每日最新頭條.有趣資訊

2018年度星空大事記:嫦娥奔月,洞察號在火星聽風聲

這是“銀河號”飛船抵達的第73顆星球

審核:鋼筆小新

2018恆星戰役依舊閃耀,星空大舞台上也同樣發生了許多重要的事情,有些是巨人的隕落,有些是科學的突破,還有些,雖然看起來未必起眼,卻很可能改變未來的軌跡,一起來看看吧~

01在遙遠星球發現水意味著什麽?

TRAPPIST-1位於水瓶座的行星系統,由7顆行星組成,整個系統圍繞中心的一顆極冷的矮星旋轉。它由智利的TRAPPIST在2016年發現,TRAPPIST當時發現了我們目前知道的7顆行星中的兩顆。NASA斯皮策望遠鏡與其他地面望遠鏡合作,證明了那兩顆的確存在,並找到了剩餘的五顆行星。

2月的一項研究對穿過行星大氣層的恆星光芒進行分析。得到一些結論:這7顆行星世界大多數都由岩石組成,很像地球,但它們的水佔據了品質的5%,而地球大約0.02%。專家認為水尤其是液態水是我們所知的生命存在前提條件。它們溫度適中,所以如果地理環境及氣候條件合適,仍然能留存液態水,適於生命生存,並且1e最類似於地球環境。但是科學家強調目前離確定生命可能存在“還很遠”,更明確的答案要等到明年NASA強力望遠鏡詹姆士韋伯望遠鏡發射之後了。它是新一代望遠鏡中的第一個,可以尋找地外行星大氣層中的化學成分信號。

02巨人隕落

2018年似乎是巨星隕落的一年。

愛因斯坦錯了——他說“上帝不玩色子”。對黑洞的研究表明,上帝不光玩色子,甚至有時候他會把我們弄糊塗,因為他把它們丟到了看不見的地方。

3月14日,這句話的主人,英國物理學家與宇宙學家史蒂芬·威廉·霍金與世長辭。在其史詩般的一生中,他為天文學、物理學的發展做出了重要貢獻:他發現了霍金異塵餘生,即黑洞會像天體一樣發出異塵餘生,其異塵餘生的溫度和黑洞品質成反比,這樣黑洞就會因為異塵餘生而慢慢變小,而溫度卻越變越高,最後以爆炸而告終。霍金異塵餘生的發現將廣義相對論、量子場論和熱力學統一在一起,即彎曲時空中的量子場論。同時,他與羅傑·彭羅斯共同合作提出在廣義相對論框架內的彭羅斯–霍金奇性定理。

霍金還撰寫了多本闡述自己理論與一般宇宙論的科普著作,廣受大眾歡迎。其中《時間簡史:從大爆炸到黑洞》從研究黑洞出發,探索了宇宙的起源和歸宿,該書被譯成40余種文字,出版逾1000餘萬冊,曾經破紀錄地榮登英國《星期日泰晤士報》的暢銷書排行榜共計237周。但由於其內容生澀難懂,很多人買回家並不看,因而也被戲稱為“讀不來的暢銷書”。

霍金最後的理論,預測了一種由永恆膨脹結束而產生的原初引力波,這意味著它可以被驗證。它的波長超出了目前所有引力波探測器的探測範圍,但是,較原先的理論,它是可以被未來的設備驗證的,這已經有了進步。

塵歸塵,土歸土,而你獨歸星辰……

03另一個地球?

科學家們繼續在TRAPPIST-1系統中探索行星潛在宜居性。基於這個研究目標,科學家們的研究方向集中在:這三個行星是否具有大氣層、他們的內部構造及其組成成分。來自哥倫比亞大學酷世界實驗室的兩位研究員給了我們一份最新的研究報告,他們發現TRAPPIST-1e(TRAPPIST-1中一顆位於宜居帶內的行星)擁有一個巨大的鐵質內核,這暗示著我們可能發現了一顆宜居星球。

TRAPPIST-1系統是一個絕佳的研究系外行星的星系,主要有以下三個原因。首先,該星系有七顆凌日的行星。凌日的深度由每個行星的大小決定,因此我們可以準確地測量行星的大小。其次,由於不同行星間引力的相互作用,導致在凌日現象會發生變化,這些現象被用於推測每個行星的品質,再次加深精確度。第三,這個星系的母恆星是一顆M型紅矮星,體積大約是太陽的八分之一,這意味著當中心天體和太陽大小相當時,凌日出現的深度將比原來深64倍。

