研究火星地貌结构中的碎屑流后 天文学家在对火星液态水的存在有了新见解

研究火星地貌结构中的碎屑流后 天文学家在对火星液态水的存在有了新见解 "火星大气中 95% 都是二氧化碳，"Lonneke Roelofs 解释说。"在冬天，气温会降到零下120摄氏度以下，这足以让大气中的二氧化碳结冰"。在冷冻过程中，二氧化碳气体 可以直接变成二氧化碳冰 ，而跳过液相。这个过程类似于地球上的霜冻，水蒸气形成冰晶，给大地铺上一层白色的薄膜。春季气温较高，加上火星大气稀薄，二氧化碳冰会直接蒸发回气体，再次跳过液相。火星上沟壑地貌的卫星图像，由火星勘测轨道飞行器上的 HiRISE（高分辨率成像实验）相机拍摄。沟壑两侧可见白色的二氧化碳冰。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院/亚利桑那州立大学"我们称之为'升华'。由于火星气压低，这个过程极具爆炸性。产生的气压将沉积物颗粒推开，导致物质流动，类似于地球上山区的碎屑流。即使在没有水的情况下，这些流动也能重塑火星地貌，我的研究结果表明，火星上存在生命的几率比以前想象的要小。"长期以来，科学家们一直假设二氧化碳冰 可能是这些火星地貌结构背后的驱动力。"但这些假设主要基于模型或卫星研究，"Roelofs 解释说。"通过在所谓的'火星舱'中进行实验，我们能够模拟火星条件下的这一过程。利用这种专门的实验设备，我们可以直接亲眼研究这一过程。我们甚至观察到，在火星条件下，由二氧化碳冰驱动的碎屑流的流动效率与地球上由水驱动的碎屑流一样高"。Lonneke Roelofs 在英国米尔顿凯恩斯开放大学的火星舱旁。图片来源：乌得勒支大学"我们确信火星表面曾经有水。这项研究并不能证明这一点，"Roelofs说。"但是，生命的出现很可能需要一个存在液态水的漫长时期。以前，我们认为这些地貌结构是由水驱动的碎屑流形成的，因为它们与地球上的碎屑流系统相似。我的研究现在表明，除了以水为动力的碎屑流之外，冰冻二氧化碳的升华也可以成为这些火星沟壑地貌形成背后的驱动力。这将火星上水的存在推向了更久远的过去，使得火星上出现生命的几率变小。这使得我们比想象中更加独特。"但是，是什么让人们对 3.3 亿公里外的风景感兴趣呢？"火星是我们最近的邻居。它是唯一一颗接近太阳系'绿色区域'的岩石行星。该区域距离太阳足够远，可以存在液态水，这是生命存在的先决条件。因此，我们有可能在火星上找到关于生命如何发展的答案，包括潜在的地外生命。"此外，研究其他星球上景观结构的形成是我们跳出地球环境的一种方式。你可以提出不同的问题，从而对地球上的过程有新的认识。例如，我们在地球上也能观察到火山周围火成碎屑流中气体驱动的碎屑流过程。因此，这项研究有助于更好地了解陆地火山灾害。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

美国国家航空航天局邀请您不出地球体验火星生活

美国国家航空航天局邀请您不出地球体验火星生活 火星沙丘阿尔法概念渲染图： 火星上的可视化 来源：ICON每次CHAPEA任务都会有一个由四人组成的志愿机组人员在休斯顿美国宇航局约翰逊航天中心的一个1700平方英尺的3D打印栖息地内生活和工作。这个名为"火星沙丘阿尔法"（Mars Dune Alpha）的栖息地模拟了在火星上执行任务所面临的挑战，包括资源限制、设备故障、通信延迟和其他环境压力。机组人员的任务包括模拟太空行走、机器人操作、栖息地维护、锻炼和作物生长。NASA 正在寻找身体健康、积极进取的美国公民或永久居民，他们不吸烟，年龄在 30-55 岁之间，精通英语，以便船员与任务控制中心进行有效沟通。申请者应强烈渴望独特、有意义的冒险，并有兴趣为美国国家航空航天局准备人类首次火星之旅的工作做出贡献。申请截止日期为 4 月 2 日星期二。招募官网地址： Valcarcel宇航员选拔将遵循NASA对宇航员候选人申请的其他标准。要求申请者拥有认可机构颁发的工程、数学或生物、物理或计算机科学等 STEM 领域的硕士学位，并至少有两年的 STEM 专业经验或至少一千小时的飞机驾驶经验。完成两年科学、技术、工程和数学博士课程、医学学位或试飞员课程的候选人也会被考虑。具有四年专业经验、完成军官培训或获得科学、技术、工程和数学领域理学学士学位的申请者也会被考虑。参加任务可获得报酬。更多信息将在候选人筛选过程中提供。美国国家航空航天局（NASA）致力于通过"阿耳特弥斯"（Artemis）计划在月球上建立长期的科学发现和探索存在，CHAPEA任务提供了重要的科学数据，以验证系统并为未来的红色星球任务开发解决方案。第一批CHAPEA机组人员为期一年的任务已经过半，NASA正在利用模拟任务中获得的研究成果，帮助为火星探险期间的机组人员健康和性能支持提供信息。在美国国家航空航天局的"阿耳特弥斯"计划中，该局将为在月球进行长期科学探索奠定基础，让第一位女性、第一位有色人种和第一位国际伙伴宇航员登陆月球表面，并为人类火星探险做好准备。 ... PC版： 手机版：

