麻省理工学院的微观超材料可抵御超音速撞击

麻省理工学院的微观超材料可抵御超音速撞击 这就是麻省理工学院工程师在微观超材料实验中的发现这些材料是有意打印、组装或以其他方式设计的，其微观结构赋予了材料整体特殊的性能。在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，工程师们报告了一种快速测试超材料结构阵列及其对超音速撞击的适应性的新方法。通过以超音速发射微粒子，麻省理工学院的工程师们可以测试各种超材料的弹性，这些超材料是由小到一个红血球的结构制成的。图为微粒子撞击超材料结构的四段视频截图。图片来源：研究人员提供在实验中，研究小组将印刷好的微小超材料晶格悬挂在微观支撑结构之间，然后以超音速向材料发射更微小的粒子。然后，研究小组利用高速摄像机以纳秒级的精度捕捉每次撞击及其后果的图像。他们的研究发现了一些超材料结构，与完全固态、非结构化的同类材料相比，它们更能抵御超音速撞击。研究人员说，他们在微观层面观察到的结果可以推广到类似的宏观冲击，从而预测新材料结构在不同长度尺度上如何抵御现实世界中的冲击。研究人员打印出错综复杂的蜂窝状材料，悬浮在相同材料的支撑柱之间（如图）。这种微观结构的高度相当于人类三根头发的宽度。图片来源：研究人员提供"我们正在学习的是，材料的微观结构很重要，即使在高速变形的情况下也是如此，"研究报告的作者、麻省理工学院机械工程系教授卡洛斯-波特拉（Carlos Portela）说。"我们希望找出抗冲击结构，将其制成涂层或面板，用于航天器、车辆、头盔以及任何需要轻质和保护的物体。"该研究的其他作者包括第一作者、麻省理工学院研究生托马斯-布特鲁伊尔（Thomas Butruille）和DEVCOM陆军研究实验室的约书亚-克龙（Joshua Crone）。纯粹的影响团队的新高速实验建立在之前工作的基础上，工程师们在实验中测试了一种超轻碳基材料的韧性。这种材料比人的头发丝还细，由微小的碳支柱和碳束制成，研究小组打印了这些碳支柱和碳束，并将其放置在玻璃载玻片上。然后，他们以超过音速的速度向材料发射微粒子。这些超音速实验表明，微结构材料能够承受高速撞击，有时能使微粒子偏转，有时则能捕获它们。Portela说："但有许多问题我们无法回答，因为我们是在基底上测试材料，这可能会影响它们的行为。"麻省理工学院的工程师们捕捉到了微粒子通过精确设计的超材料发射的视频，其测量厚度比人的头发丝还细。图片来源：研究人员提供在他们的新研究中，研究人员开发了一种测试独立超材料的方法，以观察材料在没有背衬或支撑基底的情况下，自身如何承受撞击。在目前的设置中，研究人员将感兴趣的超材料悬挂在两根由相同基础材料制成的微型支柱之间。根据被测试超材料的尺寸，研究人员计算出两根支柱必须相距多远，才能在两端支撑材料，同时让材料对任何冲击做出反应，而不受支柱本身的影响，这样就能确保我们测量的是材料特性，而不是结构特性。研究小组确定了支柱支撑设计后，便开始测试各种超材料架构。对于每种结构，研究人员首先在一个小型硅芯片上打印出支撑柱，然后继续打印超材料作为柱子之间的悬浮层，在一个芯片上打印和测试数百个这样的结构。穿孔和裂缝研究小组打印出的悬浮超材料类似于错综复杂的蜂巢状截面。每种材料都印有特定的三维微观结构，如重复八面体或多面体多边形的精确支架。每个重复单元的大小与一个红血球相当。由此产生的超材料比人的头发丝还要细。随后，研究人员以每秒 900 米（每小时 2000 多英里）的速度 - 完全在超音速范围内向这些结构发射玻璃微粒子，测试每种超材料的抗冲击能力。他们用相机捕捉了每次撞击，并逐帧研究了生成的图像，以了解射弹是如何穿透每种材料的。