外行星卫星中的冰粒具有探测生命迹象的潜力

外行星卫星中的冰粒具有探测生命迹象的潜力 土星卫星土卫二的艺术家渲染图描绘了海底的热液活动和卫星冰壳上的裂缝,这些裂缝允许来自水内部的物质喷射到太空中。新的研究表明,为下一次任务准备的仪器可以在羽流中包含的单个冰粒中发现单细胞的痕迹。图片来源:NASA/JPL-Caltech第一作者、华盛顿大学地球与空间科学博士后研究员法比安-克伦纳(Fabian Klenner)说:"我们首次证明,即使是极小部分的细胞物质,也能通过航天器上的质谱仪识别出来。我们的结果让我们更有信心,利用即将到来的仪器,我们将能够探测到与地球上类似的生命形式,我们越来越相信这些生命形式可能存在于含有海洋的卫星上。"这张图片显示木卫二表面的红色条纹,木卫二是木星四颗大卫星中最小的一颗。即将执行的"欧罗巴号快船"(Europa Clipper)任务将派出仪器对这颗卫星进行调查。新的研究表明,下一次任务中的一个仪器可以在行星体内部喷射出的单个冰粒中发现单细胞的痕迹。资料来源:NASA/JPL/伽利略号这项开放存取的研究成果于3月22日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。该国际团队的其他作者来自英国开放大学、美国国家航空航天局喷气推进实验室、科罗拉多大学博尔德分校和莱比锡大学。科学进步与太空任务2017年结束的卡西尼号任务在土星卫星土卫二南极附近发现了平行裂缝。从这些裂缝中喷出的是含有气体和冰粒的羽流。美国国家航空航天局(NASA)的"欧罗巴号快船"(Europa Clipper)任务计划于10月发射,将携带更多仪器,对木星的一颗冰卫星欧罗巴进行更详细的探索。为了准备这次任务,研究人员正在研究新一代仪器可能会发现什么。直接模拟冰粒以每秒 4 至 6 公里的速度在太空中飞行并撞击观测仪器,在技术上是不可行的,因为实际的碰撞速度将是这样。相反,作者使用了一种实验装置,将一束细细的液态水送入真空,在真空中分解成水滴。然后,他们使用激光束激发液滴,并通过质谱分析来模拟太空探测器上的仪器所能探测到的情况。新发表的结果表明,计划在未来任务中使用的仪器,如欧罗巴号"快船"上的表面尘埃分析仪,可以从成千上万个冰粒中检测到一个冰粒中的细胞物质。左边的图画描绘了土卫二及其被冰覆盖的海洋,南极附近的裂缝据信可以穿透冰壳。中图显示了作者认为生命可以繁衍生息的地方:在水的顶部,像地球海洋一样的薄层(显示为黄色)。右图显示,随着气泡的上升和爆裂,细菌细胞可能会随水滴飞入太空,然后变成卡西尼号探测到的冰粒。图片来源:欧洲航天局发现生命的潜力这项研究的重点是阿拉斯加海域常见的一种细菌阿拉斯加鞘氨醇杆菌。虽然许多研究都使用大肠杆菌作为模式生物,但这种单细胞生物要小得多,生活在寒冷的环境中,并且可以在营养物质很少的情况下生存。所有这些都使它成为土星或木星冰卫星上潜在生命的更好候选者。克伦纳说:"它们非常小,因此从理论上讲,它们能够装入从像土卫二或欧罗巴这样的海洋世界中发射出来的冰粒中。"结果表明,这些仪器可以检测到单个冰粒中的这种细菌或部分细菌。不同的分子最终会进入不同的冰粒。新研究表明,对生物物质可能集中的单个冰粒进行分析,比对包含数十亿单个冰粒的更大样本进行平均分析更为成功。左图显示的是据信包裹土卫二的数公里厚的冰壳。填充裂缝的是咸水,其表面有一层薄薄的水层(橙色显示)。右图显示,随着气泡的上升和爆裂,它们与有机物质结合并被抛入喷雾中。图片来源:Postberg et al.由这些研究人员领导的一项最新研究显示,土卫二上存在磷酸盐的证据。现在看来,这个行星体含有能量、水、磷酸盐、其他盐类和碳基有机物,使其越来越有可能支持类似于地球上发现的生命形式。作者假设,如果细菌细胞像地球上的细菌细胞一样被脂膜包裹,那么它们也会在海洋表面形成一层皮肤。