地球的固體內核由鐵和鎳構成,液體外核由熔化的鐵鎳合金構成,這二者的半徑佔地球半徑的55%。而TRAPPIST-1e行星的核半徑佔該行星半徑的50%~78%,由此他們推斷該行星擁有一顆與地核相似的高密度的核,這個發現意味著,在TRAPPIST-1星系的所有行星中,TRAPPIST-1e是與地球最相似的星球,而且它極有可能存在一個磁層,這個磁層能為TRAPPIST-1e提供一個較為安全的內部環境。

04火星的大發現

6月份,好奇號在30億年高齡,臨近表面的沉積岩中發現了“打不死”的含有氫和碳等元素的有機分子。除此之外,好奇號在大氣層中還發現了周年性甲烷釋放現象。過去科學家只是在大氣層看到大規模無規律的噴流,在Gale火山口中周年性(夏季高峰期,冬季谷底期)的低水準甲烷波動屬於首次看到。水與岩石的化學作用可能是原因之一,但甲烷來源並沒有辦法確定。科學家們試圖從更大的尺度發現這種現象,以及看看這些甲烷存在多久了。

然而,這並不意味著找到了生命,有機分子雖然可能與生命有關,但它也可以由非生物過程產生。這次關於有機分子的發現,更大的意義可能在於為火星環境條件和演化過程提供線索:早期太陽系遠沒有現在這麽平靜,大量的有機複合物被“潑”到了火星。這次的新發現告訴我們,火星環境並沒有惡劣到把它們全部摧毀,生命誕生的條件可能已經維持了30多億年了。當然,我們不能確定過去的有機物和現在發現的是否相同,時間一長,有機物結構可能會發生改變。

05沙塵暴在火星

6月6日,火星沙塵暴又一次來襲,並在6月10日變得更強。火星車機遇號所在的Perseverance Valley,天越來越黑,塵埃充斥了天空,使得大氣透明度不斷下降,氣象變得極端寒冷,再也沒有陽光。機遇號由於太陽能供電而面臨低電壓休眠的風險。NASA通過深空通訊網絡加強與機遇號的聯繫,同時,他們會持續監測機遇號的電量,確保它在工作。

科學家想要明白沙塵暴究竟怎麽形成的。兩次沙塵暴均發生在南半球夏季,暖陽加熱塵埃,使它們升入高空,同時也形成了風。風攜帶更多的塵埃,於是形成了一個反饋循環。但循環的機制目前仍不清楚。它們突然出現,經常會持續幾周到幾月。

06穿越星際的信使

2018年7月,IceCube中微子天文台發現了300TeV高能中微子,通過NASA費米望遠鏡等觀測設備的定位發現37億光年外的耀變體TXS 0506+56與發現的高能中微子同源,找到了耀變體中央超大品質黑洞發射中微子的證據。多信使天文學的魅力由此體現,這也是人類認定過的最遠的中微子,同時也是第一次確認探測到了銀河系之外來源以及能被確認歸因到某個宇宙發射源的中微子。

多信使天文學指,除通過光學望遠鏡、射電望遠鏡捕捉到的光子信使來得到宇宙資訊以外,還可以通過宇宙射線中的高能粒子,以及引力波(時空漣漪)等其他信使來觀測宇宙。引力波也被Science雜誌提名為2016年年度重大突破。

中微子被稱為幽靈粒子,微小、幾乎沒有品質、極難探測。此次人類通過中微子和其他信使的聯合探測找到光學對應體,也讓它成為了“多信使”中的新晉成員。

IceCube的發現也被Science提名為2018年年度重大突破。

07南極地下湖

7月25日,一個意大利團隊宣布在火星上名為Planum Australe地區20KM長區域發現了液態湖,湖位於火星表面下1.5KM左右,至少1M深,如果被證實,它會成為在紅色行星上第一個被探測到的液態水體。

