好奇号的空中起重机如何改变NASA探索火星的方式
十二年前，NASA使用一项大胆的新技术，利用机器人喷气背包降低火星车的高度，使六轮科学实验室降落在火星上。NASA的好奇号火星车任务在这颗红色星球上度过了12岁的生日，这位六轮科学家在火星山麓缓慢前行，不断有重大发现。仅仅成功着陆火星就是一项壮举，但好奇号任务在2012年8月5日更进一步，以一种大胆的新技术——空中起重机机动降落。
制作月相日历和计算器——2024年新增
你有没有想过下一次满月是什么时候？下一次上弦月是什么时候？现在，您可以通过构建自己的月相日历和计算器，轻松掌握一年中所有月相的日期和时间！ ·下载2024年日历 ·现在还提供低墨水打印件* 材料： 1、打孔机 2、黄铜扣件 3、剪刀 4、胶带 5、铅笔、黑色钢笔或记号笔 6、月相日历和计算器模板，双面打印，最好用厚纸或卡片纸 7、更换去年的日历？有关打印说明，请参见下面的步骤1。 观看教程 跟随这个视频教程来创建你的月相日历和计算器。向下滑动查看带照片的书面分步说明。 1. 打印 调整打印机设置为双面打印，并打印出月相日历和计算器模板，最好在厚纸或卡纸上打印。注意：建议打印，因为复制可能会导致错位问题。 更换去年的日历：要替换去年的日历，只需打印出新的日历轮和查看轮，PDF的第1-2页和第5-6页。别忘了保存你去年的月相轮（带阴影的月相）、月出和月落面板！如果很难从去年的日历中移除月出和月落面板，您可能需要用PDF第3~4页中的新面板替换这些面板。 2.涂上阴影 在剪下任何东西之前，利用你对月亮的了解，根据标签在月相轮上绘制月相。如果你不熟悉月相，可以先做一个月相日记。 更换去年的日历：将去年日历上的黄铜扣件拆下并放在一边。把月相轮放在一边。移除并降查看轮上的月出和月落面板放在一旁。回收其余的部件！如果很难从去年的日历中移除月出和月落面板，您可能需要用PDF第3~4页中的新面板替换这些面板。 3.裁剪 剪出月相轮、月出和月落面板，以及背面指示的观察轮。 替换去年的日历：剪掉新的观察轮。如有必要，剪下替换的月出和月落面板。此时，您总共应该有五个部件： 日历轮 查看轮 月相轮（带阴影的月相） 月落面板 月出面板 确保日历轮上的年份与查看轮上的年份一致。 4.打孔 使用打孔器在查看轮上为“来自太空的视图”打孔。 5.粘贴牢固 用胶带将月出和月落面板贴在查看轮背面标明的位置。 6.戳洞 用铅笔在三个转轮的中心戳一个导孔。 7. 把它们组合在一起 组装月相日历和计算器，将月相轮放在日历轮的顶部，然后将查看轮放在最上面。使用黄铜扣件连接中心的所有三个转轮。 8. 试试吧！ 选择一个你想知道什么月相可以看到以及在哪里可以看到的日期。（注意：日历轮显示了太平洋时区月相发生的日期。）在日历轮上，记下在这一天可以看到的月相。转动月相轮，直到月相与日历轮月相一致。使用“地球上的视图”指针对齐两个相匹配的月相。 将这些匹配月相居中，置于观察窗上“S”上方。显示的时间是朝南时可以看到该月相的时间。该月相在窗口“E”显示的时间为月亮从东方天空升起的时间，在窗口“W”显示的时间为月亮在西方天空中落下的时间。 月相日历和计算器可以告诉您一天中的大约什么时候*、在哪里可以看到您最喜欢的月相！例如，要看到满月在西方地平线上落下，您需要在早上 6 点之前醒来！等待满月在下午6点左右从东方地平线升起更容易。 *注意：所有时间均为近似值，并以标准时间列出。在夏令时期间，增加一小时以获得更准确的赏月时间。月相日历和计算器专为在北半球使用而设计。 如欲了解更多关于月球、NASA机器人和造访过月球的人类的信息，请访问： 关于月球的一切，来自NASA的太空空间 NASA月球网站 参考来源： https://www.jpl.nasa.gov/edu/learn/project/make-a-moon-phases-calendar-and-calculator/
