新聞速遞

“羅塞塔”揭秘67P彗星的形狀成因

2014年7月，當歐洲空間局的羅塞塔探測器第一次發(fā)現(xiàn)，67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星（以下簡稱67P彗星）具有類似橡皮鴨子玩具的雙瓣形狀時，解釋這一形狀的起源就成了一個關鍵的問題。對此有兩個猜想，兩顆彗星并合形成了這個形狀，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，科學家們現(xiàn)在給出了這個謎題的清晰答案。通過研究彗核上的物質層，可以證明67P的形狀源于兩顆彗星間低速碰撞融合。

為了得到這個答案，天文學家首次使用這些圖像在該彗星的表面辨識出了100多個階地，此外還有在峭壁和凹坑中所暴露出的平行層物質。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。

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

為了確認這一點，科學家們還分析了67P彗星不同部分的局部重力。根據(jù)模型計算了每個地點每一層物質的所能產生的重力強度和方向。結果也顯示，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：ESA/Rosetta/Navcam。

好奇號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。版權：NASA/JPL-Caltech/MSSS

美國宇航局好奇號火星車確認火星上的古老湖泊

一個來自美國宇航局火星科學實驗室小組的新研究確認，火星在幾十億年前，曾經有一段時間形成古老湖泊。

使用來自好奇號火星車的數(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，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，并將泥沙緩慢地運送到夏普山所在的地方，形成了它的底層。”NASA火星科學實驗室的項目科學家阿什溫?瓦薩瓦達（Ashwi n Vasavada）介紹說。

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

新視野號發(fā)現(xiàn)冥王星的藍天

來自美國宇航局新視野號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)藍色。

“誰能想象一個柯伊伯帶天體，有藍色的天空？這太美妙了?！眮碜晕髂涎芯克男乱曇疤柕氖紫芯繂T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色光線引起了新視野號科學小組的注意?！斑@引人注目的藍色告訴我們霾層中微粒的大小和成分?！笨茖W小組的研究員，卡莉?豪威特（Carly Howet t）說，“藍色的大氣層通常是由非常微小的顆粒散射太陽光形成的。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>

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

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

11年引力波探測未果引發(fā)黑洞新思考

100年前，愛因斯坦提出了廣義相對論，預言了引力波的存在。澳大利亞的帕克斯射電望遠鏡進行了為期11年的觀測，并沒有探測到預期的引力波背景，由此引發(fā)了我們對星系以及黑洞認識的重新思考。

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部的信息。雖然有很強的證據(jù)表明它們的存在，但至今引力波還沒有被直接探測到。使用帕克斯射電望遠鏡，科學家們預期會探測到來自宇宙中并合星系所產生的引力波背景，但卻一無所獲。

星系是通過彼此之間的并合生長的，而每一個大型星系的中心都存在一個超大質量黑洞。當兩個星系并合的時候，它們中心的黑洞會形成一個雙星系統(tǒng)。這個黑洞雙星會釋放出引力波，帶走自身的能量，使得兩個黑洞逐漸靠近，最終發(fā)生碰撞。

澳大利亞的帕克斯射電望遠鏡。版權：CSIRO。

為了搜尋由此發(fā)出的這些引力波，天文學家使用帕克斯射電望遠鏡對一系列的毫秒脈沖星進行了監(jiān)測。當有引力波從地球和毫秒脈沖星之間穿過時，空間會被擠壓和拉伸，改變脈沖星所發(fā)出脈沖抵達地球的時刻。

在11年這么長的時間里沒有探測到這些引力波，這種情況說明，我們對黑洞并合的認識并不完整。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快。要想探測到這些引力波，天文學家必須還要積累更長時間的數(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“運載工具”帶來的，而不是此前人們認為的彗星。使用計算機模擬技術，來自莫斯科物理技術學院和俄羅斯科學院地殼動力研究所的科學家發(fā)現(xiàn)，一個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。

在阿波羅計劃的年代，科學家認為月球是完全干燥的。他們認為月球演化的開始階段，因為沒有大氣層，太陽輻射能蒸發(fā)掉所有揮發(fā)性物質。然而，從20世紀90年代開始，科學家從月球勘探者探測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。

科學家認為，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。它們在月球極地幾乎從來不暴露在太陽光中的“冷井”里保存。而即便是由冰組成的彗星，在撞擊月球時99%以上的水都會蒸發(fā)。相對而言，較大的小行星與太陽系中其他行星形成時一樣，含有可觀的水分。在撞擊月球時，它們會將更多水帶到月球表面。（供稿：李珊珊）

這是一張月球南極周圍地表溫度的圖片。數(shù)據(jù)來自月球勘測軌道飛行器（LRO）。版權：NASA

天文學家發(fā)現(xiàn)成雙的熱類木星行星

最近，美國密西根大學的科學家和來自其他單位的研究人員組成的團隊，利用開普勒空間望遠鏡的K2任務獲得的數(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)。

有些太陽系外行星具有非常大的體積和質量，并且其物質組成狀態(tài)為氣態(tài)，非常像我們太陽系的木星，只不過它們距離其主星恒星很近，處在其主星恒星的強烈輻射之下，獲得大量的熱量，因此這類太陽系外行星被天文學家稱為熱類木星行星。在過去的20多年，天文學家已經發(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的低溫狀態(tài)下形成。對于太陽系來說，它們形成的位置應該處在小行星帶以外，遠離太陽的高溫輻射。然而，這兩個太陽系外熱類木星行星距離它們的主星恒星僅有10~20倍太陽半徑的距離，遠遠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？它們是從遠處遷徙來的嗎？又是如何遷徙而來的呢？這給天文學家?guī)砹死Щ蟆?/p>