通過火星快車發射的低頻電磁脈衝發現,在Planum Australe地區的一定區域存在著液態物質,分布直線距離大約20KM,並且深度為1.5KM左右;通過探測器測出的相對介電常數,人們認為這種液態物質的介電常數與格林蘭島冰下湖泊類似;通過對南極溫度和水體性質的分析,湖水中的鹽分必須極高,否則會結冰,同時可能含有大量火星岩石中的鎂鹽等礦物質。因此,判斷這片區域存在著液態水湖。

液態水湖的發現也讓人類再一次發出疑問:火星上是否存在生命?雖然水湖的條件對地球而言相對極端,但是在地球上的極端環境同樣有生命痕跡。我們不能確定水湖內部是否有生命,但如果有生命,也許會打破人們的認知。

08飛向太陽

8月11日,帕克號探測器發射升空。作為人類歷史上第一個“日冕探測器”,帕克號將穿過距離太陽650萬公里的地方,第一次真正意義上觸碰太陽。它的探索目標在於研究熱量和能量如何在日冕區域流動,以及太陽風的起源和活躍太陽粒子的加速機制,比如比如為什麽太陽風中的粒子能被加速的如此快,甚至可以直接衝擊地球磁場?為什麽太陽日冕區域的溫度要比太陽內部區域還要更高?

為了抵禦太陽1400度的高溫,科學家們給“帕克號”設計了一套超級裝甲用於抵禦高溫。他們做出了一個三明治隔熱裝置。上下兩塊“麵包”是直徑8英尺,由過熱的碳-碳複合物組成的擋板,中間的“餡料”則是很輕的11.43CM厚的碳泡沫核心。隔熱裝置僅有160磅重,卻能承受1371度的高溫。

同時,從地球發出的信號需要8分鐘才能到達太陽,這意味著一旦出現差錯,它極有可能葬身火海。為了更好保護帕克號,帕克號在設計之初就有了自我保護系統,很多傳感器分布在隔熱罩陰影的邊緣,如果任一個感受到陽光,中央電腦便會收到提醒並調整帕克號方位,以確保安全。

12月,帕克號已經完成了與太陽的第一次近距離飛躍,僅有0.25天文部門。傳回的圖片可以清晰看到太陽內部的兩束噴流細節。後續研究帶來的數據毫無疑問將會加深我們對於太陽的理解。

09卡西尼的遺產

1997年10月15日,卡西尼號離開地球,帶著人類的期冀開啟了探測土星的旅程。在環繞土星13年後,於2017年9月15日,完成了自己的Grand Finale:即為了保護可能有潛在宜居性的衛星,選擇墜入土星大氣層。

西尼號科學家Spiker這樣說道:“人類需要對卡西尼號13年來收集的數據進行一次全面的梳理,從而獲得一個相對完整連貫的土星圖景。但實際上,我們已經迫不及待想知道卡西尼號最後都發現了什麽。”

從卡西尼號最終得到的數據中,科學家們知道了土星大氣層與土星環的成分,土星磁場磁赤道的有關數據,土星的質子異塵餘生帶,並且發現土星竟然下著“土星環雨”。這些發現出乎了科學家的意料,並且讓我們對於土星了解更多,比如土星和土星衛星的形成和演化。

可以預見的是,未來我們將從卡西尼號得到的數據中發現更多未知,作為它最後的Grand Finale還遠未結束。

10幽靈行星?

科學家發現了一顆新的矮行星,編號為2015 TG387。它的軌道超出了冥王星,並從未接近過離太陽65天文部門的地方。它的軌道為高度扁平的橢圓,最遠距離距太陽2300天文部門至多,並與常被提及但從未證實的第九大行星一致。同時,它和太陽系其他行星均沒有引力互動,隻與太陽有聯繫。

11黎明號與開普勒望遠鏡退休

開普勒號:

價值6.92億美元的開普勒望遠鏡於2009年發射。它搭載1.4米的鏡子和9500萬像素的相機,在當時是太空中最大的望遠鏡。它注視著同一片天區的同時也在監視15萬恆星的亮度。目前為止,它已經捕捉到了大約2650顆已經被證實的地外行星,還有3000多顆待證實:其中有30顆岩類行星,它們的尺寸小於地球的兩倍,並且軌道都位於宜居帶內,意味著行星上可能存在液態水。

