朱诺号探测器捕捉到木卫一上两股活跃的火山羽流

朱诺号探测器捕捉到木卫一上两股活跃的火山羽流 2月3日，NASA的朱诺号宇宙飞船捕捉到木星卫星木卫二上两股火山羽流的图像，这可能表明来自一座火山的两个喷口或两座独立火山的活动。朱诺号团队计划将这一事件与之前任务的数据结合起来进行分析，以加深我们对木卫一火山动态的了解。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, AndreaLuck © CC BY这一发现开辟了新的分析途径，因为朱诺号团队计划将这些观测数据与朱诺号和以前的任务收集的其他数据进行比较，以加深我们对木卫一火山性质的了解。图为2016年7月4日，NASA的"朱诺"号宇宙飞船在经过近5年、超过17亿英里的飞行后进入木星轨道。图片来源：NASA/JPL/SwRI朱诺号宇宙飞船于 2011 年 8 月 5 日发射升空，开始了探索太阳系最大行星木星的任务。朱诺号的目标是多方面的，旨在揭开木星大气层、磁环境和结构的秘密。科学家们希望通过研究木星，深入了解太阳系的形成过程，了解气态巨行星是如何形成的，以及这些大质量行星在构建行星系统中发挥的作用。经过近五年的旅程，朱诺号于2016年7月4日进入木星轨道，此后一直在对木星及其卫星进行近距离观测。朱诺号的一整套科学仪器，包括一台彩色可见光相机"朱诺相机"（JunoCam），提供了前所未有的木星大气层观测视角和木卫一等卫星的详细图像。这幅揭示了木卫三北极地区的图像是由美国宇航局的朱诺号于2023年10月15日拍摄的。图像上半部分昼夜分界线附近可见的三座山峰是由飞船的朱诺相机首次观测到的。图片来源：图片数据：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, 图像处理：Ted Stryk木卫一是太阳系中火山活动最活跃的卫星，自 1979 年旅行者号宇宙飞船首次揭示其火山性质以来，这一殊荣就一直吸引着科学家。这颗木星最内侧的卫星比地球的卫星略大，与木星及其他大型卫星之间存在着强烈的引力相互作用。这些相互作用产生的潮汐热是木卫二地质活动的原因，包括它的数百座火山，其中一些火山将硫磺和二氧化硫气体和尘埃喷射到太空中。木卫二上的火山活动不断重塑其表面，使其成为了解地外火山活动的主要研究对象。朱诺号的朱诺相机（JunoCam）对木卫一火山羽流的观测为我们了解木卫一的火山动态提供了重要证据。这些火山羽流可以上升到木卫二表面上方数百公里处，壮观地展示了地球之外的自然力量。对这些羽流的分析，结合"朱诺"号和以往任务收集的其他数据，有可能揭示木卫二火山活动的驱动机制、内部组成以及木卫二的活动如何影响木卫三系统的新见解。这一发现强调了持续探索和研究太阳系天体的重要性。随着"朱诺"号飞行任务继续探索木星及其卫星，它的发现，如木卫一上的火山羽流，不仅增进了我们对宇宙的了解，还激励着未来的飞行任务进一步探索这些遥远的世界。通过"朱诺"号的镜头，我们对太阳系有了更全面的了解，提醒我们注意太空的动态和不断变化的性质。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

