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“羅塞塔”揭秘67P彗星的形狀成因

2014年7月，當(dāng)歐洲空間局的羅塞塔探測(cè)器第一次發(fā)現(xiàn)，67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星（以下簡(jiǎn)稱67P彗星）具有類似橡皮鴨子玩具的雙瓣形狀時(shí)，解釋這一形狀的起源就成了一個(gè)關(guān)鍵的問題。對(duì)此有兩個(gè)猜想，兩顆彗星并合形成了這個(gè)形狀，或者是一顆彗星在局部發(fā)生了蒸發(fā)造就出了這只鴨子的“脖子”。

使用2014年8月6日至2015年3月17日“羅塞塔”所獲得的高分辨率圖像，科學(xué)家們現(xiàn)在給出了這個(gè)謎題的清晰答案。通過研究彗核上的物質(zhì)層，可以證明67P的形狀源于兩顆彗星間低速碰撞融合。

為了得到這個(gè)答案，天文學(xué)家首次使用這些圖像在該彗星的表面辨識(shí)出了100多個(gè)階地，此外還有在峭壁和凹坑中所暴露出的平行層物質(zhì)。隨后利用三維形狀模型來確定它們的走向，即坡度和向地下延伸的角度。

結(jié)果顯示，在67P的每一個(gè)瓣上，這些結(jié)構(gòu)都具有一致的方向，在某些地方甚至可以向下延伸650米；而每個(gè)瓣上這些結(jié)構(gòu)的走向則各自獨(dú)立。在連接兩個(gè)瓣的脖頸處，則表現(xiàn)出了相反的走向。

為了確認(rèn)這一點(diǎn)，科學(xué)家們還分析了67P彗星不同部分的局部重力。根據(jù)模型計(jì)算了每個(gè)地點(diǎn)每一層物質(zhì)的所能產(chǎn)生的重力強(qiáng)度和方向。結(jié)果也顯示，67P彗星的這兩部分各自形成于不同的地方，此后在低速碰撞的過程中融合到了一起。（供稿：謝懿）

“羅塞塔”所拍攝的67P彗星。版權(quán)：ESA/Rosetta/Navcam。

好奇號(hào)火星車拍攝的火星表面。前景地層浸入夏普山的底層，說明在大塊山體形成之前，有水流向盆地中流動(dòng)。版權(quán)：NASA/JPL-Caltech/MSSS

美國(guó)宇航局好奇號(hào)火星車確認(rèn)火星上的古老湖泊

一個(gè)來自美國(guó)宇航局火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室小組的新研究確認(rèn)，火星在幾十億年前，曾經(jīng)有一段時(shí)間形成古老湖泊。

使用來自好奇號(hào)火星車的數(shù)據(jù)，研究小組發(fā)現(xiàn)，很久以前水流使得泥沙沉淀在蓋爾環(huán)形山里。三年前，火星車正是在這里著陸。而泥沙的分層沉積形成了夏普山。這座山如今正立于環(huán)形隕石坑的中央。

“根據(jù)火星車的觀測(cè)，持續(xù)的水流和湖泊曾在大約33到38億年前存在于火星表面，并將泥沙緩慢地運(yùn)送到夏普山所在的地方，形成了它的底層。”NASA火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目科學(xué)家阿什溫?瓦薩瓦達(dá)（Ashwi n Vasavada）介紹說。

在好奇號(hào)于2012年著陸火星之前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蓋爾環(huán)形山中充滿了分層泥沙。一些假說認(rèn)為這些泥沙是由風(fēng)吹來沙土堆積而成。而另一些則認(rèn)為分層泥沙是由古老湖泊形成的。最新的觀測(cè)證據(jù)證實(shí)，夏普山底部分層泥沙，確實(shí)是由水流形成的。（供稿：李珊珊）

新視野號(hào)發(fā)現(xiàn)冥王星的藍(lán)天

來自美國(guó)宇航局新視野號(hào)的第一幅冥王星大氣層的彩色照片，顯示冥王星的霾層呈現(xiàn)藍(lán)色。

“誰(shuí)能想象一個(gè)柯伊伯帶天體，有藍(lán)色的天空？這太美妙了?！眮碜晕髂涎芯克男乱曇疤?hào)的首席研究員艾倫?斯特恩（Alan Stern）說。

