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去趟金星有多麻煩
金星，通常被稱為地球的「邪惡雙胞胎」行星，形成於離太陽更近的地方，自誕生後它的演變與地球截然不同。它有著「失控」的溫室效應（意味著熱量被完全困住），厚厚的富含二氧化碳的大氣層，沒有磁場，表面熱到足以熔化鉛。在接下來的十年裡，幾個無人駕駛科學任務將研究這種情況以及發生的原因。但現在一些科學家想要發射載人飛船去金星。這是個好主意嗎?
金星的直徑比地球略小，軌道離太陽更近。這意味著其表面的任何水都會在形成後不久就蒸發掉，開始產生溫室效應。早期持續的火山噴發創造了熔岩平原，增加了大氣中的二氧化碳——於是失控的溫室效應開始了，使溫度從略高於地球上升到目前的475°C。雖然金星的一年比我們的短（225天），但它的自轉非常慢（243天），而且「逆行」——與地球相反。緩慢的旋轉與缺乏磁場有關，磁場缺乏導致大氣持續流失。
圖片來自NASA/JPL。
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儘管條件惡劣，但一些科學家推測，金星的雲層在某些高度上可能孕育著宜居條件。最近的測量結果明顯顯示，金星雲層中的磷化氫是一種潛在的生命跡象，因為在地球上它是由微生物不斷產生的。這一點引起了很多爭議。顯然，我們需要更多的測量和探索來找出它的來源。
迄今為止，我們對金星的了解都來自於過去的幾次探測，例如1970年至1982年期間前蘇聯的Venera 7-14探測器。載人飛越金星的想法是在20世紀60年代末提出的。這個想法是讓載人航天器繞金星飛行並返回地球。這將使科學家們能夠測試深空技術，還可以為更復雜的載人火星任務做好準備。然而，航天員不會在金星上進行任何著陸或實際的大氣調查——條件太苛刻了。由於金星距離太陽更近，會帶來苛刻的炎熱挑戰和更強的太陽耀斑輻射。
不過，即使把人類送到一個可能存在生物的星球上，也不會讓我們更容易找到它們。這是有風險的——我們可能在發現任何生命之前就汙染了大氣。尋找生命生化跡象的最好方法是使用無人探測器。
雖然載人飛越金星任務毫無疑問會帶來一些令人驚歎的圖像和有用的額外資料，但這對目前計劃進行的詳細的、更長時間的定製研究來說幾乎沒有幫助。因此，有人認為載人前往金星的可能性很小。目前，我們只在近地軌道上進行過載人探索。從長遠來看，這可能有助於讓我們直接去火星，而不需要在金星上做訓練。
來源 / https://phys.org/news/2022-09-venus-people.html
/星系「金鐘罩」
數十億年來，銀河系最大的衛星星系——大麥哲倫雲和小麥哲倫雲——經歷了一段危險的旅程。當它們被拉向我們的母星系時，它們互相環繞，並開始解體，留下氣態碎片的痕跡。然而，令天文學家迷惑不解的是，這些矮星系仍然完好無損，並在不斷地形成恆星。
科羅拉多學院的助理教授Dhanesh Krishnarao說:「很多人都在努力解釋這些物質流是如何存在的。如果這些氣體被從這些星系中移除，它們怎麼還能形成恆星？」
在NASA哈勃空間望遠鏡和一顆退役衛星「遠紫外分光探測器」（FUSE）資料的幫助下，由Krishnarao領導的天文學家團隊終於找到了答案：麥哲倫星系被一層冕包圍著，這是一個由高溫增壓氣體構成的保護罩。它就像繭一樣將兩個星系包裹起來，防止它們的氣體被銀河系吸走，從而使它們能夠繼續形成新的恆星。
圖片來自NASA。
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這一發現最近發表在《自然》雜誌上，它揭示了星系演化的一個新角度。合作研究者Andrew Fox說：「星系將自己包裹在氣態繭中，這是對其他星系的防禦盾。」