新型望远镜技术揭示木卫一的火山表面 比以往任何时候都更清晰

新型望远镜技术揭示木卫一的火山表面 比以往任何时候都更清晰 木星卫星木卫一，2024 年 1 月 10 日由 SHARK-VIS 拍摄。这是迄今为止地球望远镜获得的分辨率最高的木卫一图像。该图像结合了红外线、红色和黄色三个光谱带，突出显示了围绕佩莱火山（在月球中心下方和右侧）的红色环和围绕佩莱火山右侧的皮兰帕特拉火山（Pillan Patera）的白色环。图片来源：INAF/大型双筒望远镜天文台/乔治亚州立大学；SHARK-VIS/F.Pedichini 的 IRV 波段观测；D. 处理。Pedichini; processing by D. Hope, S. Jefferies, G. Li Causi这些观测结果得益于一种被称为"SHARK-VIS"的新型高对比度光学成像仪器，以及该望远镜的自适应光学系统，该系统可以补偿大气湍流造成的模糊。这些图像将发表在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）杂志上，揭示了直径小至 50 英里的地表特征，到目前为止，只有飞往木星的航天器才能达到这种空间分辨率。据研究小组称，这相当于从 100 英里外拍摄了一张一角硬币大小物体的照片。通过SHARK-VIS，研究人员确定了木卫一最突出的火山之一佩莱火山周围的一次重大复燃事件。据论文的第一作者艾尔-康拉德（Al Conrad）称，木卫一是太阳系中火山最活跃的天体，其火山爆发使地球上同时代的火山相形见绌。大型双筒望远镜干涉仪（LBTI）是一种地面仪器，它将亚利桑那州格雷厄姆山上的两台 8 米级望远镜连接起来，形成世界上最大的单筒望远镜。该干涉仪旨在探测和研究太阳系外的恒星和行星。图片来源：NASA/JPL-Caltech美国国家航空航天局/JPL-加州理工学院大型双筒望远镜天文台的助理科学家康拉德说："因此，木卫一提供了一个独特的机会，让我们了解在遥远的过去曾帮助塑造地球和月球表面的强大喷发。大型双筒望远镜是亚利桑那大学斯图尔特天文台下属的格雷厄姆山国际天文台的一部分。"康拉德补充说，像这样的研究将有助于研究人员理解为什么太阳系中的一些世界有火山，而另一些则没有。有朝一日，它们还可能揭示附近恒星周围系外行星系统中的火山世界。木卫一比地球的卫星略大，是木星伽利略卫星中最内侧的一颗，除木卫一外，还有木卫二、木卫三和木卫四。由于木卫三、木卫二和木卫一之间的引力"拉锯战"，木卫一不断受到挤压，导致其内部摩擦生热这被认为是木卫一持续而广泛的火山活动的原因。通过监测木卫一表面的喷发，科学家们希望深入了解月球表面下物质的热驱动运动、内部结构，并最终了解造成木卫一强烈火山活动的潮汐加热机制。木卫一地壳的横截面，描述了科学家目前对雕刻月球表面和产生月球大气层的地质和化学过程的了解。左侧是类似佩雷熔岩湖产生的硫磺羽流和红环。冰冷岩石圈中的断层是富含硫的硅酸盐岩浆到达地表的通道。木卫一的内部因木星及其两颗卫星木卫二和木卫三的引力牵引摩擦而发热，产生熔融岩浆。