火星上的液态水存在时间可能不足以令其形成生命

火星上的液态水存在时间可能不足以令其形成生命以前，科学家们相信只有液态水才能塑造火星上的沟壑，因为地球上就是这样。没有考虑到的是升华，即物质从固态直接转变为气态。升华就是二氧化碳冰消失的过程（有时水冰也会经历这种过程）。冰冻的二氧化碳在火星上随处可见，包括在沟壑中。当二氧化碳冰在这些沟壑中升华时，产生的气体会将碎石进一步推向斜坡，并继续塑造斜坡。在荷兰乌得勒支大学行星研究员隆内克-罗伊洛夫斯（LonnekeRoelofs）的带领下，一个科学家小组发现，二氧化碳冰的升华可能塑造了火星沟壑，这可能意味着火星上最近出现液态水的时间可能比以前想象的要早。这也意味着火星上可能出现生命并繁衍生息的时间窗口可能更短。"在火星大气条件下，二氧化碳冰的升华可以使沉积物流动，并形成类似于在火星上观察到的形态，"Roelofs和她的同事在最近发表于《地球与环境通讯》（CommunicationsEarth&Environment）上的一项研究中说。进入稀薄空气地球和火星沟壑的形态基本相同。不同的是，我们可以肯定，液态水是它们在地球上形成并不断塑造和再塑造的幕后推手。这种活动包括开凿新的沟道，将更多的碎石带到沟底。古代火星可能有足够稳定的液态水来完成这些活动，而现在的火星表面却没有足够的液态水来维持这种活动。这就是升华的作用所在。在物质开始流动的同时，火星表面也出现了二氧化碳冰。在研究了类似的观测结果后，研究人员假设这些流动是在冰冻的二氧化碳升华时被气体向下推动的。由于火星上的气压较低，升华产生的气体流量比在地球上要相对大一些--足以使物质的流体运动成为可能。有两种方法可以触发升华，使这些流体运动起来。当沟谷中较暴露区域的一部分坍塌时，尤其是在陡坡上，被太阳加热的沉积物和其他碎屑会掉落在较阴凉区域的二氧化碳冰上。坠落物产生的热量可以为冰霜升华提供足够的能量。另一种可能性是，二氧化碳冰和沉积物会从沟壑中脱离，落到较热的物质上，这也会引发升华。实验室中的火星这些想法存在一个问题：由于目前人类还没有登陆火星，因此无法对这些现象进行现场观测，只能通过航天器传回图像和数据。因此，一切都是假设。研究小组必须建立火星沟壑模型，以便实时观察火星沟壑的活动。为了在实验室中重现红色星球的部分地貌，罗伊洛夫斯在一个特殊的环境舱中建造了一条水槽，模拟火星的大气压力。它足够陡峭，物质可以向下移动，足够寒冷，二氧化碳冰可以保持稳定。但研究小组还在相邻的斜坡上增加了较暖的坡度，以便为升华提供热量，从而推动碎片的移动。他们对火星上可能出现的两种情况进行了实验：热量来自二氧化碳冰层下方，而温暖的物质则被浇筑在冰层之上。这两种情况都产生了假设的那种流动。为了进一步证明在特定条件下会发生由升华驱动的流动，他们又进行了两次实验，一次是在类似地球的压力下，另一次是在没有二氧化碳冰的情况下。这两个实验都没有产生气流。研究人员在研究报告中说："这些实验首次提供了直接证据，证明在火星大气条件下，二氧化碳升华可以使颗粒流动并维持下去。"研究人员在研究报告中说："因为这项实验表明，沟壑和类似的系统可以由升华而不仅仅是液态水形成，这就提出了一个问题：火星表面有足够的液态水供应，可供生物（如果有的话）生存多长时间。火星的适居期可能比人们曾经认为的要短。这是否意味着火星上从未有过生物？不一定，但罗洛夫斯的发现可能会影响我们对未来行星宜居性的看法。"《地球与环境通讯》，2024年。DOI:10.1038/s43247-024-01298-7...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426508.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426508.htm