以下是9月24日小行星样本运送的工作方式
9月24日周日清晨，OSIRIS-REx航天器的样本舱将自2016年发射以来首次与地球大气层面对面接触。航天器上估计有8.8盎司（250克）的岩石物质，这些物质是2020年从贝努表面收集，这是NASA的第一个小行星样本，也是迄今为止在太空中收集的最大的小行星样本。 当OSIRIS-REx航天器接近地球时，它不会因为样本释放而减速。相反，当它到达地球表面以上63,000英里（或102,000公里）时——大约是地球到月球距离的三分之一——地面操作人员发出的一条信息将触发太空舱的释放，太空舱将被送入下方的大气层。释放太空舱20分钟后，航天器将启动其推进器，绕过地球，转向小行星阿波菲斯，在那里它将以一个新的名字——OSIRIS-APEX （OSIRIS-Apophis Explorer），继续研究我们的太阳系。 与此同时，太空舱在穿越太空四个小时后，将于美国山区夏令时间上午8点42分（美国东部时间上午10点42分）穿透地球大气层，速度约为27，650英里/小时(44，500公里/小时)。以这种速度，地球大气的压缩将产生足够的能量将太空舱包裹在一个过热的火球中。隔热罩将有助于调节太空舱内的温度，使样品在与贝努表面相似的温度下保持安全。 降落伞将使太空舱下降到安全的着陆速度。大约在太空舱进入大气层后2分钟，设计用于稳定过渡到亚音速的锥状降落伞将首先展开。六分钟后，在沙漠上空约1英里（1.6公里）处，主降落伞将展开，将太空舱运送到军事靶场上36英里×8.5英里（58公里×14公里）的区域。在着陆时，太空舱将减速到大约11英里/小时（18公里/小时）。 最后，就在进入大气层13分钟后，太空舱将在7年内首次回到地球，等待回收团队的到来。 这张图显示了OSIRIS-REx航天器释放其样本舱到降落在犹他州沙漠之间发生的事件。 影像来源：洛克希德·马丁公司。 大约在返回舱着陆前20分钟，也就是返回舱仍在地球大气层之上时，回收现场团队将登上四架直升机，前往沙漠。热仪器将跟踪太空舱热信号的红外线，直到光学仪器可以看到太空舱，这给了回收团队一种追踪太空舱地球路径的方法。回收团队的目标是尽快从地面回收太空舱，以避免样品受到地球环境的污染。 一旦确定返回舱的位置并进行包装以备旅行，太空舱将通过直升机长绳运送到军事射程上的临时无尘室，进行初步处理和拆解，以便准备将其通过飞机送往NASA位于休斯顿的约翰逊航天中心。在那里，样本将被记录、保管并分发给全球科学家进行分析。 参考来源： https://blogs.nasa.gov/osiris-rex/2023/09/08/heres-how-sept-24-asteroid-sample-delivery-will-work/
NASA月球轨道飞行器的数据如何为阿尔忒弥斯宇航员做准备
随着宇航员准备自1972年以来首次重返月球，他们已经接受了如何识别地标、发现地质特征以及帮助标记未来着陆的感兴趣区域的培训，所有这些都使用了LRO收集的数据。
NASA的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜将如何逆转宇宙
一项新的模拟显示，NASA的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜将在2027年5月发射时，以前所未有的方式揭示宇宙的演变。凭借其快速成像广阔太空的能力，罗曼将帮助我们了解宇宙是如何从最初的带电粒子海洋转变为我们今天所看到的庞大宇宙结构的复杂网络。
关于一对小型但功能强大的气象仪器，你需要了解的5件事