资料来源：de Pater 等人，2021 年，《年度评论》，根据 Doug Beckner、James Tuttle Keane 和 Ashley Davies 的图表绘制木卫一的火山活动最早是在 1979 年被发现的，当时美国宇航局旅行者号任务的工程师琳达-莫拉比托（Linda Morabito）在旅行者号进行著名的外行星"大巡游"时拍摄的一幅图像中发现了喷发羽流。从那时起，人们通过太空望远镜和地球望远镜进行了无数次观测，记录了其躁动不安的特性。研究报告的合著者、美国宇航局喷气推进实验室（JPL）首席科学家阿什利-戴维斯（Ashley Davies）说，SHARK-VIS拍摄的新图像细节非常丰富，使研究小组能够确定一个重大的重现事件，即位于木卫一南半球靠近赤道的一座名为佩莱（Pele）的突出火山周围的羽流沉积物正在被邻近的一座火山皮兰帕特拉（Pillan Patera）的喷发沉积物所覆盖。美国国家航空航天局的伽利略号宇宙飞船在 1995 年至 2003 年期间探索木星系统时也观测到了类似的喷发序列。戴维斯说："我们将这些变化解释为源自皮兰帕特拉火山喷发的深色熔岩沉积物和白色二氧化硫沉积物，它们部分覆盖了佩蕾的红色富含硫磺的羽状沉积物。在SHARK-VIS之前，从地球上是不可能观测到这种重现事件的。"合著者、加州大学伯克利分校天文学名誉教授伊姆克-德-帕特解释说，虽然红外线望远镜图像可以探测到正在进行的火山喷发造成的热点，但它们还不够清晰，无法揭示表面细节，也无法明确确定火山喷发的位置。德-帕特说："像SHARK-VIS和LBT提供的可见光波长的更清晰图像，对于确定喷发位置和红外线无法探测到的表面变化（如新的羽流沉积）至关重要，"他补充说，可见光观测为研究人员解释红外线观测结果提供了重要的背景，包括来自目前正在木星轨道上运行的朱诺号等航天器的观测结果。SHARK-VIS由位于罗马天文台的意大利国家天体物理研究所建造，由首席研究员Fernando Pedichini领导的团队管理，项目经理Roberto Piazzesi提供协助。2023 年，该仪器与其配套的近红外仪器 SHARK-NIR 一起安装在天文台，以充分利用该望远镜出色的自适应光学系统。该仪器配备了一个快速、超低噪声相机，使其能够以"快速成像"模式观测天空，捕捉慢动作镜头，冻结大气湍流造成的光学变形，并将数据后处理到前所未有的清晰度。意大利国家天体物理研究所 SHARK-VIS 数据处理经理 Gianluca Li Causi 解释了其工作原理："我们在计算机上处理数据，以消除传感器电子足迹的任何痕迹。然后，我们挑选出最好的帧，并使用我们的同事、佐治亚州立大学的道格拉斯-霍普（Douglas Hope）和斯图尔特-杰弗里（Stuart Jefferies）开发的名为"克拉肯"（Kraken）的高效软件包将它们组合在一起。Kraken 使我们能够消除大气效应，以惊人的清晰度揭示木卫一"。SHARK-VIS 仪器科学家 Simone Antoniucci 说，他预计将对整个太阳系的天体进行新的观测。他说："SHARK-VIS的敏锐视觉特别适合观测许多太阳系天体的表面，不仅包括巨行星的卫星，还包括小行星。我们已经观测到了其中一些，目前正在分析数据，并计划观测更多。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

