决木星"能源危机"的解决方案。他们的研究发表在《自然》杂志上,表明木星强大的极光负责提供整个星球的热量,尽管它只覆盖了该星球面积的不到10%。莱斯特大学的天文学家和行星科学家还将领导即将到来的詹姆斯-韦伯太空望远镜的木星观测任务,并在欧空局(ESA)将于2022年发射的木星冰冷卫星探测器(JUICE)的科学和仪器方面发挥主导作用。
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詹姆斯·韦伯太空望远镜团队中的一位天文学家解释了 “第一台光机”


詹姆斯·韦伯太空望远镜计划于2021年12月18日进入太空。天文学家希望通过它找到宇宙中最早形成的星系,将在其他行星周围寻找类似地球的大气层,并完成许多其他科学目标。Marcia Rieke是一名天文学家,也是韦伯望远镜上的近红外相机(简称NIRCam)的主要调查员。Rieke参与了相机和整个望远镜的开发和测试工作。

为了看到宇宙深处,望远镜有一个非常大的镜子,必须保持极度低温。但是把这样一个脆弱的设备运到太空中并不是简单的任务。Rieke和同事们必须克服许多挑战,以设计、测试并很快发射和校准有史以来最强大的太空望远镜。

年轻的星系和系外行星的大气层韦伯望远镜有一个直径超过20英尺的镜子,一个网球场大小的遮阳板来阻挡太阳辐射,还有四个独立的相机和传感器系统来收集数据。它的工作原理有点像一个卫星天线。来自恒星或星系的光线将进入望远镜口,从主镜上反弹到四个传感器上。NIRCam,拍摄近红外图像;近红外光谱仪,可以将来自选定来源的光线分成不同的颜色,并测量每种颜色的强度;中红外仪器,拍摄图像并测量中红外的波长;以及近红外成像无缝隙光谱仪,将科学家指向卫星的任何物体的光线分割并测量。

这种设计将使科学家能够研究银河系中的恒星是如何形成的,以及太阳系以外的行星的大气层;甚至有可能弄清这些大气层的组成。自从爱德文·哈勃证明遥远的星系与银河系一样后,天文学家们就问:最古老的星系有多老?它们最初是如何形成的?它们又是如何随时间变化的?韦伯望远镜最初被称为“第一台光机”,因为它的设计正是为了回答这些问题。该望远镜的主要目标之一是研究靠近可观测宇宙边缘的遥远星系。来自这些星系的光线需要数十亿年的时间才能穿过宇宙到达地球。Rieke估计和其同事将用NIRCam收集的图像可以显示出大爆炸后仅3亿年形成的原生星系--当时它们的年龄只有现在的2%。

寻找大爆炸后形成的第一批恒星的聚集地是一项艰巨的任务,原因很简单。这些原生星系非常遥远,所以看起来非常暗淡。韦伯的镜子由18个独立的部分组成,能够收集到的光线是哈勃太空望远镜镜子的6倍以上。遥远的天体看起来也非常小,所以望远镜必须能够将光线尽可能地聚焦。望远镜还必须应付另一个复杂的问题。由于宇宙正在膨胀,科学家们将用韦伯望远镜研究的星系正在远离地球,而多普勒效应也开始发挥作用。就像救护车经过并开始远离你时,其鸣笛的音调会下移并变得更低,来自遥远星系的光的波长也会从可见光下移到红外光。

韦伯探测的是红外线--它本质上是一个巨大的热望远镜。为了在红外光中"看到"微弱的星系,望远镜需要特别冷,否则它看到的将是自己的红外辐射。这就是隔热罩的用处。隔热罩是由涂有铝的薄塑料制成的。它有五层厚,尺寸为46.5英尺(17.2米)×69.5英尺(21.2米),将使镜子和传感器保持在零下234摄氏度。韦伯望远镜是一个令人难以置信的工程壮举,但如何将这样的东西安全地运到太空并保证它能正常工作?

测试和演练詹姆斯·韦伯太空望远镜将在距离地球100万英里的轨道上运行--大约是国际空间站的4500倍,远得无法由宇航员提供服务。在过去的12年里,该团队测试了望远镜和仪器,摇晃它们以模拟火箭发射,并再次测试。一切都经过冷却,并在轨道的极端工作条件下进行测试。测试之后是演练。该望远镜将由通过无线电链路发送的指令进行远程控制。但是,由于望远镜将是如此遥远--一个信号需要6秒钟才能传到一个方向--所以没有实时控制。因此,在过去的三年里,Rieke的团队一直去巴尔的摩的太空望远镜科学研究所,在一个模拟器上进行演练任务,涵盖了从发射到日常科学操作的一切。团队甚至还练习了处理潜在的问题,这些问题是测试组织者扔给他们的,被称之为"异常"。