COWVR和TEMPEST仪器被放在SpaceX龙货运飞船的后备箱中，用于2021年12月NASA向国际空间站的商业再补给任务。 影像来源：SpaceX 周二发射到国际空间站的COWVR和TEMPEST两种仪器可能会在收集天气预报的关键信息方面取得重大进展。 紧凑型海洋风矢量辐射计（COWVR）不比小型冰箱大。风暴和热带系统（TEMPEST）的时间实验甚至更小——大约一个麦片盒大小。然而，这两种紧凑型科学仪器的设计目的是完成一项艰巨的任务：以比气象卫星小很多倍的体积和更小的成本，进行与气象卫星相同的高质量大气观测。 这两个辐射计由NASA位于南加州的喷气推进实验室建造，是美国空军空间测试计划休斯敦8号（STP-H8）的一部分。他们于2021年12月21日周二搭乘SpaceX的龙货运飞船发射升空，执行对国际空间站的商业再补给任务，这是SpaceX为NASA执行的第24次商业再补给任务的一部分。它们被视为技术演示，如果它们能按计划执行，天气预报可能会得到技术提升。 以下是关于COWVR和TEMPEST你需要了解的5件事： COWVR仪器于2015年进行热测试，并将于2021年12月发射前往国际空间站。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 它们的目标是收集与其规模更大的前辈相同的高质量数据。 COWVR和TEMPEST将共同提供科学家用于制作天气和气候预报的许多数据点：它们不仅可以测量海面上的风速和风向，还可以测量降水量、大气湿度以及水分垂直分布的方式，以及海洋表面和大气中的其他条件。 从2003年到2020年，美国国防部科里奥利卫星上的990磅（450公斤）Windsat仪器获得了这些类型的测量数据。Windsat的寿命远远超过预期。如果COWVR和TEMPEST能够证明它们能够胜任这项任务，它们（以及像他们这样的小型仪器）将能够在不影响数据质量的情况下取代更大、老化的卫星。 它们具有改善风暴预报的潜力。 COWVR和TEMPEST将连接到空间站上，该空间站每天从西向东在近地轨道上围绕地球约16次。由于空间站独特的轨道，这两个仪器将把大部分时间花在中纬度和热带地区——容易发生风暴的地区——并且比其他轨道上的传感器更频繁地访问这些地区。这些额外的数据将帮助科学家更好地了解风暴的形成，更好地跟踪发展中的风暴系统。 COWVR和TEMPEST也将能够比目前使用的其他一些仪器更快地将数据传回地球，使科学家和预报员能够近实时地监测许多风暴所经历的快速增强。“大多数卫星只与世界上几个地面站进行通信，这需要时间，”喷气推进实验室COWVR的首席研究员香农·布朗说。“这些数据甚至可能需要几个小时才能到达地面，然后仍然需要处理。” COWVR和TEMPEST将通过NASA的跟踪和数据中继卫星（TDRS）群将他们的数据发回地球。TDRS本质上提供了一个直接的数据流。所以，一旦传感器经过大飓风或飓风，您将立即获得这些数据，”布朗说。“这将是最新的观察结果，这是传统方法通常无法获得的”——这可能会挽救生命。 它们的综合数据可能会改善天气和气候模型的预测。 COWVR和TEMPEST对其轨道内区域进行测量的频率将使它们能够收集比其他仪器更全面的数据——这些数据有望减少天气和气候模型中的不确定性。 “目前测量海面风速和风向的卫星传感器位于太阳同步轨道上，这意味着它们仅在早上和晚上在给定位置提供测量，在这两个位置之间存在着间隙，”喷气推进实验室科学工作组的共同负责人托尼·李（Tony Lee）说。“空间站的轨道将允许COWVR和TEMPEST在一天中的不同时间进行测量，从而减少这些间隙。” 天气和气候模型使用这类数据进行预测。可用数据越多，模型——以及基于模型的预测——就越精确。 它们将揭示海气相互作用如何影响天气和气候。 