同位素分析揭示火星沉积物中有机物质的起源

同位素分析揭示火星沉积物中有机物质的起源 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 尽管火星呈现出一片荒芜、尘土飞扬的景象，至今没有任何生命迹象，但它的地质特征，如三角洲、湖床和河谷，强烈暗示着火星表面曾经水流充沛。为了探索这种可能性，科学家们对这些地貌附近保存的沉积物进行了研究。这些沉积物的成分蕴含着早期环境条件的线索、随着时间推移形成地球的过程，甚至是过去生命的潜在迹象。在其中一项分析中，好奇号漫游车从盖尔陨石坑收集的沉积物揭示了有机物。盖尔陨石坑被认为是大约38亿年前因小行星撞击而形成的一个古老湖泊。然而，与地球上的有机物相比，这种有机物的碳-13同位素（13C）含量明显低于碳-12同位素（12C）含量，这表明火星上有机物的形成过程与地球上不同。大气中有机物的来源表明，火星表面可能含有比先前预期更多的有机化合物。资料来源：东京工业大学现在，一项研究阐明了这一差异，发现大气中的二氧化碳（CO2）光解为一氧化碳（CO）并随后还原，导致有机物中13C含量减少。这项研究由东京工业大学的上野雄一郎教授和哥本哈根大学的马修-约翰逊教授领导，于2024年5月9日发表在《自然-地球科学》杂志上。"在测量13C和12C之间的稳定同位素比率时，火星有机物的13C丰度占组成它的碳的0.92%到0.99%。这与地球沉积有机物（约1.04%）和大气二氧化碳（约1.07%）相比是极低的，这两种物质都是生物残留物，与陨石中有机物（约1.05%）并不相似，"Ueno解释说。早期的火星大气富含二氧化碳，其中同时含有13C和12C同位素。研究人员在实验室实验中模拟了火星大气成分和温度的不同条件。他们发现，当12CO2暴露在太阳紫外线（UV）照射下时，会优先吸收UV辐射，导致其解离成13C含量低的CO，而留下富含13C的CO2。在火星和地球的高层大气中也能观察到这种同位素分馏（同位素分离）现象，来自太阳的紫外线照射导致二氧化碳解离成13C含量耗尽的一氧化碳。在还原的火星大气中，CO 转化为简单的有机化合物，如甲醛和羧酸。在火星早期，地表温度接近水的冰点，不超过 300 K（27°C），这些化合物可能溶解在水中并沉淀在沉积物中。通过模型计算，研究人员发现，在二氧化碳与一氧化碳比例为 90:10 的大气中，如果二氧化碳转化为一氧化碳的比例为 20%，则沉积有机物的δ13CVPDB值为 -135‰。此外，剩余的CO2将富含13C，δ13CVPDB 值为 +20‰。这些值与"好奇号"探测器分析的沉积物中的值以及从火星陨石中估算的值非常吻合。这一发现表明，大气过程而非生物过程是早期火星有机物形成的主要来源。"如果这项研究的估计是正确的，那么火星沉积物中可能存在意想不到的大量有机物质。这表明，未来对火星的探索可能会发现大量的有机物质，"Ueno 说。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