在地球上,海洋浮渣是形成海洋气味的海雾的重要组成部分。在冰冷的月球上,海洋与地表相连(例如,通过冰壳上的裂缝),外太空的真空会导致地表下的海洋沸腾。气泡穿过海洋上升,在地表爆裂,细胞物质融入羽流中的冰粒。克伦纳说:"我们在这里描述了一种貌似可行的方案,即细菌细胞如何在理论上融入冰物质中,这种冰物质是由土卫二或木卫二上的液态水形成的,然后被释放到太空中。"欧罗巴号上的表面尘埃分析仪将比以往任务中的仪器功率更大。这台仪器和未来的仪器还将首次能够探测带负电荷的离子,使其更适合探测脂肪酸和脂质。克伦纳说:"对我来说,寻找脂质或脂肪酸比寻找DNA的构建模块更令人兴奋,原因是脂肪酸似乎更稳定。"资深作者、柏林自由大学行星科学教授弗兰克-波斯特伯格(Frank Postberg)说:"有了合适的仪器,比如美国宇航局欧罗巴号'快船'太空探测器上的表面尘埃分析仪,在冰卫星上发现生命或生命痕迹可能比我们想象的要容易得多。当然,如果那里有生命存在,并且在乎被包裹在源自地下水库等环境的冰粒中的话。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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NASA欧罗巴快船任务有能力从单个细胞中探测到外星生命

NASA欧罗巴快船任务有能力从单个细胞中探测到外星生命 当你想到地球以外的生命可能首先出现在哪里时,你可能会认为是火星,或者是某个向我们传送信息的遥远系外行星。但令人惊讶的是,最有希望的地方似乎是我们太阳系中气态巨行星的冰卫星。土星的卫星土卫二(Enceladus)和木星的卫星木卫二(Europa)都被认为在其冰壳下含有全球性海洋,其条件和关键分子可以支持生命的存在。为了更好地了解木卫二的状况,美国宇航局将在今年晚些时候向其中一颗卫星派出一个任务。欧罗巴快船号航天器将围绕木卫二运行并对其进行分析,在距离木卫二表面25千米(16英里)的低空俯冲,绘制木卫二的构成和地质图,收集木卫二内部海洋的测量数据,甚至收集和分析可能以羽流形式喷出的冰粒和尘埃。不过,虽然它的设计初衷并不是猎杀生命,但一项新的研究表明,它是有能力发现外星生命的。由华盛顿大学和柏林自由大学的科学家领导的研究小组进行了一项实验,以了解欧罗巴快船的仪器能否探测到包裹在冰粒中的微生物。为了模拟宇宙飞船从欧罗巴羽流中收集数据时将经历的情况,研究人员向真空中发射了一束薄薄的液态水,然后用激光激发水滴,并用质谱仪对其进行分析,以找出其中的成分。代替外星人的是Sphingopyxis alaskensis,这是 一种常见的细菌,在寒冷、缺乏营养的环境中生长,比如阿拉斯加附近的海域。这类微生物被脂膜包裹,可以在海洋表面形成一层浮渣,最后随海雾飘散在空气中。如果木卫二的海洋中也存在类似的生命,那么它就有可能乘着这些冰粒进入太空,克利伯的质谱仪可以在太空中检测到它们带负电荷的脂肪酸和脂质。欧罗巴海洋表面的有机物质(橙色)如何通过空气传播并被欧罗巴快船的仪器探测到的示意图波斯特伯格等人(2018)/《自然》"我们在这里描述了一种看似可行的方案,即细菌细胞如何在理论上融入冰物质中,这种冰物质是由恩克拉多斯或木卫二上的液态水形成的,然后被排放到太空中,"该研究的第一作者法比安-克伦纳(Fabian Klenner)说。"对我来说,寻找脂质或脂肪酸比寻找DNA构件更令人兴奋,原因是脂肪酸似乎更稳定。"研究小组发现,该仪器可以检测到单个冰粒中小至一个细胞的生物样本。克伦纳说:"我们首次证明,即使是极小部分的细胞物质也能通过航天器上的质谱仪识别出来。我们的结果让我们更有信心,利用即将推出的仪器,我们将能够探测到与地球上类似的生命形式,我们越来越相信,这些生命形式可能存在于含有海洋的卫星上。"虽然我们对发现其他行星和卫星有可能支持生命的证据的故事几乎已经麻木了,但终于有一个可以探测到真正的外星生命(如果有的话)的故事还是非常令人兴奋的。我们将密切关注克利伯号于2030年抵达欧罗巴星时的情况。这项研究发表在《科学进展》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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系外行星K2-18b上发现生命的证据可信度有多高?专家的观点可能让人失望