海洋释放的热量和水分会影响大气条件；同气条件，如风，影响洋流和热量分布。科学家对这些相互作用了解得越多，他们就越能了解它们如何在短期内如何影响天气，在长期内如何影响气候。 然而，要获得合适的数据来研究这些相互作用可能很棘手。 “研究这些相互作用的传统方法是结合不同卫星的测量数据，这些卫星对海洋和大气的采样时间不同。”李说。“这种不匹配使科学家更难理解这些相互作用，因为我们可能在一天中的某个时间观察风，而在一天中的不同时间观察雨和大气水蒸气。” 如果成功的话，COWVR和TEMPEST可能会改变这一现状。COWVR的主要目的是测量海洋表面的风速和风向，TEMPEST的主要目的是提供大气水蒸气测量。由于它们一起飞行，在相同的区域进行测量，它们将能够同时获得这些补充数据。 “对不同变量的同时测量减轻了与来自不同卫星在不同时间混合测量的采样时间差异相关的困难。”李说。它也将使他们能够解释在更短时间尺度上发生的相互作用——例如，阵风搅动海洋，导致海洋热量流失到大气中。 它们将为未来的卫星星座铺平道路。 如果COWVR和TEMPEST的表现良好，它们将证明，对天气预报至关重要的综合数据和对气候的更好理解可以在一个比之前想象的更小更便宜的包裹中获得。 由于这些仪器更小、更便宜，因此组织可以发射三到四颗小卫星，成本与较大型号的卫星相同。由这些小卫星组成的卫星群将能够比相应的单个卫星更频繁地对给定区域（例如正在形成的风暴）进行测量，从而进一步完善天气模型和预报。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/5-things-to-know-about-a-pair-of-small-but-mighty-weather-instruments/
普赛克任务将如何探索一个未开发的世界
这是一幅创作于2021年3月的插画，描绘的是NASA的普赛克航天器，它的目标是在2022年8月发射到主小行星带，以调查富含金属的小行星普赛克。 影像来源：NASA/JPL-Caltech/ASU NASA的普赛克航天器将于2022年8月发射，并于2026年抵达小行星带，它将围绕一个我们几乎无法从地球上精确定位且从未访问过的世界运行。 NASA的普赛克任务的目标是一颗富含金属的小行星，也被称为普赛克，它位于火星和木星之间的主带，是一个未知的外太空世界。从地球和太空望远镜上看，这颗小行星看起来就像一个模糊的物体。根据雷达数据，科学家们确实知道，它的形状有点像土豆，而且它会侧身旋转。 通过分析小行星反射的光线，科学家们推测小行星普赛克的金属含量异常丰富。一种可能的解释是，它形成于我们太阳系的早期，要么是作为一个星子的核心（行星的一部分），要么是作为从未熔化的原始物质。这次任务的目的是找出答案，在这个过程中，他们希望能帮助回答有关太阳系形成的基本问题。 “如果结果证明它是金属核心的一部分，那么它将成为我们太阳系中第一代早期核心的一部分。”负责普赛克任务的首席研究员亚利桑那州立大学的林迪·埃尔金斯-坦顿 （Lindy Elkins-Tanton）说。“但我们真的不知道，在我们到达那里之前，我们什么都不能确定。我们想问一些关于构成行星的物质的基本问题。我们有很多问题，却没有很多答案。这是真正的探索。” 这张图显示了NASA的普赛克航天器将如何探索小行星普赛克，从高空轨道A开始，在进行科学调查时逐渐下降到轨道D。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 埃尔金斯-坦顿领导的团队提议将普赛克作为NASA的发现级任务；于2017年入选。她说，一个巨大的挑战是选择任务的科学仪器：当你不确定具体测量什么时，如何确保获得所需的数据？ 