NASA现在可以从太空更准确地跟踪二氧化碳的排放

NASA现在可以从太空更准确地跟踪二氧化碳的排放这些任务通过一个卫星和一个位于国际空间站的模块进行工作。美国宇航局的OCO-2号卫星于2014年发射，并在全球范围内跟踪自然和人为的二氧化碳排放。它通过观察从地球表面反射的太阳光强度来测量样本。这种光被二氧化碳吸收，使其很容易跟踪排放。此外，美国宇航局使用OCO-3任务收集的数据，该任务是利用其他任务的备用部件创建的。自2019年以来，它一直是国际空间站的一个组成部分，在那里，它能够利用多次扫射观测绘制区域地图，这使研究人员能够创建该地区的详细迷你地图，这对精确追踪二氧化碳排放是非常有用的。这张从OCO-3拍摄的图片显示了增亮的光线，这有助于研究人员追踪二氧化碳真正的突破在于，研究人员已经找到了在本地追踪这些二氧化碳排放的方法。这两种仪器都不是为了检测来自单个设施的这些排放而设计的。然而，研究人员通过分析2017年至2022年期间波兰一个电站的排放烟尘，能够测量该电站的二氧化碳排放量。能够在地方一级跟踪二氧化碳排放意味着更精确地测量这些危险气体的来源。考虑到现在海平面上升的风险，更好地了解危险的温室气体来自哪里，对于尽可能地减缓甚至最终阻止全球变暖至关重要。这意味着美国宇航局在未来可以更准确、更广泛地追踪二氧化碳排放点，而且它计划这样做，因为它已经宣布将OCO-3在国际空间站上的任务再延长几年。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338639.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338639.htm

NASA太空任务可精确在地球上寻找与分析二氧化碳排放源

NASA太空任务可精确在地球上寻找与分析二氧化碳排放源在这张从国际空间站拍摄的包括波兰在内的欧洲图像中，灯光照亮了夜空。在轨道实验室上的是美国宇航局的OCO-3，一个可用于跟踪当地规模的二氧化碳排放变化的仪器。资料来源：美国国家航空航天局这幅图显示了美国宇航局的OCO-2卫星，于2014年发射。当它在地球上运行时，该航天器在从地区到大陆的范围内绘制自然和人为的二氧化碳排放图。光分析光谱仪被调整以探测气体的明显特征。资料来源：NASA/JPL-Caltech科学家们说，这些发现表明，基于空间的观测可以用来跟踪地方规模的二氧化碳排放变化。美国宇航局的OCO-2卫星于2014年发射，在从地区到大陆的范围内绘制自然和人类（人为）的二氧化碳排放图。该仪器通过测量从地球表面反射的太阳光和从地面到卫星的空气柱中被二氧化碳吸收的强度，间接地对气体进行采样。OCO-2的光谱仪被调整为探测二氧化碳气体的特定特征。该任务的备用部件被用来创建OCO-3，这个仪器自2019年以来一直在国际空间站上飞行。OCO-3被设计为具有测绘模式，当空间站经过一个地区时，可以进行多次扫射观测，使研究人员能够从一个城市规模的感兴趣的地区创建详细的迷你地图。这幅插图显示美国宇航局的OCO-3安装在国际空间站的底部。该仪器于2019年发射，最初的设计并不是为了检测单个设施的二氧化碳排放，但科学家们表示，它将在未来被用于更多的点源研究。资料来源：NASA/JPL-CaltechOCO仪器最初都不是专门设计来检测来自个别设施（如Belchatów）的排放，所以新的发现是一个"惊喜"，南加州NASA喷气推进实验室OCO-3任务的项目科学家AbhishekChatterjee表示，"作为一个团体，我们正在完善工具和技术，以便能够从数据中提取比我们最初计划的更多信息。我们正在学习，我们实际上可以比我们以前的预期了解更多关于人为排放的信息。"追踪未来的碳发电厂和炼油厂等大型设施的排放约占全球化石燃料二氧化碳排放的一半。Belchatów发电站自1988年开始运行，是世界上最大的褐煤发电站，据报道其容量为5102兆瓦。褐煤（褐煤）通常比无烟煤（硬煤）每兆瓦的排放量高，为此波兰政府已经起草了在2036年底前关闭该电厂的计划。加拿大环境与气候变化部高级研究员、该研究的主要作者RayNassar指出，大多数二氧化碳排放报告是根据估计值或在地表收集的数据创建的。研究人员对购买和使用的化石燃料的质量进行核算，然后计算出预期的排放量，他们一般不对大气中的二氧化碳进行实际测量。Nassar说："关于排放发生的确切时间和地点的更精细的细节往往无法获得。提供更详细的二氧化碳排放情况可以帮助跟踪减排政策的有效性。我们用OCO-2和OCO-3的方法可以应用于更多的发电厂，或者针对城市或国家的二氧化碳排放进行修改。"由于OCO-3的绘图模式观测，NASA的数据可以在未来更广泛地用于量化二氧化碳点源排放。美国宇航局最近宣布，任务运行将在空间站上再延长几年，该仪器将与空间站上的另一个温室气体观测器--地球表面矿物粉尘源调查（EMIT）一起运行。Chatterjee说："想到我们将用OCO-3再获得五到六年的运行时间，这真的很令人兴奋。我们看到，在正确的时间和正确的规模上进行测量是至关重要的。"他补充说，OCO-3可以作为下一代卫星任务的"探路者"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1342649.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1342649.htm