天文學家幾年前就預測到了冕的存在。合作研究者Elena D’Onghiaa解釋說：「我們發現，如果我們在模擬麥哲倫雲落入銀河系的過程中加入冕的存在，就可以首次解釋吸走的氣體的質量。我們知道，大麥哲倫星雲的質量應該要足夠大才能形成冕。」
但是，儘管這層冕從麥哲倫雲延伸了10萬多光年，並且覆蓋了南部天空的很大一部分，但它實際上是看不見的。研究人員認為，星系的冕是數十億年前坍縮形成星系的原始氣體雲的殘餘。儘管人們在更遙遠的矮星系周圍看到過冕，但天文學家此前從未能夠如此詳細地研究它。
通過分析來自28個類星體的紫外光模式，研究小組能夠探測和描述大麥哲倫雲周圍的物質，並確認冕的存在。正如預測的那樣，類星體光譜上印有碳、氧和矽的明顯特徵，這些特徵構成了環繞星系的熱等離子體暈。通過繪製結果，該團隊發現這層冕確實存在。「它真的是在保護星系。如此稀薄的氣體籠罩如何能夠保護一個星系免遭破壞呢？」Krishnarao解釋說：「任何試圖進入星系的東西都必須首先穿過這種物質，所以它可以吸收一些衝擊力。」
來源 / https://phys.org/news/2022-09-hubble-shield-defending-pair-dwarf.html
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初代恆星的殘骸
第一批恆星很可能是在宇宙只有1億年的時候形成的，不到宇宙目前年齡的1%。這批恆星被稱為第三星族星，它們的質量非常巨大，以至於當它們以超新星的形式結束生命時，它們會將自己撕裂，在星際空間中留下一種獨特的重元素混合物。然而，儘管天文學家幾十年來一直在努力尋找，但直到現在還沒有關於這些原始恆星的直接證據。
通過使用雙子北座望遠鏡分析已知的最遙遠類星體之一，天文學家現在已經確定了第一代恆星爆炸的殘餘物質。研究者們使用一種創新方法來推斷類星體周圍雲層中所包含的化學元素，並注意到一種非常不尋常的成分——與太陽中發現的這些元素的比例相比，該物質中鐵的含量是鎂的10倍多。
科學家們認為，對這一驚人特徵最有可能的解釋是，這些物質是第一代恆星作為生對不穩定性超新星爆炸時留下的。這些異常強大的超新星爆炸從未被目睹過，但理論上這被認為是質量為太陽150到250倍的巨型恆星生命的終結形態。
第三星族星的藝術想象圖。
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與其他超新星不同的是，這些戲劇性的事件沒有留下如中子星或黑洞等恆星殘骸，而是將所有的物質都噴射到周圍環境中。只有兩種方法能找到它們的證據：第一種方法是在生對不穩定性超新星發生時捕捉到它（但這基本不可能實現）。另一種方法是從它們噴射到星際空間的物質中識別它們的化學特徵。
然而，推斷每一種存在元素的數量是一項棘手的工作，因為光譜中線的亮度除了取決於元素的丰度之外，還取決於許多其他因素。該研究的兩位共同作者，東京大學的Yuzuru Yoshii和Hiroaki Sameshima，通過開發一種方法，即利用類星體光譜的波長強度來估計那裡存在的元素丰度，解決了這個問題。通過這種方法，他們及其同事發現了明顯較低的鎂鐵比。Yoshii及其同事認為，基於這顆類星體中鎂鐵丰度比極低的特徵，新的結果提供了生對不穩定性超新星的最清晰特徵。
如果這確實是最早的恆星之一和生對不穩定性超新星遺蹟的證據，那麼這一發現將有助於我們了解宇宙中的物質（包括我們自己）如何演變成今天的樣子。為了更徹底地檢驗這一解釋，還需要進行更多的觀測，以確定其他物體是否具有類似特徵。相關研究已發表在The Astrophysical Journal（《天體物理學雜誌》）上。
來源 / https://phys.org/news/2022-09-potential-universe-earliest-stars.html
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地殼地核成分之謎
