每週星聞 | 地球本有機會更宜居?

火星新月沙丘

下面這張圖片來自火星勘測軌道飛行器(MRO)上的HiRISE相機,顯示了一片迷人的火星沙丘:新月形沙丘,這些沙丘沿著火星北極深谷的一個懸崖形成。

HIRISE是一架功能強大的相機,可以從火星軌道上拍攝小到火星表面桌子大小的物體。這張照片顯示的是一塊直徑不到1公里的區域,而MRO在拍攝這張照片時距離地表約197公里。HiRISE的科學家說,新月形沙丘在地球和火星上都很常見。通常情況下,這些沙丘的形狀非常獨特。它們很重要,因為它們可以告訴科學家沙丘形成的環境和特定位置的風向

火星沙丘

火星沙丘。

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新月形沙丘形成於風向單一的沙地上,沙弧最終形成順風方向的「角」,而沙被吹進沙丘的峰頂和斜坡。很多時候,它形成的形狀俯瞰像《星際迷航》的徽章。火星北極的風一定會向不同的方向旋轉,因為圖中的沙丘不是典型的新月形。這張照片是用相機上的紅-綠-藍濾鏡拍攝的,使沙子呈現藍色的外觀。

HiRISE相機的工作波長為可見光,與人眼相同,但它有一個望遠鏡,使其成為目前太空中解析度最高的相機之一。這些高解析度的圖像使科學家能夠分辨出火星上1米大小的物體,並以比其他火星任務更全面的方式研究其表面結構。HiRISE還進行了近紅外波長的觀測,以獲得有關礦物的資訊。MRO自2006年以來一直在火星軌道上運行,這項任務的長期性意味著行星科學家可以跟蹤火星的變化。

來源 / https://phys.org/news/2022-09-beautiful-dunes-mars-sculpted-swirling.html

/來自外太空的神秘稀有鑽石

據科學家稱,來自太陽系中一顆古老矮行星的奇怪鑽石可能是在大約45億年前該矮行星與一顆大型小行星相撞後不久形成的。研究小組已經證實這顆矮行星地幔的隕石中存在一種罕見的六邊形鑽石:藍絲黛爾石。藍絲黛爾石是以20世紀的愛爾蘭晶體學家和英國皇家學會會員凱瑟琳·朗斯代爾的名字命名的,她使用X射線研究了碳的結構。

藍絲黛爾石和鑽石

藍絲黛爾石和鑽石。

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參與研究的高級研究人員之一,皇家墨爾本理工大學的Dougal McCulloch教授說,研究小組預測藍絲黛爾石原子的六邊形結構使其可能比具有立方結構的普通鑽石更堅硬。同時,這項研究明確證明了藍絲黛爾石存在於自然界。此外,研究團隊還發現了迄今為止已知的最大的藍絲黛爾石晶體,其大小可達1微米,比人類的頭髮還要細得多。該團隊表示,藍絲黛爾石的不尋常結構可能有助於為採礦應用中超硬材料的新制造技術提供資訊。

McCulloch及其RMIT團隊使用先進的電子顯微鏡技術從隕石上捕捉固體和完整的切片,從而創建藍絲黛爾石和普通鑽石的形成快照。研究小組提出,隕石中的藍絲黛爾石是在高溫和中等壓力下由超臨界流體形成的,幾乎完美地保留了原有石墨的形狀和紋理。後來,隨著環境變冷、壓力降低,藍絲黛爾石部分被鑽石取代。

因此,大自然為我們提供了一個在工業中嘗試和複製的過程。研究人員認為,如果我們能開發出一種工業工藝,促進用藍絲黛爾石替代預先成型的石墨部件,那麼就可以用藍絲黛爾石製造微小的、超硬的機器部件。相關研究已發表在Proceedings of the National Academy of Sciences上。

來源 / https://phys.org/news/2022-09-mysterious-diamonds-outer-space-scientists.html

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獵戶座大星雲的新照片

由稠密氣體和塵埃組成的牆就像一個巨大的有翼生物,當它在宇宙渦絲中翱翔時,明亮的恆星照亮了它。最近,一個國際研究小組公佈了用詹姆斯·韋布空間望遠鏡捕捉到的獵戶座星雲的首批圖像,這讓天文學家們「大吃一驚」。這個「恆星託兒所」位於獵戶座,距離地球1350光年,與45億年前太陽系誕生的環境相似。天文學家對這個區域很感興趣,以便更好地了解在我們行星演化的最初100萬年裡發生了什麼。

詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍攝的獵戶座星雲。

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加拿大西部大學天體物理學家Els Peeters在一份聲明中說:「獵戶座星雲的圖像讓我們驚歎不已。這些新的觀測結果使我們能夠更好地了解大質量恆星是如何改變它們誕生時所在的氣體和塵埃雲的。」星雲被大量的塵埃所遮蔽,這使其無法用可見光望遠鏡進行觀測,比如韋布的前身哈勃空間望遠鏡。而韋布的觀測則能穿透塵埃。