哈勃望远镜捕捉到了木星咆哮的风暴和布满火山的卫星木卫一

哈勃望远镜捕捉到了木星咆哮的风暴和布满火山的卫星木卫一 NASA 的哈勃太空望远镜于 2024 年 1 月 5 日至 6 日拍摄了木星的新图像，揭示了动态天气模式和大红斑和小红斑等著名风暴。这些观测是年度外行星大气遗产计划的一部分，该计划还强调了 艾奥的火山活动和表面特征。 图片来源：NASA、ESA、STScI、Amy Simon (NASA-GSFC)这些带是由不同纬度不同方向的空气以接近每小时 350 英里的速度流动而产生的。 大气层上升的浅色调区域称为区域。 空气降落的较暗区域称为带。 当这些相反的流动相互作用时，就会出现风暴和湍流。哈勃望远镜每年都以前所未有的清晰度追踪这些动态变化，并且总是有新的惊喜。 哈勃最新图像中看到的许多大型风暴和小型白云是木星大气层目前正在发生大量活动的证据。木星呈棕橙色、浅灰色、淡黄色和奶油色条纹。 许多大风暴和小白云点缀着这个星球。 最大的风暴“大红斑”是该视图左下三分之一处最明显的特征。 其右下角是一个较小的微红色反气旋“小红斑”。另一个小型红色反气旋出现在图像顶部中心附近。 在右图中心的右上方，一对风暴相邻出现：一个深红色的三角形气旋和一个微红色的反气旋。 图像的最左边缘是木星的小卫星木卫一。 木卫一表面的火山流出沉积物呈现出斑驳的橙色。 图片来源：NASA、ESA、艾米·西蒙 (NASA-GSFC)美国宇航局哈勃太空望远镜在 2024 年 1 月 5 日至 6 日拍摄的这些最新图像中重新审视了木星这颗巨大的带状行星，捕捉到了木星的两面。 哈勃望远镜每年都会根据外行星大气遗产计划（OPAL）监测木星和其他太阳系外行星。 这是因为这些大世界笼罩在狂风搅动的云雾之中，造成了千变万化的天气模式。[左图]经典的大红斑大到足以吞没地球，它在木星的大气层中显得尤为突出。 在它的右下角，纬度更南的地方，有一个有时被称为“小红斑”的特征。这种反气旋是 1998 年和 2000 年风暴合并的结果，它在 2006 年首次呈现红色，然后在随后的几年中恢复为浅米色。 今年又有点红了。 红色的来源尚不清楚，但可能涉及一系列化合物：硫、磷或有机材料。 小红斑保持在他们的车道上，但向相反的方向移动，大约每两年就会经过大红斑。 另一个小型红色反气旋出现在遥远的北方。[右图] – 风暴活动也出现在相反的半球。 一对风暴，一个深红色气旋和一个淡红色反气旋，在中心右侧相邻出现。 它们看起来那么红，乍一看，就像是木星剥了膝盖的皮。 这些风暴以相反的方向旋转，表明高压和低压系统的交替模式。 对于气旋来说，边缘有上升流，中间云层下降，导致大气雾霾消散。图片来源：NASA 戈达德太空飞行中心，首席制作人：Paul Morris风暴预计会相互反弹，因为它们相反的顺时针和逆时针旋转使它们相互排斥。 位于马里兰州格林贝尔特的 NASA 戈达德太空飞行中心的 OPAL 项目负责人艾米·西蒙 (Amy Simon) 表示：“许多大型风暴和小型白云是木星大气层中目前正在发生的大量活动的标志。”图像的左边缘是最里面的伽利略卫星木卫一太阳系中火山活动最活跃的天体，尽管它的尺寸很小（只比地球的月球稍大）。 哈勃解决了地表火山流出沉积物的问题。 哈勃对蓝色和紫色波长的敏感度清楚地揭示了有趣的表面特征。 1979年，美国宇航局航海者一号宇宙飞船发现了木卫一的披萨般的外观和火山活动，令行星科学家感到惊讶，因为它是一颗如此小的卫星。 哈勃望远镜接续了航海者号的使命，年复一年地关注着不安分的木卫一。这幅 12 幅哈勃太空望远镜图像于 2024 年 1 月 5 日至 6 日拍摄，展示了巨行星木星完整旋转的快照。 大红斑可以用来测量行星近10小时的真实自转速度。 最里面的伽利略卫星木卫一在几个画面中都可以看到，它的阴影穿过木星的云顶。 哈勃望远镜每年都会根据外行星大气遗产计划（OPAL）监测木星和其他太阳系外行星。 图片来源：艾米·西蒙（NASA-GSFC）哈勃太空望远镜已经运行了三十多年，并不断做出突破性的发现，塑造我们对宇宙的基本理解。 哈勃望远镜是 NASA 和 ESA（欧洲航天局）之间的国际合作项目。 美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理这架望远镜。 戈达德还与科罗拉多州丹佛市的洛克希德·马丁航天公司一起执行任务操作。 位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所 (STScI) 为 NASA 进行哈勃和韦伯科学操作。 STScI 由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为 NASA 运营。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

