天体物理学家设想可能终结地球生命的星球

天体物理学家设想可能终结地球生命的星球首先是我们的太阳系中陆地行星和巨型气体行星的大小之间的差距。最大的陆地行星是地球，最小的气体巨行星是海王星，它比地球宽4倍，质量大17倍。两者之间没有任何东西。这幅图显示了我们太阳系中的行星相对于彼此的大致尺寸。从太阳向外看，这些行星是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，其次是矮行星冥王星。木星的直径大约是地球的11倍，太阳的直径大约是木星的10倍。冥王星的直径略小于地球的1/5。图中没有显示与太阳的适当距离。资料来源：美国宇航局/月球和行星研究所"在其他恒星系统中，有许多行星的质量处于这一差距。我们称它们为超级地球，"凯恩说。另一个差距是在位置上，相对于太阳，在火星和木星之间，行星科学家经常希望在这两颗行星之间有什么东西存在。这些差距可以为我们太阳系的结构和地球的演变提供重要的见解。为了填补这些空白，凯恩对火星和木星之间具有不同质量的行星进行了动态计算机模拟，然后观察其对所有其他行星轨道的影响。结果发表在《行星科学》杂志上，对太阳系来说大多是灾难性的。凯恩说："这颗虚构的行星给了木星一个推力，正好足以破坏其他一切的稳定性。尽管许多天文学家曾希望有这颗额外的行星，但我们没有它是件好事。"艺术家对开普勒-62f的概念，这是一颗超级地球大小的行星，围绕着一颗比太阳更小、更冷的恒星运行，距离地球约1200光年。资料来源：美国宇航局艾姆斯/JPL-Caltech/TimPyle木星比其他所有行星的体积总和还要大得多；它的质量是地球的318倍，所以它的引力影响是深远的。如果我们太阳系中的一颗超级地球、一颗路过的恒星或任何其他天体对木星产生干扰，哪怕是轻微的干扰，所有其他行星都会受到深刻的影响。根据陆地行星的质量和确切位置，它的存在可能最终将水星和金星以及地球从太阳系中弹出。它还可能破坏天王星和海王星的轨道稳定，把它们也抛到外太空。超级陆地行星将改变地球的轨道形状，使其远不如今天那样适合居住，甚至完全结束生命。凯恩尝试设想星球的质量变小，并把它直接放在火星和木星之间，他看到这个星球有可能在很长一段时间内保持稳定。但是在任何方向上的小移动，事情都会变得很糟糕。这项研究对其他太阳系的行星承载生命的能力有影响。尽管类似木星的行星，即远离其恒星的气体巨行星只在大约10%的情况下被发现，但它们的存在可以决定邻近的地球或超级地球是否有稳定的运行轨道。这些结果让凯恩重新对将行星围绕太阳固定在一起的微妙秩序产生了尊重。"我们的太阳系比我以前所欣赏的更加精细。这一切都像复杂的时钟齿轮一样工作。"把更多的齿轮扔进去，它就会全部坏掉。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348479.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348479.htm

新证据表明柯伊伯带的冰冻世界可能孕育着生命

新证据表明柯伊伯带的冰冻世界可能孕育着生命天文学家利用詹姆斯-韦伯太空望远镜观测了其中一些冰冻天体，发现有证据表明它们可能并没有那么死气沉沉。他们将这台在距离地球一百万英里的轨道上运行的强大望远镜对准了阋神星和牧夫星，它们是柯伊伯带已知的两个最大的天体。这台望远镜有专门的照相机，可以探测到遥远世界中的不同元素或分子。根据发表在行星科学杂志《伊卡洛斯》上的这项研究，柯伊伯带的冰球和天体是保存下来的早期太阳系的原始遗迹。然而，在阋神星和牧神星表面发现的冰冻甲烷表明，这些分子是最近才"煮熟"的。这项研究表明，冰表面下的内部温度很高，能够将液体或气体推到地壳上。相对较新的甲烷沉积表明，这些冰雪世界可能像木星的冰卫星欧罗巴一样蕴藏着海洋。西南研究所的科学家克里斯托弗-格里恩在一份声明中说："我们看到一些有趣的迹象，表明在凉爽的地方也有炎热的时候。"格莱因曾研究过土星的喷泉卫星恩克拉多斯，他领导了对柯伊伯带天体的调查。热核还可能指向冰表面下液态水的潜在来源。科学家推测，这些冰冻的世界中，有一些在数十亿英里之外，可能蕴藏着适合生命存在的条件。然而，目前还没有证据证明这一点。目前还没有人试图近距离接触这些宇宙前沿。但是，美国国家航空航天局的"新视野"号冥王星和冥王星以外的任务让研究人员看到了一个地形复杂的世界，包括由水冰构成的冰川和山脉。格里恩说："在新视野号飞越冥王星系统之后，再加上这次发现，柯伊伯带在承载动态世界方面比我们想象的要有活力得多。现在就开始考虑派遣一个航天器飞越其中的另一个天体，将JWST的数据置于地质背景中，还为时不早。我相信，等待我们的将是令人惊叹的奇迹！"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419339.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419339.htm