接下来，他们在显微镜下检查了这些材料，并比较了每次撞击的物理后果。波特拉说："在建筑材料中，我们看到了撞击后小圆柱形弹坑的形态。但在固体材料中，我们看到了许多径向裂缝和被刨出的大块材料"。总之，研究小组观察到，发射的粒子在晶格超材料上造成了小的穿孔，而材料却保持完好无损。与此相反，当以相同的速度将相同的粒子发射到质量相等的非晶格固体材料中时，它们会产生大裂缝，并迅速扩散，导致材料破碎。因此，微结构材料能更有效地抵御超音速撞击以及多重撞击。尤其是印有重复八面体的材料似乎最坚硬。意见和未来方向"在相同的速度下，我们看到八面体结构更难断裂，这意味着单位质量的超材料能够承受的冲击力是块状材料的两倍，"波特拉说。"这告诉我们，有一些结构可以使材料变得更坚硬，从而提供更好的冲击保护"。展望未来，该团队计划利用新的快速测试和分析方法来确定新的超材料设计，希望能标记出可升级为更坚固、更轻便的防护装备、服装、涂层和镶板的架构。波特拉说："最让我兴奋的是，我们可以在台式机上进行大量这些极端实验。这将大大加快我们验证新型高性能弹性材料的速度。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

麻省理工学院发现天气因素在引发"地震群"中起到的作用

麻省理工学院发现天气因素在引发"地震群"中起到的作用 研究人员最近在《科学进展》（Science Advances）杂志上发表的一项研究报告中指出，过去几年来，日本北部的暴雪和暴雨很可能是导致地震群发生的原因之一。这项研究首次表明，气候条件可能引发一些地震。研究报告的作者、麻省理工学院地球、大气和行星科学系助理教授威廉-弗兰克（William Frank）说："我们看到，地表的降雪和其他环境负荷会影响地下的应力状态，而强降水事件的发生时间与地震群的开始时间密切相关。"因此，气候显然会对固体地球的反应产生影响，而这种反应的一部分就是地震。"新研究的重点是日本能登半岛正在发生的一系列地震。研究小组发现，该地区的地震活动与地下压力的某些变化惊人地同步，而且这些变化受到降雪和降水季节性模式的影响。科学家们怀疑，地震与气候之间的这种新联系可能并不是日本独有的，它可能会对世界其他地区产生影响。展望未来，他们预测，随着全球变暖，气候对地震的影响可能会更加明显。弗兰克补充说："如果我们的气候正在发生变化，极端降水事件增多，而且我们预计大气、海洋和大陆中的水分将重新分配，这将改变地壳的负载方式。这肯定会产生影响，我们可以进一步探索其中的联系。"该研究的第一作者是麻省理工学院前助理研究员王庆宇（现就职于格勒诺布尔阿尔卑斯大学），其他作者还包括 EAPS 博士后崔昕、维也纳大学的卢洋、东北大学的广濑隆和东京大学的小原一成。自 2020 年末以来，数百次小地震震撼了日本能登半岛从日本本岛向北延伸至日本海的一块陆地。与典型的地震序列不同，能登的地震活动是一种"地震群"一种没有明显主震或地震触发因素的多次持续地震模式。麻省理工学院的研究小组与他们在日本的同事一起，旨在发现地震群中任何可以解释持续地震的模式。他们首先查阅了日本气象厅的地震目录，该目录提供了日本全国一段时间内的地震活动数据。他们重点研究了能登半岛在过去 11 年中发生的地震，在此期间，该地区经历了偶发性地震活动，包括最近的地震群。利用目录中的地震数据，研究小组统计了该地区随着时间推移发生的地震事件数量，发现 2020 年之前的地震发生时间显得零星而不相关，相比之下，2020 年晚些时候的地震强度更大，时间上也更集中，这标志着地震群的开始，地震之间存在某种关联。季节变化和地震反应科学家们随后查看了监测站在同一 11 年期间进行地震测量的第二个数据集。每个监测站都会持续记录发生的位移或局部震动。