氧气瓶颈：如果外星世界氧气水平不超过18% 那么将无法孕育文明

氧气瓶颈：如果外星世界氧气水平不超过18% 那么将无法孕育文明 但是，事实如你所见，我们至今没有遇见外星文明，甚至连任何外星文明发送的信息都没有收到。大过滤器示意图一些聪明的大脑就此提出了“大过滤器”理论，认为生命的发展会像通过一个个过滤器一样逐渐被淘汰，从而无法发展出星际文明，甚至连科技文明都无法到达。人类非常幸运，我们发展出科技文明，我们可以向宇宙发射电磁波，如果存在和我们一样幸运的文明，它们可能会在以后接收到我们的信息。最近发表在《自然天文学》杂志上一篇文章指出，我们能够发展出科技并发送电磁波的一个最关键的因素地球氧气水平足够高。这篇文章的作者罗马托尔维加托大学的天文学家阿梅迪奥·巴尔比和罗切斯特大学的亚当·弗兰克把这个称之为“氧气瓶颈”。他们认为，高氧气水平可能就是文明发展到技术文明的“大过滤器”，我们人类幸运地通过了这个大过滤器，而其它星球的早期文明可能并没有那么幸运，它们星球出于各种原因没有足够氧气，所以它们永远没法发展出能够发送电磁波的技术。那么有趣的问题是，为什么氧气水平是科技文明的关键呢，其它化学物质难道没法替代氧气吗？为什么氧气是发展科技的关键？其实这两位作者的想法非常简单，就是想要拥有制造先进设备的技术，你需要能够提高用于制造该设备材料的温度。比如，你想建造射电望远镜之类的东西，你不仅需要从地下提取一堆铁、镍、铜和其他原材料，然后你还必须加热这些材料，冶炼它们、重塑它们。一个年轻的智慧生命凭什么了解要去加热这些材料以改变它们呢？人类历史给出了答案就是使用火或者燃烧。学会利用燃烧无疑是人类质的突破，这对我们智力的发展都有极大的影响，但更重要的是我们依赖火才攀登上技术复杂性的阶梯。人类祖先可能在200万年前就开始普遍使用火，之后人类用火来热处理燧石或黑曜石，让石器变得更加实用，不过从火的使用到学会处理工具，人类花了很长时间。人类之所以有机会玩火，当然是因为地球大气层中有氧气的存在。但你可能会问，燃烧又不是必须要氧气参与，凭什么地球因为氧气的燃烧有了人类的科技文明，其它星球也必须如此？众所周知，燃烧需要燃料和氧化剂，只要提供初始的热量，燃烧反应就开始放出热量，直至燃料或氧化剂耗尽。燃烧本质其实是将电子快速从燃料转移到氧化剂上，氧气就是我们常规的燃烧中氧化剂，它的工作则就是接受来自燃料的电子。在元素周期表中，有许多元素可以取代氧气的工作，但是很少有比氧气更强的或者说更能接收燃料的电子的，氧气是强氧化剂。然而，氧气一切又刚刚好，它不会太猛烈。那些比它强的氧化剂，比如氟，它们因为太过于强，几乎可以充当一切燃料的氧化剂，只要给它一点初始能量输入，它会燃烧一切包括你想要淬炼的材料，甚至不用初始能量的输入，它都会有很强的腐蚀性。这项研究的作者表示，没有任何的氧化剂比氧气更好的，它是元素周期表中能找到的最完美的氧化剂。那么，还有一个问题，多少氧气浓度才有机会孕育出科技文明呢？这篇文章给出的答案是，如果与地球的大气压相当，那么18%是最低阈值，低于这个氧气含量将无法孕育出科技文明。至于为什么是这个值，其实两个作者的理由也相当简单，那就是低于18%的氧气浓度时，生物材料就不会被自然点燃，只会像烧炭一样闷闷发热。燃烧反应除了要考虑氧化剂接收电子的能力之外，还要考虑氧化剂的浓度，你高中的时候一定做过铁在纯氧中燃烧的实验。如果材料没法被自然点燃的话，那么文明就不可能学会使用火，自然也就不会有之后的科技进步。地球的氧气怎么来的？在地球历史上，其实大部分时间里，地球大气的氧气含量都低于18%，甚至几乎没有氧气，直到最近的4.2亿年，氧气水平才处于18%以上。蓝细菌地球的氧气是由生物自行生产的，大约在24亿年前，蓝细菌进化了，它们学会了光合作用，消耗大气中的二氧化碳，并产生氧气。但是，地球大气的氧气水平并没有因为生物学会光合作用就开始呈现不停上升的趋势，它一直在波动，而且有时候幅度相当大。比如在大约在7.5亿年前，地球大气中的氧气浓度为12%，但在几千万年之内，它就骤降至只有0.3%。至于是什么原因？这里有一个奇葩的事实，那就是氧气含量增加意味着二氧化碳被固定，而这些温室气体的减少会让地球进入冰河时代，进而导致大量生产氧气的生物灭绝，随着排量的减少，氧气在大气中的含量自然也就逐渐减少。出于各种原因，地球的氧气水平有机会维持在18%以上，但是别的星球不一定有这样的好运。最后两位作者在接受采访时还表示，“氧气瓶颈”不代表全部，生物能够寻找的出路是我们难以想象的，但是这个可以作为搜寻地外文明计划（SETI）的一个重要标准，可以有目的的去选择那些氧气含量高的行星。当然，现在的技术确实有能力判断出一颗星球的大气成分的，包括氧气，但是要准确知道具体浓度，多少还是有点困难的。另外，虽然人类已经到了科技文明的程度，通过了“氧气瓶颈”，但这并不意味着之后就没有所谓的“大过滤器”了，我们也可能出于其它原因最终无法发展到星际文明。报道原文： ... PC版： 手机版：