科学家设计基于等离子体的新方法 为未来火星探索者生产氧气

科学家设计基于等离子体的新方法为未来火星探索者生产氧气一个国际研究小组已经设计出一种基于等离子体的方法来生产和分离火星环境中的氧气。这是美国宇航局的“火星氧原位资源利用实验”（MOXIE）的一个补充方法，它可能提供每公斤送往太空的仪器的高分子生产率。这样一个系统可以在开发火星上的生命支持系统中发挥重要作用。它还可以生产加工燃料、建筑材料和肥料所需的原料和基础化学品。在AIP出版的《应用物理学杂志》上，研究人员提出了一种利用和加工当地资源在火星上生成产品的方法。因为火星大气层主要是由二氧化碳形成的，可以通过分解产生氧气，而且其压力有利于等离子体的点燃，所以红色星球上的自然条件几乎是等离子体就地利用资源的理想条件。该团队包括来自里斯本大学、麻省理工学院、索邦大学、埃因霍芬理工大学和荷兰基础能源研究所的科学家们。研究人员指出，在火星上生产氧气的有两大障碍。“首先，分解二氧化碳分子以提取氧气。这是一个非常难以分解的分子，”研究作者、里斯本大学的VascoGuerra说。“其次，将产生的氧气从还包含例如二氧化碳和一氧化碳的气体混合物中分离出来。我们正在以一种整体的方式研究这两个步骤，以同时解决这两个挑战。这就是等离子体可以提供帮助的地方。”等离子体是物质的第四种自然状态，包含自由带电粒子，如电子和离子。电子很轻，很容易被电场加速到非常高的能量。Guerra说：“当子弹般的电子与二氧化碳分子碰撞时，它们可以直接分解它，或者转移能量使其振动。这种能量在很大程度上可以被引导到二氧化碳的分解中。与我们在法国和荷兰的同事一起，我们通过实验证明了这些理论的正确性。此外，等离子体中产生的热量也有利于氧气的分离。”氧气是创造一个可呼吸环境的关键，它也是为未来火星农业生产燃料和肥料的起点。就地生产燃料将是未来任务的需要。所有这些对于未来人类在火星上的定居都是至关重要的。通过分解二氧化碳分子来生产绿色燃料和回收化学品，等离子体技术也可能有助于解决地球上的气候变化。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305539.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305539.htm