來自克萊蒙-奧弗涅大學的研究人員與來自拜羅伊特大學的研究者合作，發現證據表明，地球的成分在其早期的碰撞侵蝕中隨時間發生了變化。在發表於《科學》雜誌上的論文中，該小組描述了對隕石中釤和釹含量的研究，以及該研究所展示的導致當前地球構成的過程。
之前的研究表明，行星的形成來自於吸積盤中物質的碰撞，吸積盤則是在恆星的早期形成的。這種碰撞的特徵被認為在形成行星的過程中起了作用，例如影響了它們的傾斜角度。先前的研究還表明，地球的核心是鐵和鎳，其周圍是一個混有鎂的含鐵矽酸鹽層。頂層被描述為矽酸鹽層。Zoë Malka Leinhardt指出，物質密度從核心到地殼不斷降低，這使得地殼在碰撞時更容易受到衝擊。
先前的研究還發現了一個謎團——為什麼地殼中含有較重的礦物？一種理論認為，它們可能是由於與其他材料不相容而被向上推的。不幸的是，這些理論並不能解釋為什麼地殼中的某些礦物，如釹，比在地核中可以測量到的含量還要高。
圖片來自CC0 Public Domain。
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為了解釋這種反常現象，人們提出了三種主要理論。有種理論認為這是一種錯覺，實際上地核中的礦物比可以測量的要多。另一種觀點是，這是因為來自吸積盤的物質在構成上有差異。第三種說法是，隨著較重的材料被向上推積在地殼中時，一些材料在新的碰撞中被撞入太空。
在這項新的努力中，研究人員發現了支持第三種理論的證據。研究者們測量了隕石中釹的數量，並假設它們的構成與地球的構成相似，然後發現多達20%的地球外層可能已經在碰撞中消失。這可以解釋地殼中的重礦物（如釹）與其他較輕的礦物（如釤）的比例。
來源 / https://phys.org/news/2022-09-meteorites-earth-composition-collisional-erosion.html
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DART撞擊孿小星的現場觀察
9月26日，美國航天局的雙小行星改道測試（DART）航天器故意撞向孿大星雙小行星系統中的小行星小衛星孿小星。這是人們第一次用航天器撞擊試圖改變小行星軌道的行星防禦試驗。
DART撞擊兩天後，天文學家Teddy Kareta和Matthew Knight使用託洛洛山美洲天文臺的4.1米南方天體物理研究（SOAR）望遠鏡捕捉到了從小行星表面炸開的巨大塵埃和碎片。在下面這張圖片中，可以看到塵埃軌跡——被太陽輻射壓力推開的拋射物（與從視野中心延伸到右側邊緣的彗星尾巴不一樣）。按照觀測時孿大星與地球的距離，這相當於距離撞擊點至少1萬公里。
圖片來自National Science Foundation / NOIRLab
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Kareta說:「在撞擊發生後的幾天裡，我們能夠如此清晰地捕捉到結構和範圍，這令人驚訝。」Kareta還說：「現在，DART團隊已經開始了下一階段的工作：分析自己團隊和世界各地參與研究這一激動人心事件的其他觀察員的資料和觀察結果。我們計劃在未來幾周和幾個月內使用SOAR來監測拋射物。我們需要有效跟進這樣不斷發展的事件。」
這些觀測將使科學家們獲得有關孿小星表面性質的知識：碰撞時拋射出了多少物質，拋射的速度有多快，以及不斷膨脹的塵埃雲中顆粒大小的分佈——例如，撞擊是導致小衛星拋出大塊物質還是主要是細塵。分析這些資訊將有助於科學家通過更好地了解撞擊產生的拋射物數量和性質，以及如何改變小行星的軌道來保護地球和地球上的居民。
來源 / https://phys.org/news/2022-10-soar-telescope-dimorphos-comet-like-tail.html