周一，美国航天局的“机智”号火星直升机完成首飞，这是人类首次在其他星球上实现动力控制飞行。

周一，美国航天局的“机智”号火星直升机完成首飞，这是人类首次在其他星球上实现动力控制飞行。 由于火星大气比地球稀薄得多，密度不到1%，对“机智”号飞行构成挑战。相比在地球飞行，“机智”号旋翼在火星需要以高得多的速度旋转。它的使命是验证在火星大气层飞行所需要的技术，为研发机器人或人类探索火星时携带的先进飞行器打下基础。 （新华社，美联社）

MIT科学家正尝试利用二氧化碳足迹发现潜在外星生命

MIT科学家正尝试利用二氧化碳足迹发现潜在外星生命 研究人员提出，如果一颗陆地行星的大气中二氧化碳含量比同一星系中的其他行星少很多，这可能是该行星表面存在液态水也可能是生命的迹象。更重要的是，这一新特征就在美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的观测范围之内。虽然科学家们已经提出了其他宜居迹象，但这些特征即使不是无法测量，也很难用现有技术测量。研究小组表示，这种二氧化碳相对耗尽的新特征是目前唯一可以探测到的宜居性迹象。麻省理工学院行星科学助理教授朱利安-德-维特（Julien de Wit）说："系外行星科学的圣杯是寻找宜居世界和生命的存在，但迄今为止人们谈论的所有特征都超出了最新天文台的能力范围。现在我们有办法找出另一颗行星上是否有液态水。这也是我们在未来几年内可以实现的目标"。在这幅插图中，美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的多层遮阳板在天文台的蜂巢镜下伸展开来。韦伯望远镜是未来十年中最重要的天文台，为全世界成千上万的天文学家服务。它研究我们宇宙历史的每一个阶段。图片来源：NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez研究小组的研究成果最近发表在《自然-天文学》上。de Wit 与英国伯明翰大学的 Amaury Triaud 共同领导了这项研究。他们在麻省理工学院的合著者包括本杰明-拉克姆、普拉杰瓦尔-尼劳拉、安娜-格利登-奥利弗-贾古茨、马特伊-佩奇、亚努什-佩特科夫斯基和萨拉-西格，以及伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的弗里德-克莱因、法国综合理工学院的马丁-图尔贝和波尔多天体物理实验室的弗兰克-塞尔西斯。迄今为止，天文学家已经探测到 5200 多个太阳系外的世界。利用目前的望远镜，天文学家可以直接测量行星到恒星的距离以及完成一个轨道所需的时间。这些测量结果可以帮助科学家推断行星是否在宜居带内。但是还没有办法直接确认一颗行星是否真的适合居住，也就是说它的表面是否存在液态水。在整个太阳系中，科学家可以通过观察"闪光" - 即从液体表面反射的闪光来探测液态海洋的存在。例如，在土星最大的卫星土卫六上就观测到了这些闪光或镜面反射，这有助于确认该卫星上有大型湖泊。然而，要在遥远的行星上探测到类似的微光，目前的技术还无法实现。不过，德威特和他的同事们意识到，还有一种近在咫尺的宜居特征可以在遥远的世界中探测到。特里奥德说："通过观察我们自己系统中的陆地行星，我们萌生了一个想法。"金星、地球和火星都有相似之处，即都是岩石行星，居住在相对于太阳而言较为温和的区域。