系外行星K2-18b上发现生命的证据可信度有多高?专家的观点可能让人失望 艺术家描绘的海洋世界景观。资料来源:Shang-Min Tsai/UCRK2-18b上的生命证据2023 年,有诱人的报道称,在 K2-18b 行星的大气层中发现了一种生物特征气体,它似乎具备使生命成为可能的若干条件。许多系外行星,即围绕其他恒星运行的行星,都很难与地球相提并论。它们的温度、大气层和气候让人很难想象地球上会有生命存在。艺术家的概念图展示了根据科学数据绘制的系外行星K2-18 b的样子。资料来源:NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted(STScI)、Nikku Madhusudhan(IoA)K2-18b 上的独特条件然而,K2-18b却有些不同。"这颗行星获得的太阳辐射量几乎与地球相同。如果剔除大气这个因素,K2-18b的温度接近地球,这也是发现生命的理想环境,"UCR项目科学家、论文作者蔡尚民说。K2-18b的大气层主要是氢气,与我们以氮为主的大气层不同。但有人猜测K2-18b像地球一样拥有水海洋。这使得K2-18b有可能是一个"Hycean"世界,也就是氢大气和水海洋的结合体。去年,剑桥大学的一个研究小组利用 JWST 发现了 K2-18b 大气中的甲烷和二氧化碳其他元素可能指向生命迹象。蔡说:"就寻找生命而言,锦上添花的是,去年这些研究人员报告说,在该行星的大气层中初步探测到了二甲基硫化物,即DMS,它是由地球上的海洋浮游植物产生的。二甲基硫醚是地球上空气中硫的主要来源,可能在云的形成过程中发挥作用。"在这幅插图中,NASA 詹姆斯-韦伯太空望远镜上的多层遮阳板在天文台的蜂巢镜下伸展开来。图片来源:NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez检测 DMS 所面临的挑战由于望远镜的数据没有得出结论,加州大学洛杉矶分校的研究人员希望了解在距离地球约120光年的K2-18b上是否能积累足够的DMS,达到可探测的水平。对于如此遥远的行星,获取大气中化学物质的物理样本是不可能的。"韦伯望远镜发出的DMS信号并不强烈,在分析数据时仅以某些方式显示出来,"蔡说。"我们想知道,我们是否能确定这似乎是关于DMS的一个暗示"。根据考虑到 DMS 的物理和化学特性以及氢基大气的计算机模型,研究人员发现数据不太可能显示 DMS 的存在。蔡说:"信号与甲烷强烈重叠,我们认为从甲烷中挑出DMS超出了这台仪器的能力。"不过,研究人员认为,DMS 有可能积累到可检测到的水平。要做到这一点,浮游生物或其他生命形式必须产生比地球上多 20 倍的 DMS。加强检测技术由于系外行星距离地球遥远,探测系外行星上的生命是一项艰巨的任务。为了找到DMS,韦伯望远镜需要使用一种比去年使用的仪器更能探测大气中红外线波长的仪器。幸运的是,该望远镜将在今年晚些时候使用这种仪器,从而明确揭示K2-18b上是否存在DMS。"系外行星上的最佳生物特征可能与我们今天在地球上发现的最丰富的生物特征大不相同。在富含氢大气的行星上,我们可能更有可能发现由生命制造的二甲基亚砜,而不是像地球上那样由植物和细菌制造的氧气,"该研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校天体生物学家埃迪-施维特曼(Eddie Schwieterman)说。