地外生命的潜在枢纽：韦伯对木星卫星木卫二上二氧化碳的观测

地外生命的潜在枢纽：韦伯对木星卫星木卫二上二氧化碳的观测两项研究表明，欧罗巴表面的二氧化碳源自月球内部海洋。韦伯太空望远镜最近对欧罗巴的观测表明，该卫星的二氧化碳冰源自其地表下的海洋，这突出表明在这个潜在的地外生命中心存在着丰富的碳。利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）最近对木星卫星木卫二上二氧化碳（CO2）冰层的观测，一对独立研究表明，二氧化碳来源于该冰体的地表下海洋。这两个研究小组的发现为了解欧罗巴内部海洋鲜为人知的成分提供了新的视角。木星的卫星木卫二被认为在固态水冰外壳下有一个咸液态水的表层下海洋。正因为如此，木卫二是寻找太阳系其他地方生命的主要目标。评估这一深海的潜在宜居性取决于其化学成分，包括碳等生物必需元素的丰度。先前的研究已经确定了木卫二表面存在固态二氧化碳冰，但还无法确定二氧化碳是来自地表下的海洋，还是被陨石撞击到月球表面，或者是通过与木星磁层的相互作用在月球表面产生的。确定二氧化碳的来源可以制约木卫二内部海洋的化学成分。美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜上的近红外相机（NIRCam）拍摄到了这张木星卫星欧罗巴表面的照片。韦伯在木卫二的冰面上发现了二氧化碳，它很可能来自月球的地下海洋。这一发现对于木卫二海洋的潜在宜居性具有重要意义。由于卫星在较短的红外线波长下更亮，因此大部分时间呈现蓝色。白色特征对应于混沌地形波维斯-里吉奥（左）和塔拉-里吉奥（中、右），显示出表面二氧化碳冰层的增强。资料来源：NASA、ESA、CSA、GerónimoVillanueva（NASA-GSFC）、SamanthaKTrumbo（康奈尔大学）、GerónimoVillanueva（NASA-GSFC）、AlyssaPagan（STScI）分析木卫二上的二氧化碳分布在两项独立的研究中，研究人员分析了利用JWST获得的木卫二表面二氧化碳的近红外光谱。在其中一项研究中，SamanthaTrumbo和MichaelBrown利用JWST数据绘制了欧罗巴上的二氧化碳分布图，发现二氧化碳含量最高的区域位于塔拉区域（TaraRegio）--该区域面积约为1,800平方公里，以"混沌地形"为主，即地质破坏后重新浮出的物质。据研究人员称，在这个新近重新浮出地表的区域--欧罗巴表面一些最年轻的地形--发现的二氧化碳数量表明，它来自内部碳源。这意味着二氧化碳是在欧罗巴的地下海洋中形成的，并在地质上最近的时间尺度上被带到地表。不过，作者表示，不能完全排除海洋有机物或碳酸盐在地表形成二氧化碳的可能性。无论哪种解释，地下海洋都含有碳。这幅图的第一幅是用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜上的近红外相机（NIRCam）绘制的欧罗巴表面地图，后面三幅是用韦伯的近红外光谱仪积分场单元（NIRSpec/IFU）数据绘制的成分图。在成分图中，白色像素对应的是被称为塔拉区域（TaraRegio）（中间和右边）的大尺度混乱地形区中的二氧化碳，以及混乱区域波维斯区域（PowysRegio）（左边）的部分二氧化碳浓度。第二和第三幅图显示了结晶二氧化碳的证据，而第四幅图则显示了二氧化碳的复杂无定形形式。资料来源：NASA、ESA、CSA、GerónimoVillanueva（NASA-GSFC）、SamanthaKTrumbo（康奈尔大学）、GerónimoVillanueva（NASA-GSFC）、AlyssaPagan（STScI）另一项研究的同时发现在对同一JWST数据进行的独立研究中，GeronimoVillanueva及其同事发现，欧罗巴表面的二氧化碳与其他化合物混合在一起。研究小组还发现，二氧化碳主要集中在塔拉区域，并认为这表明月球表面的碳来自内部。作者测量了冰的12C/13C同位素比率，但无法区分是非生物源还是生物源。此外，研究小组还搜寻了突破月球冰壳的挥发性物质羽流。虽然以前的研究报告中也有这些特征的证据，但作者在JWST的观测中没有发现任何羽流活动。他们认为，木卫二上的羽流活动可能并不频繁，或者有时并不包含他们搜索到的挥发性气体。这两项研究的结果相辅相成，强化了木卫二地表下海洋含有丰富碳元素的结论。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389395.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389395.htm