需要进行一些调整韦伯团队将继续测试和排练,直到12月的发射日期,但在韦伯被折叠并装入火箭后,团队的工作远未完成。团队需要在发射后等待35天,让部件冷却后再开始对准。在镜子展开后,NIRCam将抓拍各个镜段的高分辨率图像序列。望远镜团队将分析这些图像,并告诉马达以亿分之一米为单位调整镜段。一旦马达将镜子移到位置上,他们将确认望远镜的对准是完美的。这项任务非常关键,所以将有两个相同的NIRCam--如果其中一个出现故障,另一个可以接管对准工作。

这个对准和检查过程应该需要六个月的时间。完成后,韦伯将开始收集数据。经过20年的工作,天文学家们即将有一个能够窥视宇宙中最遥远的地方的望远镜。
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黑洞吞噬恒星会产生中微子吗?新的研究让天文学家产生怀疑


新的计算结果显示,一个黑洞吞噬一颗恒星可能没有产生足够的能量来发射中微子。2019年10月,一个高能量的中微子撞上了南极洲。这个明显难以探测的中微子引起了天文学家的兴趣:是什么能产生如此强大的粒子?研究人员将中微子追溯到一个刚刚撕裂并吞下一颗恒星的超大质量黑洞。AT2019dsg被称为潮汐破坏事件(TDE),仅在几个月前--2019年4月--发生在中微子产生的同一天空区域。天文学家说,这个畸形的暴力事件一定是这个强大粒子的来源。但是新的研究对这种说法提出了质疑。

在发表在《天体物理学杂志》上的一项研究中,哈佛大学天体物理学中心和史密森学会以及西北大学的研究人员提出了关于AT2019dsg的大量新的无线电观测和数据,使研究小组能够计算出该事件所发射的能量。研究结果显示,AT2019dsg产生的能量远不及中微子所需的能量;事实上,它喷出的能量相当"普通",研究小组得出结论。黑洞是"混乱的食客"虽然这可能看起来有悖常理,但黑洞并不总是能吞噬一切。"领导这项研究的天体物理中心博士后伊维特·岑德斯说:"黑洞不像是吸尘器。他解释道,当一颗恒星离黑洞太近时,引力开始拉长,或使恒星变形。最终,被拉长的物质围绕着黑洞旋转并加热,在天空中形成一个闪光,天文学家可以在数百万光年外发现它。"但是,当有太多的物质时,黑洞不可能一下子顺利地把它吃掉,"研究报告的共同作者、西北大学的博士后凯特-亚历山大说,他把黑洞称为"混乱的吃货"。"在这个过程中,一些气体会被重新喷出来--就像婴儿吃饭时,一些食物最终会落在地板或墙壁上。"这些"残羹剩饭"以外流或喷射的形式被甩回太空--如果足够强大,理论上可以产生一种被称为中微子的亚原子粒子。利用新墨西哥州的超大型阵列和智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA),研究小组能够在黑洞开始吞噬恒星后的500多天里,对大约7.5亿光年外的AT2019dsg进行观测。广泛的无线电观测使AT2019dsg成为迄今为止研究得最充分的TDE,并发现无线电亮度在事件开始后的200天左右达到了峰值。根据这些数据,流出的能量总量相当于太阳在3000万年的时间里所辐射的能量。虽然这听起来令人印象深刻,但在2019年10月1日发现的强大中微子需要一个能量大1000倍的源。岑德斯补充说:"如果这个中微子以某种方式来自AT2019dsg,这就提出了一个问题。为什么我们没有在这个距离或更近的地方发现与超新星有关的中微子?它们更常见,而且具有相同的能量速度。"研究小组的结论是,中微子不太可能来自这个特定的TDE。然而,如果它确实如此,天文学家们还远远没有理解TDE以及它们如何发射中微子。
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NASA公布朱诺号任务的最新成果:挑战了科学家此前对木星的理解


在抵达木星后,美国宇航局(NASA)的朱诺号任务已经开始提供服务--迫使科学家们重新评估他们认为自己对这颗行星的了解。发表在《科学》杂志上的朱诺号的首批发现表明,木星的许多方面都打破了人们的预期--包括它的磁场强度、它的核心形状、氨气的分布和它两极的天气。这无疑使成为木星科学家的一个令人兴奋的时刻。

朱诺号于2016年7月抵达木星,并开始了漫长的、循环的第一条轨道,在8月27日飞回木星进行第一次科学特写(perijove)之前,它被带离了木星。新的研究正是基于这次短暂的飞越。尽管朱诺号的引擎和航天器软件最初存在问题,但该任务已经进入了每隔53.5天进行一次近距离飞越的常规模式--第六次这样的飞越发生在5月19日,第七次在7月11日。朱诺号的主要优势之一是它能够透过云层的笼罩来研究下面的气体,例如形成云层的物质氨。氨的流动有助于形成木星的独特特征。人们预计这些气体会在最顶层的云层下面得到很好的混合。研究人员发现,氨的浓度比预期的要低得多。耐人寻味的是,大部分的氨都集中在赤道上,由于某种强大的上升力量,从木星的深处上升到云顶上。科学家们将此比作地球上的哈德里环流圈(Hadley Cell)。