彗星碰撞可能为木卫二的海洋注入了生命的构件

彗星碰撞可能为木卫二的海洋注入了生命的构件该模型显示，如果一次撞击能够至少穿过月球冰壳的一半，它所产生的受热融水将通过其余的冰层下沉，将生命所需的一类化学物质：氧化剂从表面带到海洋，在那里它们可以帮助维持庇护水域的潜在生命。计算机生成的木卫二上的撞击坑（ManannanCrater）的撞击后熔化室模拟。该模拟显示融水在撞击后几百年内下沉到海洋中。Credit:Carnahanetal.研究人员将巨大的融水室的稳定下沉比作一艘正在沉没的船只。"一旦你得到足够的水，你就会沉下去，"主要作者和博士生EvanCarnahan说。"这就像泰坦尼克号的10倍"。科学家们认为撞击是木卫二上运输氧化剂的一种手段，但是他们认为撞击过程也必须要突破冰层。这项研究很重要，因为它表明更大范围的撞击可以完成这项工作，共同作者、UT杰克逊地质科学学院地质科学系教授MarcHesse说。Hesse说："这增加了拥有生命所需的化学成分的概率，"他也是UTOden计算工程与科学研究所的一名教员。这项研究发表在《地球物理学研究通讯》上。泰尔，木卫二上的一个大型撞击坑。资料来源：NASA/JPL/DLR氧化剂能否从木卫二表面自然形成的地方进入海洋是行星科学中最大的问题之一。美国宇航局即将对这颗冰冷的卫星进行的木卫二Clipper任务的目标之一是收集数据，以帮助缩小答案范围。就目前而言，彗星和小行星撞击是最合理的机制之一。科学家们已经在木卫二的表面发现了几十个陨石坑，许多陨石坑都有明显的波纹，表明陨石坑下面有冰冻的融水和撞击后的运动。这项研究对撞击后的火山口环境进行了建模--研究融水如何穿过冰层以及其运输氧化剂的能力。它建立在共同作者、威廉姆斯学院教授RónadhCox之前的一项研究的基础上，该研究对突破木卫二冰层的撞击进行建模。该研究发现，如果撞击到达冰壳的中点，超过40%的融水将进入海洋。产生的融水量可能非常大。例如，这项研究表明，一颗半英里宽的彗星如果到达冰壳的中点，所融化的水足以填满俄勒冈州的火山口湖。2015年的一项研究用计算机模拟了对木卫二冰壳的撞击。右边是损坏情况，左边是温度。蓝色表示较冷的温度，红色表示较热的温度。撞击产生的亮红色区域代表融化的水。德克萨斯大学奥斯汀分校领导的一项新研究探讨了撞击后融水的行为，以及它如何帮助将生命的成分运送到木卫二的冰雪覆盖的海洋。其他描述木卫二上的融水的模型通常将其长期置于地表附近，在那里它有可能有助于形成被称为"混沌地形"的冰层。但是这项研究的结果使这种想法复杂化，融水的沉重重量导致它下沉而不是留在原地。与木卫二一样，土星的卫星泰坦也可能在冰壳下拥有一个液态水的海洋。美国宇航局喷气推进实验室（JPL）行星科学局的主管科学家RosalyLopes说，这个模型可以帮助科学家了解撞击可能对其他冰雪世界产生的作用。她说："就土卫六而言，这非常重要，因为土卫六有厚厚的冰壳--比木卫二的还要厚。我们对这项研究的应用非常感兴趣"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1336379.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1336379.htm