例如，为了确定这颗小行星到底是由什么组成的，以及它是否是星子核心的一部分，科学家们需要能够解释一系列可能性的仪器：镍、铁、不同种类的岩石，或者岩石和金属的混合物。 他们选择了一个有效载荷套件，其中包括一个磁力计来测量任何磁场；成像仪对表面进行拍照和绘图；光谱仪通过测量从表面发出的伽马射线和中子来指示表面是由什么构成的。科学家们继续假设普赛克是由什么构成，但“没有人能够想出一种我们拥有的科学仪器无法处理的普赛克。”艾尔金斯-坦顿说。 这幅插图描绘了140英里宽（226公里宽）的小行星普赛克，它是NASA同名任务的目标。根据从地球获得的数据，科学家们认为这颗小行星是金属和岩石的混合物。 影像来源：NASA/JPL-Caltech/ASU 如何游览未知世界 但在科学家将这些仪器投入使用之前，它们需要到达小行星并进入轨道。普赛克于2022年8月从NASA肯尼迪航天中心发射升空，9个月后将飞越火星，利用火星的引力向小行星弹射。它的总旅程约为15亿英里（24亿公里）。 该航天器最终将在2025年底开始接近这颗小行星。随着航天器接近目标，任务团队将打开摄像机，小行星普赛克的图像将从我们现在知道的模糊斑点转变为高清图像，首次揭示这个奇怪世界的表面特征。这些图像还将帮助工程师们在2026年1月准备进入轨道时确定方位。航天器的初始轨道被设计在一个较高的安全高度————距小行星表面约435英里（700公里）处。 在第一次轨道运行期间，普赛克的任务设计和导航团队将专注于测量小行星的引力场，该力将使航天器保持在轨道上。随着对引力场的了解，该团队可以在不到两年的时间里安全地将航天器导航到越来越靠近小行星表面的地方。 普赛克看起来凹凸不平，上宽下窄（173英里，最宽点280公里），质量分布不均匀。有些部分可能密度较小，比如海绵，而有些部分可能密度更大，质量更大。普赛克的身体质量越大，引力就越大，对航天器施加更大的拉力。 科学家们还没有小行星普赛克的图像；此交互式版本基于建模。要查看它与其他小行星的比较，请放大并旋转它。在太阳之眼中查看完整的互动体验并实时执行任务。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 为了解开引力场之谜，任务团队将使用航天器的通信系统。通过测量在航天器和地球周围的大型深空网络天线之间来回反射的 X 波段无线电波的细微变化，工程师可以精确地确定小行星的质量、引力场、旋转、方向和摆动。 该团队一直在研究各种场景，并设计了数千种“可能的普赛克”——模拟小行星密度和质量的变化，以及其自转轴的方向——为轨道计划奠定基础。他们可以在计算机模拟中测试他们的模型，但是在航天器真正到达那里之前，没有办法确定。 在接下来的20个月里，该航天器将使用其温和的电力推进系统进入越来越低的轨道。随着航天器越来越近，对引力场的测量将变得越来越精确，表面图像的分辨率也会越来越高，这使得研究小组能够更好地了解这个物体。最终，航天器将在离普赛克表面约53英里（85公里）的地方建立最终轨道。 这一切都是为了解开这颗独特小行星的谜团：普赛克从哪里来，它是由什么构成的，它告诉我们关于太阳系形成的什么信息？ “人类一直都是探险家，”埃尔金斯-坦顿说。“我们总是从我们所在的地方出发，去寻找那座山的后面有什么。我们总是想走得更远；我们总是想要想象。这是我们与生俱来的。我们不知道会发现什么，我希望我们会大吃一惊。” 有关任务的更多信息 亚利桑那州立大学领导普赛克任务。喷气推进实验室负责任务的全面管理、系统工程、集成和测试以及任务操作。任务阶段——被称为组装、测试和发射操作——目前正在喷气推进实验室进行。 喷气推进实验室还提供了一种称为深空光通信的技术演示仪器，它将在普赛克上运行，以测试未来NASA任务可能使用的高数据速率激光通信。 普赛克任务是美国宇航局发现计划的第14项任务。 有关NASA普赛克任务的更多信息，请访问： https://www.nasa.gov/psyche 和 https://psyche.asu.edu/ 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/how-nasa-s-psyche-mission-will-explore-an-unexplored-world