小变化，大影响：同位素研究有望改变二维半导体工程

小变化，大影响：同位素研究有望改变二维半导体工程 研究人员发现，改变单层二硫化钼半导体中钼的同位素质量，可以改变该层在光照下发出的光的颜色。这项研究揭示了同位素工程设计二维材料新技术的潜力。资料来源：Chris Rouleau/ORNL，美国能源部同位素是一种元素家族中的成员，它们的质子数相同，但中子数不同，因此质量也不同。同位素工程学传统上侧重于增强在三维（或三维）范围内具有统一特性的所谓块体材料。但由 ORNL 领导的新研究推进了同位素工程的前沿领域，即电流被限制在平面晶体内的二维（或二维）范围内，而且一层只有几个原子厚。二维材料前景广阔，因为它们的超薄特性可以实现对其电子特性的精确控制。ORNL科学家肖凯说："当我们在晶体中置换一种较重的钼同位素时，我们在单层二硫化钼的光电特性中观察到了令人惊讶的同位素效应，这种效应为设计用于微电子、太阳能电池、光电探测器甚至下一代计算技术的二维光电器件带来了机遇。"研究小组成员于一玲利用不同质量的钼原子，生长出了原子薄二硫化钼的同位素纯二维晶体。在光激发或光刺激下，于发现晶体发出的光的颜色发生了微小变化。肖说："出乎意料的是，钼原子较重的二硫化钼发出的光向光谱的红色端偏移得更远，这与人们对块状材料的预期偏移相反。红色偏移表明材料的电子结构或光学特性发生了变化。"肖和研究小组与中佛罗里达大学的理论家沃洛迪米尔-特科夫斯基（Volodymyr Turkowski）和塔拉特-拉赫曼（Talat Rahman）合作，发现声子（即晶体振动）一定会在这些超薄晶体的有限尺寸内以意想不到的方式散射激子（即光激发子）。他们发现这种散射如何使较重同位素的光带隙向光谱的红色端移动。"光带隙"是指材料吸收或发射光所需的最小能量。通过调整带隙，研究人员可以使半导体吸收或发射不同颜色的光，这种可调性对于设计新设备至关重要。ORNL 的 Alex Puretzky 描述了生长在基底上的不同晶体如何因基底的区域应变而导致发射颜色的微小变化。为了证明异常同位素效应，并测量其大小以便与理论预测进行比较，于培育了二硫化钼晶体，在一个晶体中含有两种钼同位素。肖说："我们的工作是史无前例的，因为我们合成了含有两种相同元素但质量不同的同位素的二维材料，并在单层晶体中以可控和渐进的方式横向连接了同位素。这使我们能够在二维材料中观察到光学特性的内在异常同位素效应，而不会受到不均匀样品的干扰。"研究结果表明，即使原子薄的二维半导体材料中同位素质量发生微小变化，也会影响光学和电子特性，这一发现为继续研究提供了重要依据。"以前，人们认为要制造光伏和光电探测器等设备，我们必须将两种不同的半导体材料结合起来，制造结来捕获激子并分离它们的电荷。但实际上，我们可以使用相同的材料，只需改变其同位素，就能制造出捕获激子的同位素结，"肖说。"这项研究还告诉我们，通过同位素工程，我们可以调整光学和电子特性，从而设计出新的应用。"在未来的实验中，肖和团队计划与高通量同位素反应堆和美国国家实验室同位素科学与工程局的专家合作。这些设施可以提供各种高浓缩同位素前驱体，用于生长不同的同位素纯二维材料。然后，研究小组可以进一步研究同位素对自旋特性的影响，以便将其应用于自旋电子学和量子发射。描述这项研究的论文发表在《科学进展》（Science Advances）上。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

朱诺号飞越图像显示木卫一被"朱庇特之光"照亮

朱诺号飞越图像显示木卫一被"朱庇特之光"照亮 从朱诺号看到的木卫一，左侧有 "木星光"照明 美国国家航空航天局/JPL-加州理工学院/SwRI/MSSS当机器人朱诺号轨道飞行器在12月飞越木卫一时，这是自20多年前伽利略飞行任务以来距离月球最近的一次飞越。这也标志着摄影能力的飞跃，当然这要归功于它的朱诺相机（JunoCam），它可以在4300公里（2700英里）的距离上达到15公里/像素（9.3英里/像素）的分辨率。当"朱诺"号飞越木卫二南半球时，"JunoCam"发回了木卫二许多特征的高分辨率图像，包括向太空喷出硫磺云的活火山。然而，最新处理的图像展示了一个奇怪的现象。我们习惯于看到太空中的物体一面被太阳照得通明，另一面却漆黑一片。新的图像显示，木卫二的一面被太阳照得很亮，但夜晚的一面几乎同样明亮。这是因为明亮的一面被太阳照亮，而另一面则被"木星阳光"照亮即木星反射到木卫二上的阳光。在地球新月期间我们也能看到类似的情况。尽管月球应该完全处于黑暗之中，但实际上它被地球光照得非常暗。当出现新月时，月球上可以看到一个完整的地球，因此大量的阳光被反射到月球上在适当的条件下，足以在地球上看到被照亮的月球。而由于木星的直径是地球的 11 倍，木卫二从木星获得的光几乎和从太阳获得的一样多。 ... PC版： 手机版：