科学家知道木星赤道上的氨气增强已经有一段时间了,但是他们从来不知道这个“柱子”有多深。然而,这只是木星上的一个位置,基于地球的红外观测表明,木星赤道周围其他地方的羽流可能没有这么强,而是可能是零星的。只有通过更多的飞越,科学家才能开始了解木星热带地区的奇怪动态。朱诺号获得这批数据显示,科学家此前在木星表面看到的带状结构实际上只是“冰山一角”--木星的带状结构一直延伸到350公里。这比通常认为的木星上部几十公里的"天气层"要深得多。更重要的是,这种结构并不是都是一样的--它随着深度的变化而变化,表明有一个大型的、复杂的循环模式。

重力和磁场朱诺号还可以通过监测木星内部引力场对航天器轨道的细微调整,更深入地探测这个星球。最终,这些将被用来评估木星的核心,尽管这不可能从一个单一的周边通道中完成。大多数科学家认为,这颗行星有一个密集的核心,由大约10个地球质量的重元素组成,占据了半径的一小部分。但是新的测量结果与之前的任何模型都不一致--可能暗示了一个"蓬松"的核心分散在木星半径的一半范围内。事实上,木星的内部似乎并不均匀。科学家们已经花了数年时间,根据从很远的地方获得的稀疏数据来开发木星的内部模型--朱诺号现在正在对这些模型进行极端的测试,因为它飞得如此之近。木星拥有太阳系中最强烈的行星磁场,造成了太阳风被减缓的堆积现象(被称为弓形冲击)。6月24日,朱诺号首次通过这一区域并进入木星磁层。在它最接近的时候,木星的磁场强度是任何模型预测的两倍,而且更不规则。这很重要,因为它表明磁场可能是在比预期更浅的深度产生的,在被认为存在于非常高的压力下的“金属氢”层之上。如果得到证实,这对所有巨行星的磁场研究都有实质性的影响。

两极的混乱在土星上,这种有组织的带状结构一直持续到两极,其中一个喷流呈现出奇怪的六边形波浪图案,环绕着一个类似飓风的极地旋风。但是木星的两极是不同的。喷流的有组织结构已经消失了。没有证据表明有六边形或类似的东西。我们看到的不是一个旋风,而是许多旋风,被一大堆混乱和动荡的特征所包围。由于能够看到小至50公里的结构,朱诺号的相机已经发现了许多明亮的气旋,它们的外观各不相同--有些看起来很尖锐,有些有清晰的螺旋,有些是蓬松的、弥漫的,最大的直径约为1400公里。这与伦敦和马略卡岛之间的距离差不多。像朱诺号这样的任务,进入了以前从未有机器人航天器探测过的区域,旨在对模型进行极端的测试。如果它们被打破了,那么寻找失踪的“拼图碎片”将为木卫二系统的物理学提供更深层次的见解。所有这些惊喜都是来自于第一次的近距离接触,科学家相信还有很多启示会出现。
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用比我们在地球上所能建造的更大的探测器来寻找暗物质


揭开暗物质的本质的探索是当今科学界最大的挑战之一,但是最终了解这种神秘物质的关键很可能在于星星,或者准确地说,是一种特殊类型的恒星--中子星。到目前为止,科学家们已经能够推断出暗物质的存在,但不能直接观察到它。在地球上的实验中实际探测暗物质粒子是一项艰巨的任务,因为暗物质粒子与常规物质的相互作用极为罕见。

中子星的密度足以捕获暗物质,图为太空中旋转的中子星的动画。为了搜索这些令人难以置信的罕见信号,我们需要一个非常大的探测器--也许大到在地球上建造一个足够大的探测器是不现实的。然而,《自然》杂志以中子星的形式提供了另一种选择--整个中子星可以充当终极暗物质探测器。在发表于《物理评论快报》的研究中,我们已经确定了如何更准确地使用从这些独特的天然暗物质探测器中获得的信息。中子星是已知存在的最密集的恒星,当巨型恒星在超新星爆炸中死亡时形成。留下的是一个塌陷的核心,在这个核心中,重力将物质紧紧地压在一起,质子和电子结合成了中子。中子星的质量与太阳相当--被压缩到10公里的半径内--一茶匙的中子星物质的质量约为10亿吨,这就是中子星。这些恒星是"宇宙实验室",使我们能够研究暗物质在地球上无法复制的极端条件下是如何表现的。暗物质只与普通物质发生非常微弱的相互作用。例如,它可以穿过一光年的铅(约10万亿公里)而不被阻止。然而,令人难以置信的是
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