土星环的起源：恐龙时代冰月之间的大规模碰撞？

土星环的起源：恐龙时代冰月之间的大规模碰撞？超级计算机模拟显示，土星环可能起源于恐龙时代两颗冰卫星之间的大规模碰撞。美国国家航空航天局（NASA）的合作研究利用DiRAC超级计算设施模拟了潜在的卫星碰撞，结果表明，各种情况都可能将适量的冰分散到土星的罗切极限，从而形成独特的土星环。虽然还有许多问题，包括土星卫星上是否可能存在生命，但这项研究为了解土星系统开辟了新的途径。资料来源：美国国家航空航天局/达勒姆大学/格拉斯哥大学/雅各布-凯格瑞丝/路易斯-特奥多罗在一个晴朗的夜晚，只要有一架像样的业余望远镜，从地球表面就能看到土星及其一系列引人注目的星环。但是这些星环是怎么形成的呢？土星及其卫星是美国宇航局希望寻找生命的潜在地点之一，它们又能告诉我们什么呢？一系列新的超级计算机模拟为星环的起源之谜提供了答案--其中涉及到一次巨大的碰撞，当时恐龙还在地球上游荡。根据美国国家航空航天局（NASA）及其合作伙伴9月27日发表在《天体物理学杂志》上的最新研究，土星环可能是由几亿年前两颗冰卫星碰撞破碎后的碎片演变而来的。最终没有进入土星环的碎片也可能促成了土星现今一些卫星的形成。位于加利福尼亚硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的科学家雅各布-凯格瑞斯（JacobKegerreis）说："我们对土星系统还有很多不了解的地方，包括它的卫星所处的环境可能适合生命存在。因此，利用这样的大型模拟来详细探索它们是如何进化的，是一件令人兴奋的事情。"美国国家航空航天局和达勒姆大学的新模拟提出了土星环和冰卫星的起源理论--它们可能是在围绕这颗气体巨行星运行的两颗卫星发生大规模碰撞后形成的。这项研究中使用的模拟是研究土星环和潜在宜居冰卫星形成的最详细的模拟。资料来源：NASA/JacobKegerreis/LuísTeodoro高分辨率模拟和新见解美国国家航空航天局（NASA）的卡西尼号任务帮助科学家们了解了土星环（从天文学角度来说）有多年轻，可能还包括土星的一些卫星。这些知识为我们提出了关于它们是如何形成的新问题。为了了解更多信息，研究小组求助于英国杜伦大学的分布式高级计算研究（DiRAC）超级计算设施。他们模拟了前兆卫星之间不同碰撞可能发生的情况。这些模拟的分辨率比以前的此类研究高出100多倍，使用的是开源模拟代码SWIFT，让科学家们对土星系统的历史有了最深入的了解。土星环现在离土星很近，处于所谓的罗氏极限（Rochelimit）范围内--在这个最远的轨道上，行星的引力强大到足以瓦解离土星更近的较大的岩石或冰体。在更远的轨道上运行的物质可能会聚集在一起形成卫星。艺术家描绘的美国宇航局卡西尼号在2017年的"压轴大戏"中，飞船在土星及其光环之间俯冲多次，然后故意撞入土星大气层。图片来源：NASA/JPL-Caltech冰和碰撞动力学的作用通过模拟近200个不同版本的撞击，研究小组发现，各种撞击情况都可能将适量的冰分散到土星的罗氏极限，在那里沉积成环。虽然其他的解释无法说明为什么土星环中几乎没有岩石--它们几乎完全是由大块的冰构成的--但这种碰撞可以解释这一点。杜伦大学物理系/计算宇宙学研究所副教授文森特-埃克（VincentEke）是这篇论文的共同作者之一。他认为，当冰原卫星相互撞击时，相撞天体核心中的岩石分散程度低于上覆的冰。冰和岩石碎片也会撞击到系统中的其他卫星，可能会造成一连串的碰撞。这种倍增效应可能会破坏环外的任何其他前身卫星，而今天的卫星可能就是从这些卫星中形成的。电脑模拟土星轨道上两颗冰卫星撞击的静态图片。碰撞喷射出的碎片可能演变成土星标志性的、非常年轻的星环。模拟使用了3000多万个粒子，这些粒子按其冰或岩石材料着色，使用开源的SWIFT模拟代码运行。资料来源：美国国家航空航天局/达勒姆大学/格拉斯哥大学/雅各布-凯格瑞丝/路易斯-特奥多罗引力影响和未来调查是什么促使这些事件发生的呢？土星的两颗前卫星可能是被太阳引力通常很小的影响"累加"推向碰撞，从而破坏了它们围绕土星的轨道的稳定性。在正确的轨道配置中，来自太阳的额外引力会产生滚雪球效应-"共振"-拉长和倾斜这两颗卫星通常呈圆形的平坦轨道，直到它们的轨道相交，从而导致高速撞击。如今，土卫五的轨道就在卫星会遇到这种共振的地方之外。与地球的月球一样，土星的卫星也会随着时间的推移从土星向外迁移。因此，如果瑞亚是一颗古老的卫星，那么它在不久前就会越过共振点。然而，土卫五的轨道非常圆且扁平。这表明它并没有经历共振的不稳定影响，而是最近才形成的。新的研究与土星环形成于近期的证据相吻合，但仍有很大的疑问。如果土星的冰卫星中至少有一些也是年轻的，那么这对土卫二等世界表面下的海洋中可能存在的生命意味着什么？我们能否揭开从撞击前的行星原始系统到现在的全部故事？以这项工作为基础的未来研究将帮助我们进一步了解这颗迷人的行星和围绕它运行的冰雪世界。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387117.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387117.htm