从一个监测站到另一个监测站的震动可以让科学家了解地震波在监测站之间传播的速度。这种"地震速度"与地震波穿过的地球结构有关。王利用台站测量数据计算出了过去 11 年中能登及其周边地区每个台站之间的地震速度。研究人员绘制了能登半岛地下地震速度的演变图，并观察到一个令人惊讶的模式：2020 年，也就是地震群被认为开始的时间前后，地震速度的变化似乎与季节同步。弗兰克说："我们必须解释为什么会观察到这种季节性变化。"研究小组想知道，不同季节的环境变化是否会影响地球的底层结构，从而引发地震群。具体来说，他们研究了季节性降水如何影响地下"孔隙流体压力"地球裂缝中的流体在基岩中施加的压力大小。当下雨或下雪时，会增加重量，从而增加孔隙压力，使地震波的传播速度减慢。当所有的重量通过蒸发或径流被移走时，孔隙压力会突然减小，地震波的传播速度也会加快。研究人员建立了能登半岛的水文机械模型，以模拟过去 11 年中地下孔隙压力对降水季节性变化的响应。他们将同一时期的气象数据（包括日降雪量、降雨量和海平面变化的测量数据）输入模型。通过模型，他们能够追踪能登半岛地下过剩孔隙压力在地震群发生前和发生期间的变化。然后，他们将孔隙压力变化的时间表与地震速度的变化情况进行了比较。弗兰克说："我们有地震速度观测数据，也有过剩孔隙压力模型，当我们把它们重叠在一起时，我们发现它们非常吻合。"特别是，他们发现，当加入降雪数据，尤其是极端降雪事件时，模型与观测数据之间的拟合度比只考虑降雨和其他事件时更高。换句话说，能登居民所经历的持续地震群在一定程度上可以用季节性降水，尤其是强降雪事件来解释。"我们可以看到，这些地震发生的时间与我们多次看到强降雪的时间非常吻合。这与地震活动密切相关。我们认为两者之间存在物理联系。"研究人员怀疑，大雪和类似的极端降水可能会在其他地方的地震中发挥作用，不过他们强调，主要的触发因素总是来自地下。"当我们首先想了解地震是如何发生的时候，我们就会想到板块构造，因为这是而且永远是发生地震的首要原因。但是，还有哪些因素会影响地震发生的时间和方式呢？这就是你开始考虑二阶控制因素的时候了，而气候显然是其中之一。"编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1126/sciadv.ado1469 ... PC版： 手机版：

麻省理工学院研究团队发现宇宙中最古老的恒星 它隐藏在光晕中

麻省理工学院研究团队发现宇宙中最古老的恒星 它隐藏在光晕中 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 麻省理工学院的天文学家发现了三颗宇宙中最古老的恒星，它们就生活在我们的银河系附近。这些恒星位于银河系的"光环"中光环是包裹着主星系盘的恒星云，它们似乎形成于 120 亿年至 130 亿年前，当时第一批星系正在形成。图片来源：Serge Brunier；NASA研究人员将这些恒星命名为"SASS"，意为"小增生恒星系统恒星"，因为他们相信每颗恒星都曾经属于自己的原始小星系，后来被更大但仍在成长的银河系吸收。如今，这三颗恒星是各自星系仅存的部分。它们环绕着银河系的外围，研究小组怀疑那里可能还有更多这样的古老恒星幸存者。麻省理工学院物理学教授安娜-弗雷贝尔（Anna Frebel）说："根据我们对星系形成的了解，这些最古老的恒星肯定应该存在。它们是我们宇宙家谱的一部分。我们现在有了找到它们的新方法"。在发现类似的 SASS 恒星后，研究人员希望将它们作为超微弱矮星系的类似物，超微弱矮星系被认为是宇宙中现存的一些最早的星系。这些星系被认为是宇宙中幸存下来的最早的星系。