地球是三颗行星中目前唯一拥有液态水的行星。研究小组还注意到另一个明显的区别：地球大气中的二氧化碳含量要少得多。我们假设这些行星是以类似的方式诞生的，如果我们现在看到一颗行星的碳含量少了很多，那么它一定是去了某个地方。唯一能从大气中移除这么多碳的过程是涉及液态水海洋的强大水循环。事实上，地球的海洋在吸收二氧化碳方面发挥了重要而持久的作用。在数亿年的时间里，海洋吸收了大量的二氧化碳，几乎相当于今天金星大气中持续存在的二氧化碳量。这种行星级的效应使得地球大气中的二氧化碳含量大大低于其行星邻居。研究报告的合著者弗里德-克莱因（Frieder Klein）说："在地球上，大气中的大部分二氧化碳在地质时间尺度上被封存在海水和固体岩石中，数十亿年来，这有助于调节气候和宜居性。"研究小组推断，如果在一颗遥远的行星上检测到类似的二氧化碳消耗，那么这将是其表面存在液态海洋和生命的可靠信号。在广泛查阅了生物学、化学、甚至气候变化背景下的碳封存等多个领域的文献后，研究人员认为，如果我们探测到碳耗竭，那么它就很有可能是液态水和/或生命的强烈信号。寻找生命的路线图在他们的研究中，研究小组提出了一种通过寻找贫化二氧化碳特征来探测宜居行星的策略。这种搜索对"豌豆荚"系统最有效，在这种系统中，多个大小差不多的陆地行星的轨道彼此相对靠近，类似于我们的太阳系。研究小组提出的第一步是确认这些行星是否有大气层，方法很简单，就是寻找是否存在二氧化碳，预计二氧化碳在大多数行星大气层中占主导地位。"二氧化碳是一种非常强的红外线吸收体，很容易在系外行星的大气层中被探测到，"de Wit 解释说。"二氧化碳的信号可以揭示系外行星大气层的存在"。一旦天文学家确定一个星系中有多颗行星拥有大气层，他们就可以继续测量它们的二氧化碳含量，观察是否有一颗行星的二氧化碳含量明显低于其他行星。如果是这样，那么这颗行星很可能适合居住，也就是说它的表面有大量的液态水。但宜居条件并不一定意味着行星上有人居住。为了确定是否真的存在生命，研究小组建议天文学家寻找行星大气层中的另一个特征：臭氧。研究人员注意到，在地球上，植物和一些微生物会汲取二氧化碳，但汲取的量远不及海洋。不过，作为这一过程的一部分，生命形式会释放出氧气，氧气与太阳的光子发生反应，转化成臭氧一种比氧气本身更容易检测的分子。研究人员说，如果一个星球的大气层同时显示出臭氧和二氧化碳枯竭的迹象，那么这个星球很可能是一个宜居的、有人居住的世界。特里奥德说："如果我们看到臭氧，那么它很有可能与生命消耗二氧化碳有关。如果是生命，那就是灿烂的生命。它不仅仅是几个细菌。它将是一个星球规模的生物体，能够处理大量的碳，并与之相互作用。"据研究小组估计，美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜将能够测量附近多行星系统中的二氧化碳，可能还包括臭氧，比如TRAPPIST-1一个围绕一颗明亮恒星运行的七大行星系统，距离地球仅40光年。"TRAPPIST-1 是我们可以利用 JWST 进行陆地大气研究的少数系统之一，"de Wit 说。"现在我们有了寻找宜居行星的路线图。如果我们齐心协力，就能在未来几年内完成颠覆性的发现。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