鉴于在遥远的行星上寻找生命迹象的复杂性,一些人对研究人员的持续动机表示怀疑。"我们为什么要继续探索宇宙,寻找生命迹象?想象一下,你在夜间露营时,听到了什么声音。你会本能地用光照一照,看看外面有什么。在某种程度上,这也是我们正在做的事情。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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外星大气层系外行星WASP-76b上探测到的"彩虹"会降下熔铁

外星大气层系外行星WASP-76b上探测到的"彩虹"会降下熔铁 每种光彩都是独一无二的,这取决于行星大气层的成分和照亮它的恒星发出的光的颜色。WASP-76(WASP-76b的"太阳")是一颗黄白色的主序星,就像我们的太阳一样,但不同的恒星会产生不同颜色和图案的光辉。图片来源:欧空局,由 ATG 根据欧空局合同完成。CC BY-SA 3.0 IGO, 已编辑如果系外行星所围绕的"太阳"恒星发出的光被由完全均匀物质组成的云层反射,就会出现类似彩虹的发光现象。如果这一假设得到证实,这将是在太阳系外首次发现这种现象。这项工作是与欧洲航天局(ESA)和伯尔尼大学(UNIBE)合作完成的,发表在《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)上。WASP-76b是一颗超热巨行星。它绕其主恒星运行的距离比水星绕太阳运行的距离近12倍,接收到的辐射是地球上太阳辐射的4000多倍。"系外行星被恒星的强烈辐射'膨胀'了。因此,虽然它的质量比我们的表兄弟木星小 10%,但它的体积却几乎是木星的两倍,"这项研究的共同作者、联合国大学理学院天文学系助理教授莫妮卡-伦德尔(Monika Lendl)解释说。在地球上形成岩石的元素熔化并蒸发,形成铁云,滴下熔融的铁雨。自2013年被发现以来,WASP-76b一直是天文学家密切关注的对象。一幅奇异的地狱图景已经出现。这颗行星的一侧始终面向恒星,温度高达2400摄氏度。在地球上会形成岩石的元素在这里熔化并蒸发,然后在温度稍低的夜间一侧凝结成铁云,滴下熔融的铁雨。最令天文学家不安的观测结果之一是行星两个终结点之间的不对称。终点线是将行星的白天和黑夜分隔开来的假想线。就 WASP-76b 而言,观测结果显示,与西侧的终结点相比,来自行星东侧终结点的光量有所增加。为了解开这个谜团,天文学家利用 CHEOPS 太空望远镜进行了不少于 23 次观测,历时三年。欧空局的这颗卫星由瑞士驾驶,其科学运营中心设在联合国大学天文学系,它观测到了这颗行星的多次二次食(当它从恒星后面经过时)和几条相位曲线(在这颗行星转一圈的过程中进行连续观测)。艺术家对 CHEOPS 的印象。图片来源:© ESA / ATG medialab将这些新数据与其他望远镜(TESS、哈勃和斯皮策)的数据相结合,天文学家们提出了一个令人惊讶的假设,来解释这颗行星东侧多余的光通量:"这种意想不到的发光可能是由一种强烈的、局部的和各向异性的反射引起的即一种取决于方向的反射我们称之为光辉。"葡萄牙西班牙天文科学研究所(Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço)的研究员、本研究的第一作者奥利维尔-德曼吉恩(Olivier Demangeon)解释说:"这种意想不到的光辉可能是由一种强烈的、局部的、各向异性的反射造成的,即一种取决于方向的反射。"光辉是地球上常见的现象。在金星上也观测到过这种现象。当光线被由完全均匀的水滴组成的云层反射时,就会产生类似彩虹的效果。