这些星系至今仍然完好无损，但由于距离太远、太暗，天文学家无法对它们进行深入研究。SASS恒星可能曾经属于类似的原始矮星系，但它们位于银河系中，因此距离银河系更近，它们可能是了解超暗矮星系演化的一把钥匙。研究人员拿着一个装满了多年来收集的恒星数据的活页夹，其中包括恒星亮度随时间变化的数据。从左至右阿南达-桑托斯（Ananda Santos）、凯西-费恩伯格（Casey Fienberg）和安娜-弗雷贝尔（Anna Frebel）。图片来源：研究人员提供弗雷贝尔说："现在我们可以在银河系中寻找更多更亮的类似物，研究它们的化学演变，而不必追逐这些极其暗淡的恒星。"她和同事们于5月14日在《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上发表了他们的研究成果。这项研究的共同作者包括约旦扎尔卡大学的穆罕默德-马尔迪尼（Mohammad Mardini）、23 岁的希拉里-安达莱斯（Hillary Andales）以及麻省理工学院的在读本科生阿南达-桑托斯（Ananda Santos）和凯西-菲恩伯格（Casey Fienberg）。该团队的发现源于一个课堂理念。在2022年秋季学期，弗雷贝尔开设了一门新课程8.S30（观测恒星考古学），让学生学习分析古代恒星的技术，然后将这些工具应用于以前从未研究过的恒星，以确定它们的起源。安达莱斯说："虽然我们的大多数课程都是从基础教起，但这门课却让我们立即站在了天体物理学研究的前沿。"学生们根据弗雷贝尔多年来从拉斯坎帕纳斯天文台的 6.5 米麦哲伦-克莱望远镜收集的恒星数据进行研究。她把这些数据的硬拷贝放在她办公室的一个大活页夹里，学生们用这些数据来寻找感兴趣的恒星。特别是，他们正在寻找大爆炸后不久形成的古老恒星，大爆炸发生在 138 亿年前。当时，宇宙主要由氢和氦组成，其他化学元素（如锶和钡）的丰度非常低。因此，学生们在弗雷贝尔的活页夹中寻找具有光谱或星光测量值的恒星，这些光谱或星光测量值显示锶和钡的丰度很低。他们的搜索范围缩小到了麦哲伦望远镜最初在 2013 年至 2014 年间观测到的三颗恒星。天文学家从未对这些恒星进行过后续研究，以解读它们的光谱并推断它们的起源。因此，它们是弗雷贝尔班学生的理想候选对象。学生们学习了如何描述恒星的特征，以便为分析这三颗恒星的光谱做好准备。他们能够利用各种恒星模型确定每一颗恒星的化学成分。恒星光谱中与特定波长的光相对应的特定特征的强度与特定元素的丰度相对应。在完成分析后，学生们自信地得出结论：与他们的参照恒星我们的太阳相比，这三颗恒星的锶、钡和其他元素（如铁）的丰度确实很低。事实上，与今天的太阳相比，其中一颗恒星所含的铁与氦的比例还不到十万分之一。桑托斯回忆说："我们花了很多时间盯着电脑，进行大量的调试，疯狂地互相发短信和电子邮件，才弄明白这个问题。"这是一个很大的学习曲线，也是一次特殊的经历。"这些恒星的低化学丰度确实暗示它们最初形成于 120 亿到 130 亿年前。事实上，它们的低化学特征与天文学家之前测量到的一些古老的超微弱矮星系相似。研究小组的恒星是否起源于类似的星系？它们又是如何来到银河系的呢？凭直觉，科学家们查看了这些恒星的轨道模式以及它们在天空中的移动方式。这三颗恒星位于银河光环的不同位置，估计距离地球约 3 万光年。(作为参考，银河系的圆盘横跨 10 万光年）。研究小组利用盖亚天体测量卫星的观测数据追溯了每颗恒星围绕银河中心的运动轨迹，他们注意到了一个奇怪的现象：相对于主圆盘中大多数像赛车场上的赛车一样运动的恒星，这三颗恒星似乎都走错了方向。在天文学中，这种现象被称为"逆行"，是天体曾经"吸积"或从别处吸入的提示。