NASA的太空任务揭示了世界各国的二氧化碳排放情况

NASA的太空任务揭示了世界各国的二氧化碳排放情况这项由60多名研究人员进行并发表在《地球系统科学数据》杂志上的国际研究，使用了美国宇航局轨道碳观测站-2（OCO-2）任务的测量结果，以及一个基于地表的观测网络，来量化2015至2020年大气中二氧化碳浓度的增加和减少。利用这种基于测量（或"自上而下"）的方法，研究人员随后能够推断出有多少二氧化碳被排放和清除的平衡。这个可视化图显示了从2015年到2020年100多个国家每年的表面净排放和清除量。有大量排放的国家，这里看到的是红色，似乎从页面中跳出来，相比之下，有清除的国家，看到的是绿色。资料来源：美国国家航空航天局的科学可视化工作室尽管OCO-2任务并不是专门为估算单个国家的排放量而设计的，但来自100多个国家的调查结果来得正是时候。第一次全球评估--一个评估世界在限制全球变暖方面的集体进展的过程，正如2015年《巴黎协定》所规定的那样--将于2023年举行。"美国国家航空航天局（NASA）专注于提供地球科学数据，以解决现实世界的气候挑战--比如帮助世界各国政府衡量其碳减排努力的影响，"华盛顿NASA总部的NASA地球科学部主任卡伦-圣杰曼说。"这是美国宇航局如何发展和加强努力，以满足用户需求的方式测量碳排放的一个例子。"传统的基于活动（或"自下而上"）的碳测量方法依赖于统计和估计一个经济体的所有部门（如交通和农业）正在排放多少二氧化碳。自下而上的碳清单对于评估减排工作的进展至关重要，但编制这些清单需要大量的资源、专业知识和对相关活动范围的了解。研究作者断言，这就是为什么通过自上而下的方法开发一个排放和清除的数据库对那些缺乏传统资源来开发清单的国家特别有帮助。事实上，科学家们的研究结果包括50多个国家的数据，这些国家至少在过去10年没有报告过排放量。该研究通过追踪化石燃料的排放和生态系统（包括树木、灌木和土壤）中的总碳"存量"变化提供了一个新的视角。这些数据对于跟踪与土地覆盖变化有关的二氧化碳波动特别有用。在全球南部，包括拉丁美洲、亚洲、非洲和大洋洲等地区，仅砍伐森林产生的排放就占了总碳排放量的很大比例。在世界其他地区，研究结果表明，通过改善土地管理和重新造林，大气中的碳浓度有所减少。作者说，以这种方法来估计生态系统的二氧化碳排放量和清除量是至关重要的。然而，当缺乏数据或特定活动（如伐木）的净影响不完全清楚时，这些方法容易受到不确定性的影响。追踪碳该研究提供了一幅碳在地球的陆地、海洋和大气中移动的复杂画面。除了国家清单中提到的人类的直接影响外，像一些热带和寒带森林这样无人管理的生态系统--人类在其中的足迹最小--可以从大气中封存碳，从而减少潜在的全球变暖。"国家清单旨在跟踪管理政策如何影响二氧化碳的排放和清除，"研究作者、澳大利亚卧龙岗大学教授NoelCressie说。"然而，大气层并不关心二氧化碳是由亚马逊地区的森林砍伐还是加拿大北极地区的野火排放出来的。这两个过程都会增加大气中的二氧化碳浓度并推动气候变化。因此，监测未经管理的生态系统的碳平衡并确定碳吸收的任何变化是至关重要的"。这幅插图显示了美国宇航局2014年发射的OCO-2卫星。当它在地球上运行时，该航天器在从地区到大陆的范围内绘制自然和人为的二氧化碳排放图。光分析光谱仪被调整以探测气体的明显特征。资料来源：NASA/JPL-Caltech展望未来，研究人员说他们的试点项目可以进一步完善，以了解个别国家的排放是如何变化的。"持续的、高质量的观测对于这些自上而下的估计至关重要，"主要作者BrendanByrne说，他是位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的科学家。"来自OCO-2和地表站点的持续观测将使我们能够跟踪这些排放和清除随着《巴黎协定》的实施而发生的变化。未来的国际任务提供全球范围内二氧化碳浓度的扩大绘图，将使我们能够完善这些自上而下的估计，并对各国的排放和清除量作出更精确的估计。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349311.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349311.htm