在地球上,水滴是由水构成的,但在 WASP-76b 上,这些水滴的性质仍然是个谜。有可能是铁,因为在这颗行星极热的大气层中已经检测到了铁。在 WASP-76b 上探测到这种现象,在太阳系外尚属首次。在如此遥远的距离上找出其他同样重要的现象。"之所以在太阳系外从未观测到过这种光辉,是因为这种现象需要非常特殊的条件。首先,大气颗粒必须是几乎完美的球形,完全均匀,并且足够稳定,以便长时间观测。这些液滴必须被行星的主星直接照亮,而且观测者在这种情况下,CHEOPS必须处于正确的位置,"Olivier Demangeon 解释说。不过,还需要更多的数据来证实,WASP-76b东侧终结者上这一令人好奇的过量光是一种光辉。这种确认将证明存在由完美的球形液滴组成的云层,这些液滴至少已经存在了三年,或者正在不断地自我更新。要使这样的云层持续存在,大气层的温度也必须长期保持稳定这是对WASP-76b上可能发生的事情的一个引人入胜的详细了解。在如此遥远的距离上探测到如此微小的现象,将使科学家和工程师们能够发现其他同样重要的现象。例如,液态湖泊和海洋对星光的反射这是宜居性的一个必要条件。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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小行星龙宫曾经富含水日本研究团队在《自然通讯》上公布研究成果,通过对探测器“隼鸟2号”在小行星“龙宫”采集到的沙石等样本进行分析

小行星龙宫曾经富含水 日本研究团队在《自然通讯》上公布研究成果,通过对探测器“隼鸟2号”在小行星“龙宫”采集到的沙石等样本进行分析,发现了龙宫曾经富含水的证据。该团队还确认沙石中含有作为氨基酸来源的丙酮酸等共 84 种化学物质。研究有望为探明海洋和生命起源提供线索。“龙宫”位于“小行星带”中,在地球和火星的轨道附近绕行。小行星被认为保留了地球诞生前太阳系的化学组成,有说法认为它们是生命所必需的氨基酸和水等物质的供应来源。团队从在“龙宫”地表和地下采集到的沙石中提取了成分。由于接触水后形态会发生变化并分解的名为“丙二酸”的物质含量很低,因此得出结论认为“龙宫”上曾经存在大量的水。 via Solidot

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韦伯太空望远镜正在积极探索小型的、可能适合居住的系外行星

韦伯太空望远镜正在积极探索小型的、可能适合居住的系外行星 系外行星在我们的银河系中很常见,有些甚至在恒星的所谓宜居带中运行。美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯-韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)一直忙于观测其中几颗可能适宜居住的小行星,天文学家们现在正在努力分析韦伯的数据。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的两位韦伯项目科学家克尼科尔-科隆(Knicole Colón)博士和克里斯托弗-斯塔克(Christopher Stark)博士在这里为我们详细介绍研究这些其他世界所面临的挑战:定义潜在宜居行星"潜在宜居行星通常被定义为大小与地球相近、运行在恒星'宜居带'内的行星。我们目前知道大约有30颗行星可能是像地球一样的小型岩石行星,它们的轨道位于宜居带。然而,并不能保证在宜居带中运行的行星确实是宜居的(它可以支持生命),更不用说有人居住了(它目前支持生命)。在撰写本文时,已知的宜居和有人居住的行星只有一个地球!"这张信息图比较了银河系中三类恒星的特征:类似太阳的恒星被归类为G星;质量比太阳小、温度比太阳低的恒星是K矮星;而更暗、温度更低的恒星是偏红色的M矮星。