太阳系最外缘的奥尔特云中可能存在一颗未知行星

太阳系最外缘的奥尔特云中可能存在一颗未知行星冥王星降级成矮行星后，关于太阳系中假想的第九行星的猜测长期以来一直集中在X行星上，但最近发表的一项研究提出，一颗未知的大行星可能隐藏在远远超出标准行星轨道的地方。这颗类似天王星或木星的行星将在奥尔特云（Oortcloud）中环绕太阳系（而不仅仅是太阳）运行，这意味着它将居住在太阳引力的最外围。根据这项研究，这些理论上的奥尔特云（外）行星可能是每200-3000颗恒星中就有一颗的标准特征，这很可能是被高估的，因为研究人员没有考虑到恒星及其行星盘形成过程中发生的不稳定性。来自法国国家科学研究中心（CNRS）和其他研究机构的科学家们对动力学不稳定性进行了复杂的"N体模拟"，以评估一颗大行星是如何被抛出太阳系的，或者一个已经建立的行星系统是如何捕获一颗在银河系平面漫步的失控行星的。该研究称，被抛出的行星被困在奥尔特云中的估计比例为1%到10%，这取决于太阳系形成过程中行星的初始质量分布。该研究继续说，如果太阳系的动力学不稳定性"发生在诞生星团解体之后"，那么有7%的几率冰巨行星会被捕获在太阳的奥尔特云中。因此，太阳系边缘的这颗未知巨行星很可能是一颗游荡的外行星，在太阳系形成后被太阳的引力影响捕获。奥尔特云环绕太阳的距离在2000到200000AU之间，即0.03到3.2光年之间，这意味着上述引力与太阳系中8颗（已确认的）行星的引力相比是相当微弱的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370509.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370509.htm

听上去不可能：超高温的水星北极附近可能埋有冰川

听上去不可能：超高温的水星北极附近可能埋有冰川这听起来像是在亚马逊河流域发现了一个滑雪胜地，但行星科学研究所的一个科学家小组声称，他们已经发现了超热行星水星在其北极地区有地下盐冰川的证据。据研究小组称，冰川在太阳系中的存在比人们想象的要普遍得多，他们引用了美国宇航局"新视野"号深空探测器在冥王星上发现的氮冰川为例。水星上的冰川应该是在水星远古时期，当火山活动仍在进行时从水星内核渗出的水形成的。根据美国宇航局MESSENGER轨道器的数据建立的计算机模型，当水到达冰冻的地表下极地区域时，形成了浅海，浅海与盐流相互作用，形成了埋藏的冰川。可能含有冰川的极地地区图/行星科学研究所地表下的低温是原始水星仍有大气层时遗留下来的，大气层遮挡了两极地区对太阳的辐射，使液态水得以形成，并使冰冻区域稳定在地下。据研究小组称，这些富挥发性层（VRL）以升华坑的形式产生了独特的地质结构。也就是说，由于小行星的撞击，暴露在水星表面真空环境中的咸冰闪烁成气体后留下的凹坑。这些坑是在陨石坑内发现的，但不在陨石坑边缘附近，这支持了它们是由撞击揭露出来的观点。如果这一理论成立，那么它也将对寻找地球外的生命产生影响，因为这种含盐冰川可能孕育着某种形式的微生物生命。对于普通微生物来说，这里的环境过于恶劣，但对于地球上阿塔卡马沙漠、死海和温泉等利基环境中的一些嗜极生命形式来说，这里可能是它们的家园。这项研究发表在《行星科学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400065.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400065.htm