2018年11月,它的指向變得不穩定,這意味著燃料供應不足。NASA的項目科學家Jessie Dotson說:當任務團隊注意到燃料不足的重要信號時,觀測仍在進行,但最後可能隨時停止,連警告都來不及發出。“唯一知道它是否耗盡燃料的方式就是一直看著它,這樣的話,開普勒停止工作,我們也就知道了。”10月31日左右,開普勒號停止工作,一代傳奇就此落幕。

黎明號:

在環繞小行星帶的2個最大的成員——灶神星和谷神星旅行了11年後,NASA分析,黎明號探測器的推進燃料將在幾周後耗盡。10月31日左右,黎明號正式退休。

在2007發射的黎明號是NASA唯一能夠同時環繞2個行星天體的探測器——它獨具特色的高效離子推動器讓這成為可能。在2011年,探測器到達了雞蛋形的,直徑有600公里的灶神星,並在2015年最終到達谷神星前,環繞了灶神星一年。

黎明號幫助科學家推測谷神星的形成過程,並且注意到谷神星曾經地理活動活躍的標記:這個地方有4km,外形像火山,向外滲著像岩漿一樣的水,鹽,還有其他的礦物質。一系列的探究結果已經讓谷神星成為進一步探索的最佳候選者。

12太陽系內的最遠天體

12月17日,天文學家們發現了一個十分遙遠的天體,處在太陽系內,但與太陽的距離超過日地距離的100倍。它的暫時編號為2018 VG18,昵稱為Farout。它是太陽系內發現的最遙遠的天體,離我們120天文部門。

它由正在尋找隱秘的“第九大行星”的團隊發現,“第九大行星”被認為在太陽系最遠的地方,它的品質會影響遙遠行星,如Farout的軌道。同樣的,由於Farout太過遙遠,並且移動較任何已經觀測到的太陽系天體都要緩慢,所以其軌道還未被確定(可能還需幾年),因此人們並不知道它的軌道是否收到“第九大行星”的影響。

Credit: Roberto Molar Candanosa/Carnegie Institution for Science.

13洞察號:我來聽火星的“風”

NASA的洞察號著陸器已經在火星表面部署完第一個設備。12月19日,這個靜止不動的著陸器使用機械臂來部署內部結構地震實驗儀(SEIS, Seismic Experiment for Interior Structure),這也標誌著人類第一次將地震儀放置在另一顆行星的表面。這是任務的一大裡程碑,完成的時間也遠早於預訂計劃。洞察號項目主管Tom Hoffman說,地震儀的安裝完畢是一個最佳的聖誕禮物。

洞察號於11月26日在火星著陸,在檢查周圍環境以後,它找到最佳位置放置地震儀,並將於明年放置了另一個儀器:熱流和物理性質探測器(HP3,Heat Flow and Physical Properties Package)。

距離得到有用的數據還有一段時間,科學家需要調節SEIS到最小噪聲,明年1月,他們將把熱保護罩和風罩蓋在地震儀上。地震儀將帶我們走向火星深處,聆聽火震,並且分析穿越火星的地震波。這些數據將為我們展現火星內部結構。同時,從洞察號攜帶的其它儀器,如旋轉和內部結構探測儀(RISE, Rotation and Interior Structure Experiment)得到的數據,將會和其他火星著陸器、探測器數據結合起來,嘗試計算火星地幔和地核的大小和密度。

洞察號計劃在火星呆709個火星日,約728天。

14嫦娥四號一飛衝天

12月8日2時23分,在西昌衛星發射中心,長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器,開啟了月球探測的新旅程。

嫦娥四號探測器後續將經歷地月轉移、近月製動、環月飛行,最終實現人類首次月球背面軟著陸,開展月球背面就位探測及巡視探測,並通過已在使命軌道運行的“鵲橋”中繼星,實現月球背面與地球之間的中繼通信。

嫦娥四號的科學任務主要是開展月球背面低頻射電天文觀測與研究;開展月球背面巡視區形貌、礦物組份及月表淺層結構探測與研究;試驗性開展月球表面中子異塵餘生劑量、中性原子等月球環境探測研究。(取材:新華社相關報)

最後,感謝大家一直以來的陪伴,銀河旅遊局,星光常在~~

『美好的文字,分享給重要的人』

THE END

獲得更多的PTT最新消息
按讚加入粉絲團