每一类恒星的宜居带大小都不同。在太阳系中,宜居带从金星轨道外开始,几乎包括火星。资料来源:NASA、ESA 和 Z. Levy(STScI)观测系外行星大气层的挑战韦伯望远镜正在观测的潜在宜居世界都是凌日系外行星,这意味着它们的轨道几乎是边缘朝上的,因此它们会从宿主恒星的前方穿过。当行星从恒星前方经过时,韦伯就会利用这个方位进行透射光谱分析。通过这个方位,我们可以检查行星大气过滤后的星光,从而了解它们的化学成分。然而,小型岩质行星稀薄的大气层阻挡的星光量非常小,通常远小于 0.02%。仅仅探测这些小星球周围的大气层就非常具有挑战性。识别水蒸气的存在则更加困难,而水蒸气的存在可能会增加宜居的可能性。寻找生物特征(生物产生的气体)异常困难,但也是一项令人兴奋的工作。当系外行星直接从其宿主恒星和观测者之间穿过时,我们说这颗行星正在其宿主恒星前凌日。这次凌日会使恒星的光线变暗一定程度,如果系外行星有大气层的话,星光也会被大气层过滤掉。该动画展示了一颗行星以及在凌日过程中光照度的相应变化。资料来源:美国宇航局喷气推进实验室目前只有少数几个可能适合居住的小世界被认为可以通过韦伯天体进行大气表征,其中包括LHS 1140 b和TRAPPIST-1 e行星。检测生物特征的技术挑战最近的一些理论工作探索了超地球大小的行星LHS 1140 b大气层中气态分子的可探测性,凸显了在搜索生物特征方面的一些挑战。这项工作指出,在大气层清晰、无云的最佳情况下,该行星需要绕其主恒星运行大约 10-50 次,相当于韦伯望远镜 40-200 小时的观测时间,才能探测到潜在的生物特征,如氨、磷化氢、氯甲烷和氧化亚氮。类地行星大气层的模拟透射光谱显示了臭氧(O3)、水(H2O)、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)等分子吸收的太阳光波长。(请注意,在这张图上,Y 轴显示的是被类地行星大气层遮挡的光量,而不是穿过大气层的阳光亮度:亮度从下往上递减)。来自 Lisa Kaltenegger 和 Zifan Lin 2021 ApJL 909 的模型透射光谱。资料来源:NASA、ESA、Leah Hustak(STScI)系外行星观测时间表的复杂性如果行星的大气层是多云的,那么寻找生物特征可能需要比 50 次凌日观测更多的时间。众所周知,大多数小型系外行星都有云层或雾霾,这些云层或雾霾会减弱或掩盖正在搜索的信号。这些生物特征气体的大气信号也往往与其他预期的大气信号(如气态甲烷或二氧化碳)重叠,因此区分各种信号是另一项挑战。海洋行星:研究的新途径寻找生物特征的一个潜在途径是研究大洋行星,大洋行星是理论上的一类超地球大小的行星,具有相对稀薄的富氢大气层和大量的液态水海洋。根据韦伯天文台和其他天文台目前提供的数据,超级地球K2-18 b是潜在宜居大洋行星的候选者。最近发表的工作利用近红外探测器和近红外ISS探测到了K2-18 b大气中的甲烷和二氧化碳,但没有探测到水。这意味着K2-18 b是一个拥有液态水海洋的海洋世界的说法仍然是基于理论模型,还没有直接的观测证据。这项工作的作者还暗示,K2-18 b 的大气中可能存在潜在的生物特征二甲基硫醚,但潜在的二甲基硫醚信号太弱,目前的数据还无法对其进行确凿的探测。艺术家构想的詹姆斯-韦伯太空望远镜。图片来源:NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez海洋类行星的概念和研究都是非常新的,因此对液态水海洋情景(从而对宜居环境的潜力)的其他解释仍在探索之中。即将使用近红外天文望远镜和近红外成像仪进行的韦伯观测,将进一步揭示潜在的大洋行星K2-18 b的性质,以及其大气层中可能存在的二甲基硫化物。因此,我们还面临着一个新的挑战,那就是确定韦伯探测到的水蒸气是否真的来自行星的大气层,而不是其恒星。