弗雷贝尔说："只有把明星扔到错误的地方，才能让他们与其他明星走错方向。"这三颗恒星的运行方式与银河系盘的其他部分甚至光环都完全不同，再加上它们的化学丰度很低，这有力地证明了这些恒星确实很古老，曾经属于更古老、更小的矮星系，它们以随机的角度坠入银河系，并在数十亿年后继续其顽强的运行轨迹。弗莱贝好奇地想知道，天文学家以前分析过的光环中的其他古老恒星是否也有逆行现象，于是他翻阅了科学文献，发现还有 65 颗同样具有低锶和低钡丰度的恒星似乎也在逆行。研究小组正在继续寻找其他古老的 SASS 恒星，他们现在有了一个相对简单的方法：首先，寻找化学丰度低的恒星，然后追踪它们的轨道模式，寻找逆行运动的迹象。在银河系中的 4000 多亿颗恒星中，他们预计这种方法将发现一小部分宇宙中最古老的恒星。弗莱贝计划在今年秋天重开这门课，回顾第一门课程和三位将成果发表的学生，他充满了敬佩和感激之情。"能与三位女大学生共事真是太棒了。这对我来说还是第一次，"她说。"这确实是麻省理工学院工作方式的一个范例。我们就是这样做的。无论谁说'我想参加'，他们都能做到，而且会有好事发生"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

麻省理工学院长期教授、计算机科学家阿文德去世 享年77岁

麻省理工学院长期教授、计算机科学家阿文德去世 享年77岁 阿文德是一位多产的研究人员，曾领导计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）的计算结构小组，在麻省理工学院任教近五十年。萨利-科恩布鲁斯（Sally Kornbluth）校长今天在致麻省理工学院社区的一封信中写道："他深受麻省理工学院社区和世界各地无数人的爱戴，他的智慧才华和对生活的热情激励着他们。"作为一名科学家，阿文德因其在数据流计算方面的重要贡献而闻名，数据流计算旨在优化数据流，以利用并行性，实现更快、更高效的计算。在过去的 25 年中，他的研究兴趣扩展到为微处理器和硬件加速器等复杂数字设备的形式建模、高级综合和形式验证开发技术和工具，以及并行计算架构和编程语言的内存模型和高速缓存一致性协议。认识阿文德的人都说他是一个罕见的人，他的兴趣和专长从高层次的理论形式系统一直到语言和编译器，再到硅硬件的门和结构。从减少数据中心所需的能源和空间，到简化更高效的多核计算机芯片设计，阿文德的研究成果应用广泛。"阿文德既是计算机体系结构和编程语言领域的杰出学者，也是一位兢兢业业的教师，他为我们的学生带来了系统级思维。他还是一位杰出的学术带头人，经常领导课程改革，并以有意义、有影响的方式为工程理事会做出贡献。"首席创新与战略官、工程学院院长、电气工程与计算机科学 Vannevar Bush 讲座教授 Anantha Chandrakasan 说："我将非常怀念他的睿智建议。""阿文德的正能量和他爽朗的笑声照亮了许多人的生活。他为同事和几代学生提供了经久不衰的睿智建议。他致力于追求卓越的学术成就，不仅改变了计算机体系结构和并行计算方面的研究，还将这一承诺带到了他作为电子工程科学系计算机科学教研室主任的工作中。"麻省理工学院苏世民计算机学院院长、电气工程与计算机科学亨利-埃利斯-沃伦（Henry Ellis Warren）教授 Dan Huttenlocher 说："他给我们所有有幸与他共事的人留下了持久的影响。"阿文德在坎普尔印度理工学院求学期间对并行计算产生了浓厚的兴趣，并于 1969 年获得该校学士学位。1972 年和 1973 年，他分别获得明尼苏达大学计算机科学硕士和博士学位，研究操作系统和程序行为数学模型。1974 年至 1978 年，他在加州大学欧文分校任教，之后加入麻省理工学院。