冥王星霾層中的微小顆粒本身可能是灰色或紅色的，但是它們散射出的藍(lán)色光線引起了新視野號(hào)科學(xué)小組的注意?！斑@引人注目的藍(lán)色告訴我們霾層中微粒的大小和成分。”科學(xué)小組的研究員，卡莉?豪威特（Carly Howet t）說，“藍(lán)色的大氣層通常是由非常微小的顆粒散射太陽(yáng)光形成的。在地球上，這些粒子是極小的氮分子。而在冥王星上，微?？赡茌^大——但還是很小——我們叫作索林斯（t holi ns）的煙塵顆粒?！?/p>

科學(xué)家認(rèn)為，冥王星高層大氣中的索林斯顆粒是一種復(fù)雜的分子，由于太陽(yáng)光照射引發(fā)化學(xué)反應(yīng)形成的。而這種化學(xué)反應(yīng)最早在土星的衛(wèi)星泰坦上發(fā)現(xiàn)。（供稿：李珊珊）

新視野號(hào)的多光譜可見光成像儀（MVIC）拍攝到，冥王星的霾層呈現(xiàn)藍(lán)色?？茖W(xué)家認(rèn)為，冥王星的高海拔霾層與土衛(wèi)六泰坦的相似。兩者的來源，可能都與太陽(yáng)光引起的氮和甲烷的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。版權(quán)：NASA/ J HUAPL/SwRI

11年引力波探測(cè)未果引發(fā)黑洞新思考

100年前，愛因斯坦提出了廣義相對(duì)論，預(yù)言了引力波的存在。澳大利亞的帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了為期11年的觀測(cè)，并沒有探測(cè)到預(yù)期的引力波背景，由此引發(fā)了我們對(duì)星系以及黑洞認(rèn)識(shí)的重新思考。

引力波是非常誘人的工具，它們攜帶了宇宙極早期以及高能事件內(nèi)部的信息。雖然有很強(qiáng)的證據(jù)表明它們的存在，但至今引力波還沒有被直接探測(cè)到。使用帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家們預(yù)期會(huì)探測(cè)到來自宇宙中并合星系所產(chǎn)生的引力波背景，但卻一無所獲。

星系是通過彼此之間的并合生長(zhǎng)的，而每一個(gè)大型星系的中心都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。當(dāng)兩個(gè)星系并合的時(shí)候，它們中心的黑洞會(huì)形成一個(gè)雙星系統(tǒng)。這個(gè)黑洞雙星會(huì)釋放出引力波，帶走自身的能量，使得兩個(gè)黑洞逐漸靠近，最終發(fā)生碰撞。

澳大利亞的帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡。版權(quán)：CSIRO。

為了搜尋由此發(fā)出的這些引力波，天文學(xué)家使用帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)一系列的毫秒脈沖星進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。當(dāng)有引力波從地球和毫秒脈沖星之間穿過時(shí)，空間會(huì)被擠壓和拉伸，改變脈沖星所發(fā)出脈沖抵達(dá)地球的時(shí)刻。

在11年這么長(zhǎng)的時(shí)間里沒有探測(cè)到這些引力波，這種情況說明，我們對(duì)黑洞并合的認(rèn)識(shí)并不完整。一種解釋是，出于某種原因，星系中心黑洞雙星并合的速度相當(dāng)快。要想探測(cè)到這些引力波，天文學(xué)家必須還要積累更長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)。（供稿：謝懿）

小行星是月球上水的主要來源

月球上被發(fā)現(xiàn)的水是由小行星作為“運(yùn)載工具”帶來的，而不是此前人們認(rèn)為的彗星。使用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，來自莫斯科物理技術(shù)學(xué)院和俄羅斯科學(xué)院地殼動(dòng)力研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一個(gè)大型小行星為月球帶來的水，比彗星持續(xù)十億年帶水的總和還要多。