结论:系外行星研究的未来探测绕冷恒星运行的小型、可能适合居住的凌日行星大气中的生物特征是一项极具挑战性的工作,通常需要理想的条件(如无云大气)或假设早期地球环境(即与我们所知的现代地球不同),探测到的信号明显小于百万分之200,恒星运行良好,星斑中没有大量水蒸气,以及大量的望远镜时间才能达到足够的信噪比。同样重要的是要记住,以任何方式探测到单一生物特征都不构成发现生命。要在系外行星上发现生命,可能需要一大批明确检测到的生物特征、来自多个飞行任务和观测站的数据,以及广泛的大气建模工作,这一过程可能需要数年时间。韦伯的强大之处在于,它能够灵敏地探测到少数最有希望围绕冷恒星运行的潜在宜居行星的大气层,并开始确定其特征。韦伯特别有能力探测一系列对生命非常重要的分子,如水蒸气、甲烷和二氧化碳。我们的目标是尽可能多地了解可能适宜居住的世界,即使我们无法通过韦伯望远镜明确确定适宜居住的特征。韦伯观测结果与美国宇航局即将发射的南希-格雷斯-罗曼太空望远镜的系外行星研究相结合,最终将为未来的 宜居世界天文台奠定基础,该天文台将是美国宇航局首个专门用于直接成像和搜寻类太阳恒星周围类地行星上生命造成的化学痕迹的任务"。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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天文学家在系外行星WASP-76b上首次探测到了类似彩虹的光环

天文学家在系外行星WASP-76b上首次探测到了类似彩虹的光环 每种光彩都是独一无二的,这取决于行星大气层的成分和照亮它的恒星发出的光的颜色。WASP-76(WASP-76b的"太阳")是一颗黄白色的主序星,就像我们的太阳一样,但不同的恒星会产生不同颜色和图案的光辉。图片来源:欧空局,由 ATG 根据欧空局合同完成。CC BY-SA 3.0 IGO这种现象在地球上经常出现,但在另一颗行星金星上只发现过一次。如果得到证实,这第一颗太阳系外的光辉将揭示更多关于这颗令人费解的系外行星的本质,并为如何更好地了解陌生而遥远的世界带来令人兴奋的启示。在系外行星WASP-76b阳光下难以忍受的光和热与其黑暗面无尽的黑夜之间,可能存在着第一种太阳系外的"光彩"。这种效果类似于彩虹,当光线从一种由完全均匀但迄今未知的物质组成的云层上反射出来时,就会产生这种效果。葡萄牙天体物理学和空间科学研究所的天文学家、该研究的第一作者奥利维尔-德曼吉翁解释说:"在太阳系外从未见过光辉是有原因的它需要非常奇特的条件。首先需要大气粒子接近完美的球形,完全均匀且足够稳定,以便进行长时间观测。行星附近的恒星需要直接照射到它,而观测者Cheops的方位恰到好处。"2011 年 7 月 24 日在金星上看到的"光辉"的假彩合成图像。该图像由金星监测相机拍摄的紫外线、可见光和近红外波长的三幅图像组成。这些图像的拍摄间隔为 10 秒钟,由于航天器的运动,这些图像并没有完全重叠。从 6000 公里外的航天器上看到的光斑直径为 1200 公里。图片来源:ESA/MPS/DLR/IDA如果得到证实,这首缕系外行星的光辉将为进一步了解行星和形成它的恒星提供一个美丽的工具。研究系外行星的欧空局研究员马修-斯坦丁(Matthew Standing)解释说:"重要的是要记住我们正在目睹的令人难以置信的规模。WASP-76b在几百光年之外一颗炙热的气态巨行星上,很可能下着熔铁雨。尽管一片混乱,但我们似乎已经探测到了光辉的潜在迹象。这是一个非常微弱的信号。"这一结果展示了欧空局契奥普斯飞行任务在探测遥远世界上从未见过的微妙现象方面的威力。这幅插图显示了系外行星 WASP-76b 的夜景。这颗超高温巨型系外行星的白天温度高达 2400 摄氏度以上,足以使金属蒸发。