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

這是一個非常特殊的熱類木星行星系統(tǒng)，天文學家通過對它們進一步的研究，將有助于了解有關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生

利用哈勃太空望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)和開普勒太空望遠鏡的觀測數(shù)據(jù)，天文學家對宇宙中類似地球這樣的可居住行星的產生情況進行了推算。他們認為，約46億年前，太陽系產生的時候，當時宇宙中可居住行星的數(shù)目，只占整個宇宙演化史中可能產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繼續(xù)形成。因此，即使太陽走到它的生命終點，宇宙中還會有大量可居住類地行星存在。

來自美國馬里蘭州巴爾的摩空間望遠鏡科學研究院的科學家彼得?貝赫魯奇（Peter Behroozi）認為，相比于所有可能生成的行星，地球的出現(xiàn)確實是較早的。通過哈勃太空望遠鏡的觀測，天文學家對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。

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

開普勒空間望遠鏡的觀測顯示：像地球大小的太陽系外行星，且位于恒星的可居住帶內，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。天文學家估計銀河系內類似地球大小的行星約有10億個。將范圍擴展到我們的可觀測宇宙，約1000億個星系，這類行星的數(shù)目會更加龐大。（供稿：夏寒）

木星大紅斑繼續(xù)變小

最近，天文學家使用哈勃空間望遠鏡對木星進行了觀測，哈勃空間望遠鏡裝備的觀測儀器“寬視場相機-3（W ide Field Cam era 3）”進行了10多個小時的拍攝，結果發(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暴，位于木星赤道以南22°的緯度位置，它已經存在了300多年。近些年，天文學家發(fā)現(xiàn)大紅斑在逐漸變小，此次哈勃空間望遠鏡的觀測再次證實了這一現(xiàn)象。之前，天文學家曾發(fā)現(xiàn)，在某些時段內木星大紅斑的縮小速度非常大，不過，此次觀測顯示，大紅斑的縮減速度有所減小，因此，木星大紅斑可能不會輕易消失。此次觀測結果與2014年的觀測比較，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，有一個條狀結構橫跨整個大紅斑，此條狀結構在旋風的作用下不斷旋轉和扭曲；此外，緊鄰木星赤道北側，哈勃望遠鏡還觀測到一種少有的波狀結構，“旅行者2號”于1977年曾經觀測到此種結構，時隔近40年，再次發(fā)現(xiàn)同類現(xiàn)象。

天文學家每年都會安排哈勃空間望遠鏡對太陽系遠處包括木星在內的氣體大行星進行觀測，此次觀測正是為這一任務進行的觀測。（供稿：夏寒）

彗星或小行星撞擊可能導致地球生命周期性滅絕

最近，美國紐約大學的研究人員邁克爾?蘭姆皮諾（M ichael Ram pino）和美國卡內基學會的研究人員肯恩?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。他們的研究結果發(fā)表在英國皇家天文學會會刊《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，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。這個數(shù)值跟地球在銀河系中圍繞銀河系中心轉動一周的時間大致吻合。研究人員認為，遙遠的奧爾特彗星云的擾動可以導致太陽系內部區(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)具有更準確的年代估計。他們利用特定的數(shù)學方法對這些數(shù)據(jù)進行分析。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，其中位于墨西哥尤卡坦半島上的?？颂K魯伯隕石坑對應的是6500萬年前的恐龍滅絕事件?？傊?，研究結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系。（供稿：夏寒）

小行星撞擊地球的示意圖，版權：NASA

哈勃空間望遠鏡觀測到的木星表面局部區(qū)域，版權：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：Credit: A. Kü nstler, T. A. Carroll, and K. G. Strassmeier, Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP)

天文學家發(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家，用光譜觀測的方法首次得到了太陽之外的其他恒星上的黑子演化系列圖像。觀測數(shù)據(jù)來自位于西班牙特尼里弗島的“恒星活動自動控制望遠鏡”，這顆恒星是三角座的恒星“Tri-XX”。該恒星的黑子觀測表明它的磁活動周期與太陽差不多，但是，磁場活動要強烈很多。

通常情況下，除太陽之外的恒星距離地球十分遙遠，人們無法觀測到恒星為一個球面。天文學家利用巧妙的數(shù)學方法結合先進的天文觀測技術，可以間接獲得遙遠恒星的表面圖像，這需要天文學家觀測特定要求的恒星光譜，這項技術被稱為“多普勒成像術”，它是目前研究恒星的最先進技術之一。

三角座恒星“Tri-XX”是一顆紅巨星，它的自轉周期為24天，早在1999年天文學家就觀測到其表面上尺度達12×20個太陽半徑的超級大黑子，并因此在全球天文界引起轟動。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。

天文學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。天文學家非常關注黑子磁場的衰減速率，因為它與恒星對流層的磁擴散情況有關，進而決定了恒星磁場活動的周期。這對于理解恒星磁場的物理特性非常重要。

（供稿：夏寒）

（責任編輯 張長喜）