在阿波羅計(jì)劃的年代，科學(xué)家認(rèn)為月球是完全干燥的。他們認(rèn)為月球演化的開始階段，因?yàn)闆]有大氣層，太陽(yáng)輻射能蒸發(fā)掉所有揮發(fā)性物質(zhì)。然而，從20世紀(jì)90年代開始，科學(xué)家從月球勘探者探測(cè)器得到了令人意外的數(shù)據(jù)：月球表面的中子流顯示，在月球一部分的表面土壤附近，有大量的氫。這可能意味著水的存在。

科學(xué)家認(rèn)為，如果月球表面存在水，可能是由宇宙中的物體撞擊攜帶來的。它們?cè)谠虑驑O地幾乎從來不暴露在太陽(yáng)光中的“冷井”里保存。而即便是由冰組成的彗星，在撞擊月球時(shí)99%以上的水都會(huì)蒸發(fā)。相對(duì)而言，較大的小行星與太陽(yáng)系中其他行星形成時(shí)一樣，含有可觀的水分。在撞擊月球時(shí)，它們會(huì)將更多水帶到月球表面。（供稿：李珊珊）

這是一張?jiān)虑蚰蠘O周圍地表溫度的圖片。數(shù)據(jù)來自月球勘測(cè)軌道飛行器（LRO）。版權(quán)：NASA

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)成雙的熱類木星行星

最近，美國(guó)密西根大學(xué)的科學(xué)家和來自其他單位的研究人員組成的團(tuán)隊(duì)，利用開普勒空間望遠(yuǎn)鏡的K2任務(wù)獲得的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了距離主星恒星非常近的一雙熱類木星行星系統(tǒng)。

有些太陽(yáng)系外行星具有非常大的體積和質(zhì)量，并且其物質(zhì)組成狀態(tài)為氣態(tài)，非常像我們太陽(yáng)系的木星，只不過它們距離其主星恒星很近，處在其主星恒星的強(qiáng)烈輻射之下，獲得大量的熱量，因此這類太陽(yáng)系外行星被天文學(xué)家稱為熱類木星行星。在過去的20多年，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約300顆熱類木星行星，但是，發(fā)現(xiàn)距離主星恒星如此近的一雙熱類木星行星是第一次。

通常，類木星行星在距離主星恒星較遠(yuǎn)的低溫狀態(tài)下形成。對(duì)于太陽(yáng)系來說，它們形成的位置應(yīng)該處在小行星帶以外，遠(yuǎn)離太陽(yáng)的高溫輻射。然而，這兩個(gè)太陽(yáng)系外熱類木星行星距離它們的主星恒星僅有10~20倍太陽(yáng)半徑的距離，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水星的軌道半徑。那么，它們距離其主星恒星為何如此近呢？它們是從遠(yuǎn)處遷徙來的嗎？又是如何遷徙而來的呢？這給天文學(xué)家?guī)砹死Щ蟆?/p>

熱類木星行星的藝術(shù)概念圖，版權(quán)：NASA/J PLCaltech/T. Pyle (SSC)

這是一個(gè)非常特殊的熱類木星行星系統(tǒng)，天文學(xué)家通過對(duì)它們進(jìn)一步的研究，將有助于了解有關(guān)行星的形成和遷移等疑難問題。（供稿：夏寒）

類似地球的行星未來將大量產(chǎn)生

利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)和開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)，天文學(xué)家對(duì)宇宙中類似地球這樣的可居住行星的產(chǎn)生情況進(jìn)行了推算。他們認(rèn)為，約46億年前，太陽(yáng)系產(chǎn)生的時(shí)候，當(dāng)時(shí)宇宙中可居住行星的數(shù)目，只占整個(gè)宇宙演化史中可能產(chǎn)生的可居住類地行星總數(shù)的8%，剩余的92%可居住類地行星未來會(huì)繼續(xù)形成。因此，即使太陽(yáng)走到它的生命終點(diǎn)，宇宙中還會(huì)有大量可居住類地行星存在。