在麻省理工学院，阿文德的小组研究并行计算和声明式编程语言，他领导开发了两种并行计算语言：Id 和 pH。20 世纪 90 年代，他一直致力于这些编程语言的研究，并于 2001 年与合著者 R.S. Nikhil 出版了《pH 中的隐式并行编程 》 一书，这是 20 多年研究的结晶。除研究工作外，阿文德还是 EECS 的重要学术带头人。他曾担任该系计算机科学教研室主任，在麻省理工学院苏世民计算机学院成立后，他在帮助 EECS 重组方面发挥了关键作用。"阿文德坚持不懈的积极态度、坚定不移的乐观主义、无边无际的慷慨和作为研究人员的非凡力量确实鼓舞人心，给所有有幸认识他的人留下了深刻的印记。我非常感谢他给我们的生活带来的光明，以及他对我们社区的根本性影响，"电气工程与计算机科学安德鲁和埃尔纳-维特比教授兼 CSAIL 主任 Daniela Rus 说。他在数据流和并行计算方面的工作促成了 20 世纪 80 年代末和 90 年代初的季风项目。阿文德的小组与摩托罗拉公司合作，制造了 16 台数据流计算机器，并开发了相关软件。其中一台 Monsoon 数据流计算机现存于加利福尼亚州山景城的计算机历史博物馆。正如他在 2012 年接受电气和电子工程师学会（IEEE）采访时所解释的那样，20 世纪 90 年代，并行计算研究资金开始枯竭，阿文德的工作重心随之转移。他回忆说："微处理器的速度越来越快，人们认为不需要它了。"相反，他开始将其团队在并行编程中学习和开发的技术应用到数字硬件的原理设计中。除了指导麻省理工学院的学生和年轻同事，阿文德还为许多国家的大学和政府提供并行编程和半导体设计方面的研究咨询。基于他在数字硬件设计方面的工作，Arvind 于 2000 年创立了 Sandburst 公司，这是一家无晶圆厂半导体芯片制造公司。Sandburst 后来被博通收购。阿文德和他的学生们还开发了一种编程语言 Bluespec，旨在实现芯片设计的自动化。在这项工作的基础上，他于 2003 年与他人共同创办了初创公司 Bluespec, Inc.，致力于开发实用工具，帮助工程师简化设备设计。过去十年间，他致力于推动麻省理工学院的本科生教育，为 6.004（计算结构）和 6.191（深度学习导论）课程引入现代设计工具，并将与 Bluespec 密切相关的编程语言 Minispec 纳入其中。由于在数据流和多线程计算以及硬件高级合成工具开发方面做出的上述贡献和其他贡献，Arvind 于 2008 年和 2012 年分别荣获美国国家工程院院士和美国艺术与科学院院士称号。 他还被本科母校印度理工学院坎普尔分校评为杰出校友。"阿文德不仅是EECS社区的支柱和计算机科学的泰斗，他还是一位受人爱戴的同事和值得珍惜的朋友。我们这些有幸与 Arvind 共事和合作的人对他的突然离世感到悲痛欲绝。他的仁慈和幽默坚定不移；他的指导深思熟虑；他的指导是无价之宝。"麻省理工学院苏世民计算机学院副院长兼电子工程与电子技术系主任 Asu Ozdaglar 说："我们将深深地怀念他。"阿文德曾获得印度国家科学院院士、美国计算机协会和电气和电子工程师学会研究员等众多奖项，并于2012年获得电气和电子工程师学会颁发的哈里-H-古德纪念奖，该奖旨在表彰对信息处理领域的理论或实践做出的重大贡献。阿文德是一位谦逊的科学家，他首先指出，这些成就的取得离不开他杰出而出色的合作者。这些合作者中最重要的是他有幸在麻省理工学院共事过的本科生和研究生。 据他的家人说，他与这些学生在专业和个人方面都保持着良好的关系，他把这些关系看得比他们一起完成的工作更重要。在 2012 年接受 IEEE 采访时，阿文德这样总结他在科学上取得成功的关键："真的，一个人必须做自己相信的事情。我认为，我们大多数人的工作水平，如果你每天都不乐在其中，是无法持续的。你不能只为结果而工作。你必须努力工作，因为你会说，'我必须知道这个问题的答案'，"他说。他的妻子 Gita Singh Mithal、两个儿子 Divakar '01 和 Prabhakar '04、他们的妻子 Leena 和 Nisha 以及两个孙子 Maya 和 Vikram 均健在。 ... PC版： 手机版：