美国国家航空航天局支持12项创新研究以加强火星探索

美国国家航空航天局支持12项创新研究以加强火星探索 美国国家航空航天局（NASA）挑选了9家公司对商业服务概念进行早期研究，以支持低成本、高频率的火星任务。(这幅火星全景图由大约 100 张海盗轨道飞行器图像组成。）图片来源：NASA/JPL-Caltech/USGS美国国家航空航天局（NASA）已选定九家美国公司，就如何应用商业服务支持火星科学任务进行总共12项概念研究。每家获奖公司将获得20万至30万美元的奖金，用于编写一份关于潜在服务的详细报告，这些服务包括有效载荷运送、通信中继、表面成像和有效载荷托管等，可为未来前往火星的任务提供支持。这些公司是从响应 1 月 29 日美国工业界招标书的公司中挑选出来的。美国国家航空航天局的火星探测计划发起了提案征集活动，以帮助建立一种新的火星任务模式，从而有可能推进高度优先的科学目标。许多被选中的建议书的中心内容是将目前侧重于月球和地球的现有项目调整为基于火星的应用。它们包括将其他航天器运往火星的"太空拖船"、承载科学仪器和照相机的航天器以及通信中继器。目前正在征集的概念旨在支持政府、工业界和国际合作伙伴之间建立伙伴关系的广泛战略，以便在未来 20 年内能够频繁、低成本地执行火星任务。美国国家航空航天局（NASA）火星探测计划主任埃里克-扬森（Eric Ianson）说："我们正处在一个激动人心的太空探索新时代，商业兴趣和能力都在迅速增长。现在正是美国国家航空航天局（NASA）开始研究公私合作如何在未来几十年支持火星科学的恰当时机。选定的火星探测商业服务研究分为四类：小型有效载荷交付和托管服务科罗拉多州利特尔顿的洛克希德-马丁公司改装月球探测飞船加利福尼亚州雷东多海滩的 Impulse Space 公司改装地球-近地轨道转移飞行器（空间拖船）德克萨斯州锡达公园的 Firefly Aerospace - 改造月球探测飞船大型有效载荷交付和托管服务科罗拉多州百年城的联合发射服务有限责任公司（ULA）改装地球温和低温末级华盛顿州肯特市的蓝色起源改装地球和月球近地航天器匹兹堡 Astrobotic 技术公司改装探月飞船火星表面成像服务科罗拉多州布鲁姆菲尔德的 Albedo Space 公司 - 改造一颗低地球轨道成像卫星科罗拉多州利特尔顿的 Redwire Space, Inc.匹兹堡 Astrobotic 技术公司下一代中继服务加利福尼亚州霍索恩的太空探索技术公司（SpaceX）- 为火星改装地球轨道通信卫星洛克希德-马丁公司通过改装的火星轨道器提供通信中继服务蓝色起源通过改装后的地球和月球近地航天器提供通信中继服务为期 12 周的研究计划于 8 月结束，研究摘要将于今年晚些时候发布。这些研究有可能带来未来的提案征集，但并不构成美国国家航空航天局的承诺。美国国家航空航天局（NASA）同时也在为其火星样本送回活动征集单独的工业提案，该活动旨在将该机构的"毅力"号漫游车收集的样本送回地球，在地球上用实验室设备对这些样本进行研究，因为这些设备过于庞大和复杂，无法带入火星。MSR行业研究完全独立于MEP商业研究。位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室代表位于华盛顿的美国宇航局科学任务局管理火星探测计划。该计划的目标是通过一系列精挑细选的机器人轨道器、着陆器和移动实验室，通过高带宽火星-地球通信网络相互连接，持续不断地提供科学信息和发现。所有火星探测计划任务的科学数据和相关信息都在美国宇航局行星数据系统中存档。位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院为美国国家航空航天局管理JPL。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：