來自美國(guó)馬里蘭州巴爾的摩空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究院的科學(xué)家彼得?貝赫魯奇（Peter Behroozi）認(rèn)為，相比于所有可能生成的行星，地球的出現(xiàn)確實(shí)是較早的。通過哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，天文學(xué)家對(duì)星系演化過程中的恒星形成有了比較清楚的了解。100億年之前，宇宙中出現(xiàn)了一次恒星快速形成的階段，但是，那時(shí)宇宙中可利用的氫氣和氦氣含量很低；現(xiàn)在，宇宙中恒星的形成速率比較低，但是與之前相比，有更多可以利用的氫氣和氦氣，因此，這些氣體將來可以生成更多的恒星。

未來會(huì)有大量可居住類地行星產(chǎn)生（示意圖）。版權(quán)：NASA / ESA / G. Bacon (STScI）

開普勒空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)顯示：像地球大小的太陽(yáng)系外行星，且位于恒星的可居住帶內(nèi)，它的表面擁有液態(tài)水，這樣的行星在我們的銀河系中是普遍存在的。天文學(xué)家估計(jì)銀河系內(nèi)類似地球大小的行星約有10億個(gè)。將范圍擴(kuò)展到我們的可觀測(cè)宇宙，約1000億個(gè)星系，這類行星的數(shù)目會(huì)更加龐大。（供稿：夏寒）

木星大紅斑繼續(xù)變小

最近，天文學(xué)家使用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)木星進(jìn)行了觀測(cè)，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡裝備的觀測(cè)儀器“寬視場(chǎng)相機(jī)-3（W ide Field Cam era 3）”進(jìn)行了10多個(gè)小時(shí)的拍攝，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，著名的木星大紅斑仍在繼續(xù)變小。

木星大紅斑是木星表面大氣的巨大漩渦風(fēng)暴，位于木星赤道以南22°的緯度位置，它已經(jīng)存在了300多年。近些年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)大紅斑在逐漸變小，此次哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)再次證實(shí)了這一現(xiàn)象。之前，天文學(xué)家曾發(fā)現(xiàn)，在某些時(shí)段內(nèi)木星大紅斑的縮小速度非常大，不過，此次觀測(cè)顯示，大紅斑的縮減速度有所減小，因此，木星大紅斑可能不會(huì)輕易消失。此次觀測(cè)結(jié)果與2014年的觀測(cè)比較，發(fā)現(xiàn)大紅斑的尺度減小了240千米。

除了大紅斑的尺度繼續(xù)變小之外，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡還發(fā)現(xiàn)，大紅斑中心區(qū)域的顏色比過去有所減淡；同時(shí)，有一個(gè)條狀結(jié)構(gòu)橫跨整個(gè)大紅斑，此條狀結(jié)構(gòu)在旋風(fēng)的作用下不斷旋轉(zhuǎn)和扭曲；此外，緊鄰木星赤道北側(cè)，哈勃望遠(yuǎn)鏡還觀測(cè)到一種少有的波狀結(jié)構(gòu)，“旅行者2號(hào)”于1977年曾經(jīng)觀測(cè)到此種結(jié)構(gòu)，時(shí)隔近40年，再次發(fā)現(xiàn)同類現(xiàn)象。

天文學(xué)家每年都會(huì)安排哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)太陽(yáng)系遠(yuǎn)處包括木星在內(nèi)的氣體大行星進(jìn)行觀測(cè)，此次觀測(cè)正是為這一任務(wù)進(jìn)行的觀測(cè)。（供稿：夏寒）

彗星或小行星撞擊可能導(dǎo)致地球生命周期性滅絕

最近，美國(guó)紐約大學(xué)的研究人員邁克爾?蘭姆皮諾（M ichael Ram pino）和美國(guó)卡內(nèi)基學(xué)會(huì)的研究人員肯恩?卡爾代拉（Ken Caldeila）合作研究指出，地球過去2.6億年中的大規(guī)模生命滅絕事件可能是由大量彗星和小行星撞擊地球造成的。他們的研究結(jié)果發(fā)表在英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)會(huì)刊《M NRAS》上。