麻省理工学院在土星最大卫星土卫六上发现惊人的波浪活动

麻省理工学院在土星最大卫星土卫六上发现惊人的波浪活动 土卫六表面，麻省理工学院地质学家的模拟结果表明，土星最大卫星土卫六上的湖泊和海洋是由海浪侵蚀形成的。图片来源：NASA/JPL-Caltech土卫六是土星最大的卫星，也是太阳系中目前唯一拥有活跃河流、湖泊和海洋的行星。这些异世界的河流系统被认为充满了液态甲烷和乙烷，它们流入宽阔的湖泊和海洋，有些甚至与地球上的五大湖一样大。2007 年，美国国家航空航天局卡西尼号宇宙飞船拍摄的图像证实了土卫六上存在大型海洋和小型湖泊。从那时起，科学家们就开始仔细研究这些图像和其他图像，寻找月球神秘液体环境的线索。现在，麻省理工学院的地质学家研究了土卫六的海岸线，并通过模拟显示，月球上的大海洋很可能是由海浪形成的。到目前为止，科学家们根据土卫六表面的遥感图像，发现了间接的、相互矛盾的波浪活动迹象。土卫六的湖泊麻省理工学院的研究人员利用模拟技术研究了土卫六海岸线的侵蚀情况，发现土卫六最大的卫星上有活跃的河流、湖泊和海洋，很可能是由海浪形成的。资料来源：美国国家航空航天局麻省理工学院的研究小组采用了一种不同的方法来研究土卫六上是否存在波浪，他们首先模拟了地球上湖泊的侵蚀方式。然后，他们将模型应用于土卫六的海洋，以确定卡西尼号图像中的海岸线是由哪种形式的侵蚀造成的。他们发现，海浪是最有可能的解释。研究人员强调，他们的结果并不是最终结果；要证实土卫六上有波浪，需要对月球表面的波浪活动进行直接观测。麻省理工学院地球、大气和行星科学塞西尔和艾达-格林教授泰勒-佩伦（Taylor Perron）说："根据我们的研究结果，我们可以说，如果土卫六海域的海岸线受到侵蚀，那么海浪很可能是罪魁祸首。如果我们能站在土卫六海洋的边缘，我们可能会看到液态甲烷和乙烷的波浪拍打着海岸，并在风暴期间撞击海岸。它们会侵蚀海岸的材料。"模型景观示例，从河谷被洪水淹没的海岸线（左）开始，被海浪侵蚀（右上）或均匀侵蚀（右下）。图片来源：研究人员提供佩伦和他的同事们，包括第一作者罗斯-巴勒莫（前麻省理工学院-伍兹霍尔海洋研究所联合项目研究生、美国地质调查局研究地质学家），将在即将出版的《科学进展》（Science Advances）杂志上发表他们的研究成果。他们的合著者包括麻省理工学院研究科学家杰森-索德布洛姆（Jason Soderblom）、麻省理工学院前博士后萨姆-伯奇（Sam Birch，现为布朗大学助理教授）、伍兹霍尔海洋研究所的安德鲁-阿什顿（Andrew Ashton）和康奈尔大学的亚历山大-海斯（Alexander Hayes）。自从卡西尼号发现土卫六表面有液体以来，土卫六上是否存在波浪一直是一个颇具争议的话题。帕勒莫说："一些试图寻找海浪证据的人没有看到任何海浪，他们说，'这些海面平滑如镜'。其他人说，他们确实看到液体表面有些粗糙，但不确定是否是波浪造成的。"了解土卫六海域是否有波浪活动，可以为科学家提供有关月球气候的信息，例如可以掀起这种波浪的风的强度。波浪信息还可以帮助科学家预测土卫六海域的形状可能会如何随时间演变。