這揭示了許多壯觀的結構,小到40個天文單位,大到太陽系那麼大。這些結構包括密集的物質絲,它們可能會誕生新一代的恆星,以及形成恆星系統。該系統由一顆中央原恆星組成,周圍是塵埃和氣體盤,其中有行星形成。

來源 / https://phys.org/news/2022-09-webb-telescope-captures-breathtaking-images.html

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木星軌道形狀對地球環境有著關鍵作用

在所有已知的行星中,地球是最適合生命生存的行星——真的是這樣嗎?一項新的研究表明,如果木星的軌道發生變化,地球可能會比現在更適合居住

當一顆行星繞著它的恆星有一個完美的圓形軌道時,恆星和行星之間的距離永遠不會改變。然而,大多數行星繞其恆星的軌道都是「偏心」的,這意味著軌道是橢圓形的。當行星靠近它的恆星時,它會吸收更多熱量,從而影響氣候。

不同軌道偏心率。

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加州大學河濱分校的研究人員利用基於現今太陽系資料的詳細模型,創造了一個可替代的太陽系。在這個理論體系中,科學家們發現,如果巨大的木星軌道變得更加偏心,它反過來會導致地球軌道的形狀發生巨大變化。這可以增加地球的可居住性。

地球表面在0到100攝氏度之間,適合多種已知生命形式的生存。如果木星推動地球的軌道變得更偏心,那麼地球的某些部分有時會更接近太陽。目前處於冰點以下的部分地球表面會變暖,使溫度上升到適宜居住的範圍。這一結果現在發表在The Astronomical Journal上,顛覆了長期以來關於太陽系的兩個科學假設。研究的主要作者Pam Vervoort說:「許多人相信,地球是宜居行星的代表,木星是一個巨大的行星,它的任何軌道變化都只會對地球有害。我們證明,這兩個假設都是錯誤的。」

現有的望遠鏡能夠測量行星的軌道。然而,還有其他因素可能會影響宜居性,比如行星向恆星傾斜或遠離恆星的程度。遠離恆星的那部分會得到更少的能量,導致溫度更冷。

這項研究還發現,如果木星的位置離太陽更近,就會導致地球發生極度傾斜,這將使地球表面的大部分區域溫度低於冰點。測量傾斜度或行星的質量比測量軌道更為困難,因此研究人員希望找到能估算這些數值的方法。總之,一顆巨大行星的運動對於預測其他系統中行星的宜居性以及了解其對太陽系的影響都是非常重要的。未來,研究人員有興趣將這一發現應用於尋找其他恆星周圍的可居住行星,即系外行星。

來源 / https://phys.org/news/2022-09-earth-surface-host-life.html

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探測新生行星的新方法

天文學家一致認為,行星是在原行星盤中誕生的——原行星盤是圍繞著新生恆星的塵埃和氣體環。雖然在整個宇宙中發現了數百個這樣的圓盤,但事實證明,在這些環境中觀測行星的誕生和形成是很困難的。現在,哈佛-史密松天體物理中心的天文學家們開發了一種新方法來探測這些難以捉摸的新生行星,並由此找到了原行星盤中潛藏著類似海王星或土星的小行星的「證據」。相關研究結果已發表在The Astrophysical Journal Letters上。

LkCa 15系統中一顆類似土星的小行星的藝術想象圖。

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領導這項新研究的博士後Feng Long說:「直接探測年輕的行星是非常具有挑戰性的,迄今為止只成功了一兩個案例。這些行星對我們來說總是太暗淡了,因為它們被嵌在厚厚的氣體和塵埃層中。」相反,科學家們必須尋找線索,以推斷塵埃下正在形成一顆行星。Long說:「在過去的幾年裡,我們看到原行星盤上出現了許多結構,我們認為這些結構是由行星的存在造成的。它也可能是由其他東西造成的,我們需要新的技術來觀察和支持行星的存在。」

在她的研究中,Long決定重新審視一個被稱為LkCa 15的原行星盤。它位於518光年之外的金牛座。科學家們之前利用ALMA天文臺的觀測報告了該原行星盤中行星形成的證據。Long研究了相關資料,發現了兩個以前沒有探測到的微弱特徵。在距離恆星大約42個天文單位的地方,Long發現了一個塵埃環,其中有兩堆獨立、明亮的物質在內部運行。這兩堆物質呈小塊狀和大圓弧狀,間隔120度。她說:「這不是隨便發生的,它在數學上很重要。」

換言之,Long檢測到的兩堆物質位於L4和L5拉格朗日點。隱藏在它們之間60度的是一顆小行星,造成L4和L5點的塵埃堆積。結果顯示,這顆行星大約有海王星或土星那麼大,而且大約有100萬到300萬年的歷史(就行星而言,這是比較年輕的)。

由於技術上的限制,直接對這顆新生的小行星進行成像可能無法很快實現,但是Long相信進一步觀測可以為她的行星發現提供額外的證據。她說:「我確實希望這種新方法(物質優先積聚在拉格朗日點)在未來能夠被廣泛採用。唯一需要注意的是,因為信號很弱,這需要非常深入的資料。」

來源 / https://phys.org/news/2022-09-planet-evidence-baby.html

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