强风将铁蒸气带到较冷的夜侧,在那里凝结成铁滴。在图像的左侧,我们看到了系外行星的傍晚边界,从白天过渡到夜晚。图片来源:ESO/M.KornmesserWASP-76b是一颗超热的类木星行星。虽然它的质量比我们的木星小10%,但体积却几乎是它的两倍。这颗系外行星紧紧地围绕着它的主恒星运行,其距离比焦黑的水星围绕太阳运行的距离还要近12倍,因此它被强烈的辐射"膨化"了。自2013年被发现以来,WASP-76b一直受到密切关注,并出现了一幅奇异的地狱图景。这颗行星的一面始终面向恒星,温度高达2400摄氏度。在这里,在地球上会形成岩石的元素会熔化并蒸发,只会在温度稍低的夜间一侧凝结,形成滴下熔铁雨的铁云。但是,WASP-76b的"肢体"当它从宿主恒星前方经过时看到的最外围区域存在明显的不对称,或者说"古怪",这让科学家们感到困惑。在这项揭示性研究中,还分析了来自欧空局和美国国家航空航天局不同任务的数据,包括TESS、哈勃和斯皮策,但当欧空局的"Cheops"和美国国家航空航天局的TESS合作时,荣耀现象的蛛丝马迹才开始显现。地球上空轨道上的 CHEOPS 的艺术印象。图中卫星的望远镜盖是关闭的。图片来源:ESA / ATG medialab当WASP-76b从它的类太阳恒星前方和周围经过时,Cheops对它进行了密集的监测。经过三年的 23 次观测,数据显示来自该行星东部"终结者"黑夜与白昼的交界处的光量出现了惊人的增长。这使得科学家们能够厘清并确定信号的来源。奥利维尔解释说:"这是第一次在系外行星的亮度(即其'相位曲线')上探测到如此剧烈的变化。这一发现让我们假设,这种意想不到的光芒可能是由一种强烈的、局部的和各向异性的(与方向有关的)反射造成的,这就是光辉效应"。虽然光晕效应会产生类似彩虹的图案,但两者并不相同。彩虹的形成是由于阳光穿过具有一定密度的介质,到达具有不同密度的介质例如从空气到水使其路径发生弯曲(折射)。不同波长的光线会发生不同程度的弯曲,从而使白光分成各种颜色,形成我们熟悉的彩虹圆弧。金星(左)和地球(右)上光辉现象的模拟视图,未考虑任何雾霾或背景云亮度的影响。当阳光照射到云滴上时,就会出现光晕现象,地球上的云滴是水滴,而金星上的云滴是硫酸滴。金星上的光彩与地球上的光彩在外观上的主要区别不在于成分,而在于颗粒大小。地球上的云滴直径通常在 10 到 40 千分之一毫米之间,而金星上云顶的云滴要小得多,直径通常不超过 2 千分之一毫米。正因为如此,彩色条纹之间的距离比在地球上要远。图片来源:C. Wilson/P.拉文而"光环"则是光线在狭窄的开口之间穿过时形成的,例如在云或雾中的水滴之间。同样,光的路径会发生弯曲(在这种情况下是衍射),通常会形成同心色环,光波之间的干涉会形成明暗相间的色环图案。光辉效应的证实意味着存在由完美球形液滴组成的云层,这种云层至少持续了三年,或者正在不断补充。要想让这种云持续存在,大气层的温度也需要长期保持稳定这将是对 WASP-76b 可能发生的事情的一个引人入胜的详细了解。重要的是,能够在如此遥远的地方探测到如此微小的奇迹,将教会科学家和工程师如何探测其他难以观测但却至关重要的现象。例如,液态湖泊和海洋反射的阳光这是宜居性的一个必要条件。欧空局即将进行的阿里尔飞行任务的项目科学家特雷莎-吕夫廷格解释说:"要最终确定这种引人入胜的'额外光线'是一种罕见的光彩,还需要进一步的证明。NASA/ESA/CSA詹姆斯-韦伯太空望远镜上搭载的NIRSPEC仪器进行的后续观测就可以做到这一点。欧空局即将执行的阿里尔任务也可以证明它的存在。我们甚至可以发现其他系外行星闪耀着更多绚丽的色彩。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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