佩伦说，研究小组并没有在土卫六的图像中寻找波浪状特征的直接迹象，而是"另辟蹊径，通过观察海岸线的形状，来判断是什么侵蚀了海岸"。土卫六的海洋被认为是在不断上升的液体淹没了河谷纵横交错的地貌后形成的。研究人员对接下来可能发生的三种情况进行了归纳：没有海岸侵蚀；由海浪驱动的侵蚀；以及"均匀侵蚀"，即由"溶解"（液体被动地溶解海岸的物质）或海岸在自身重量的作用下逐渐剥落的机制驱动。研究人员模拟了三种情况下各种海岸线形状的演变过程。为了模拟波浪驱动的侵蚀，研究人员考虑了一个名为"fetch"的变量，它描述了从海岸线上的一点到湖泊或海洋对岸的物理距离。"波浪侵蚀受波浪高度和角度的影响，"巴勒莫解释道。"我们用风口来估算波浪的高度，因为风口越大，风能吹过的距离就越长，波浪也就越大。"为了测试三种情况下的海岸线形状有何不同，研究人员首先模拟了一个边缘有洪水河谷的海域。对于波浪驱动的侵蚀，他们计算了海岸线上每一点到其他每一点的距离，并将这些距离转换成波浪高度。然后，他们进行模拟，观察波浪如何随着时间的推移侵蚀起始海岸线。他们将此与同一海岸线在均匀侵蚀作用下的演变情况进行了比较。研究小组对数百种不同的起始海岸线形状重复进行了这种比较建模。他们发现，根据不同的基本机制，末端形状也大不相同。最值得注意的是，均匀侵蚀产生了膨胀的海岸线，即使在被洪水淹没的河谷中，海岸线也会均匀地向四周拓宽，而波浪侵蚀则主要使海岸线暴露在长取水距离中的部分变得平滑，使被洪水淹没的河谷变得狭窄和粗糙。佩伦说："我们有相同的起始海岸线，我们看到在均匀侵蚀和波浪侵蚀的情况下，最终的形状是完全不同的。由于河谷被洪水淹没，它们看起来都有点像会飞的意大利面条怪，但这两种侵蚀产生的终点却截然不同。"研究小组将他们的模拟结果与地球上的实际湖泊进行了比较，从而检验了他们的研究结果。他们发现，已知受到海浪侵蚀的地球湖泊与受到均匀侵蚀（如石灰岩溶解）影响的湖泊在形状上存在相同的差异。他们的建模揭示了清晰、特征明显的海岸线形状，这取决于它们的进化机制。研究小组于是想知道在这些特征形状中，土卫六的海岸线会分布在哪里呢？他们特别关注了土卫六最大、地图最清晰的四个海域：克拉肯海（Kraken Mare）的大小与里海相当；莱吉亚海（Ligeia Mare）比苏必利尔湖大；彭加海（Punga Mare）比维多利亚湖长；安大略海（Ontario Lacus）的大小约为其陆地同名海的 20%。研究小组利用卡西尼号的雷达图像绘制了土卫六每个海域的海岸线，然后将他们的建模应用于每个海域的海岸线，看看哪种侵蚀机制最能解释它们的形状。他们发现，所有四个海域都完全符合波浪驱动侵蚀模型，这意味着波浪产生的海岸线与土卫六的四个海域最为相似。如果海岸线受到侵蚀，其形状更符合海浪侵蚀的特征，而不是均匀侵蚀或根本没有侵蚀。研究人员正在努力确定土卫六的风必须有多强，才能激起海浪，反复冲刷海岸。他们还希望通过土卫六海岸线的形状来判断风主要是从哪个方向吹来的。"土卫六展示了一个完全未受影响的系统，"巴勒莫说。"它可以帮助我们了解海岸在不受人类影响的情况下是如何侵蚀的，也许这可以帮助我们将来更好地管理地球上的海岸线"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

最近我身边有些人被这位清华大学和麻省理工毕业的物理老师圈粉了。没错！他就是搜狐创始人张朝阳。距离“查尔斯·张”从麻省理工学院博士

最近我身边有些人被这位清华大学和麻省理工毕业的物理老师圈粉了。没错！他就是搜狐创始人张朝阳。距离“查尔斯·张”从麻省理工学院博士毕业已经有28年了，他在物理专业的知识竟然一点也没有丢，洗尽铅华，他终于找到了自己喜欢做的事情，也是人生一大幸事！#张朝阳是被搜狐耽误的物理学家？# #抽屉IT