他們的研究利用了地球上撞擊坑的數(shù)據(jù)和多次發(fā)生的生物滅絕數(shù)據(jù)，包括6500萬年前的恐龍滅絕事件。他們的研究結(jié)果顯示，地球上撞擊坑的年齡與發(fā)生的生物滅絕年代相關(guān)，而且，在過去2.6億年中，事件的發(fā)生具有周期性，周期為2600萬年。這個(gè)數(shù)值跟地球在銀河系中圍繞銀河系中心轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間大致吻合。研究人員認(rèn)為，遙遠(yuǎn)的奧爾特彗星云的擾動(dòng)可以導(dǎo)致太陽(yáng)系內(nèi)部區(qū)域發(fā)生周期性的彗星雨現(xiàn)象，大量彗星撞擊地球，可能引起地球生命的滅絕事件。

這項(xiàng)研究工作中研究人員使用了撞擊坑和生物滅絕事件的一些最新數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有更準(zhǔn)確的年代估計(jì)。他們利用特定的數(shù)學(xué)方法對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。他們的數(shù)據(jù)中，六次生命滅絕事件與地球上的撞擊頻發(fā)過程密切相關(guān)，其中位于墨西哥尤卡坦半島上的?？颂K魯伯隕石坑對(duì)應(yīng)的是6500萬年前的恐龍滅絕事件。總之，研究結(jié)果暗示了彗星或小行星撞擊與地球生命滅絕之間的因果關(guān)系。（供稿：夏寒）

小行星撞擊地球的示意圖，版權(quán)：NASA

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的木星表面局部區(qū)域，版權(quán)：NASA, ESA, A. Simon (GSFC), M. Wong (UC Berkeley), and G. Orton (J PLCaltech)

三角座恒星“Tri-XX”上的黑子。版權(quán)：Credit: A. Kü nstler, T. A. Carroll, and K. G. Strassmeier, Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP)

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)其他恒星的黑子演化

來自波茨坦萊布尼茲天體物理研究所的天文學(xué)家，用光譜觀測(cè)的方法首次得到了太陽(yáng)之外的其他恒星上的黑子演化系列圖像。觀測(cè)數(shù)據(jù)來自位于西班牙特尼里弗島的“恒星活動(dòng)自動(dòng)控制望遠(yuǎn)鏡”，這顆恒星是三角座的恒星“Tri-XX”。該恒星的黑子觀測(cè)表明它的磁活動(dòng)周期與太陽(yáng)差不多，但是，磁場(chǎng)活動(dòng)要強(qiáng)烈很多。

通常情況下，除太陽(yáng)之外的恒星距離地球十分遙遠(yuǎn)，人們無法觀測(cè)到恒星為一個(gè)球面。天文學(xué)家利用巧妙的數(shù)學(xué)方法結(jié)合先進(jìn)的天文觀測(cè)技術(shù)，可以間接獲得遙遠(yuǎn)恒星的表面圖像，這需要天文學(xué)家觀測(cè)特定要求的恒星光譜，這項(xiàng)技術(shù)被稱為“多普勒成像術(shù)”，它是目前研究恒星的最先進(jìn)技術(shù)之一。

三角座恒星“Tri-XX”是一顆紅巨星，它的自轉(zhuǎn)周期為24天，早在1999年天文學(xué)家就觀測(cè)到其表面上尺度達(dá)12×20個(gè)太陽(yáng)半徑的超級(jí)大黑子，并因此在全球天文界引起轟動(dòng)。不過，要想弄清它的黑子演化情況并不是件容易的事情，這需要數(shù)十年的連續(xù)光譜觀測(cè)。

天文學(xué)家獲得的黑子演化系列圖像顯示了黑子的形態(tài)變化，包括它的分裂和合并。天文學(xué)家非常關(guān)注黑子磁場(chǎng)的衰減速率，因?yàn)樗c恒星對(duì)流層的磁擴(kuò)散情況有關(guān)，進(jìn)而決定了恒星磁場(chǎng)活動(dòng)的周期。這對(duì)于理解恒星磁場(chǎng)的物理特性非常重要。

（供稿：夏寒）

（責(zé)任編輯 張長(zhǎng)喜）