NASA的“小行星之眼”揭示了我们的近地天体邻居
有了NASA的小行星之眼，你可以观察到所有已知的近地小行星和彗星围绕太阳运行。每天更新两次最新的跟踪数据，基于网络的应用程序将自动添加新的近地天体发现供您探索。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 通过NASA新的3D实时网络应用程序，了解更多关于近地天体数量增长的信息。 通过新的 3D实时可视化工具，您现在可以通过单击或滑动来探索接近地球轨道附近的小行星和彗星以及访问这些物体的航天器。 NASA的“小行星之眼”将这些数据传送到任何具有互联网连接的智能手机、平板电脑或计算机上——无需下载。 每年都会发现数千颗小行星和几十颗彗星，其中一些被称为近地天体（NEO），沿着穿过太阳系内部的轨道运行。目前，这些天体的总数约为28,000个，它们的数量每天都在增加。NASA资助的天文学家会对这些天体进行仔细的跟踪，以防其中任何一个天体对我们的星球构成撞击威胁。 新的基于网络的应用程序描绘了每个已知近地天体的轨道，提供了这些物体的详细信息。使用屏幕底部的滑块，您可以快速向前和向后移动以查看它们的轨道运动。该可视化程序每天接收两次最新数据的更新，因此一旦发现新天体并计算出其轨道，就会将其添加到应用程序中。 完全交互式的“小行星之眼”，利用科学数据帮助可视化小行星和彗星围绕太阳运行的轨道。当你最喜欢的太空船在美丽的3D中探索这些迷人的近地天体时，请放大照片，与他们一起旅行。 影像来源：NASA/JPL-Caltech 许多近地天体任务的概况也可以探索。选择“事件”选项卡查看这些航天器及其小行星或彗星相遇的详细动画模型。例如，搜索NASA的OSIRIS-REx（起源、光谱解释、资源识别、安全-风化探测器的缩写）探测器，查看2020年10月20日的一触即走（TAG）样本收集事件的动画再现。或者看看NASA的双小行星重定向测试（DART）任务，这是NASA最近发射的第一个行星防御演示，甚至快进到2022年9月26日，届时它将撞击小行星Dimorphos，Didymos双小行星的小卫星系统。 “在讲述人类探索这些迷人物体的故事的同时，我们希望‘小行星之眼’尽可能地方便用户使用，”南加州NASA喷气推进实验室可视化技术应用和开发团队的技术制作人杰森·克雷格说，该团队开发了“小行星之眼”。“每个近地天体都可以在应用程序中找到，就像大多数访问过这些天体的航天器一样。” 关于近地天体背后迷人的科学以及跟踪潜在危险物体的重要性，也有很多细节。只要选择“学习”选项卡就可以了解小行星接近地球的详细信息，或是随着2029年4月13日阿波菲斯小行星戏剧性近距离接近飞行。 当你在这个主题上，选择“小行星观察”选项卡以查看接下来五个接近地球的小行星。“我们很想加入这个功能，因为近距离接触小行星通常会引起很多兴趣。”克雷格说，“新闻标题经常把这种近距离接触描述为‘危险的’接近，但用户可以用‘小行星之眼’来判断这些小行星的距离到底有多远。” “小行星之眼”的开发得到了NASA位于华盛顿总部的行星防御协调办公室和喷气推进实验室近地天体研究中心的支持。“小行星之眼”从喷气推进实验室的太阳系动力学数据库中收集数据，该数据库为太阳系中大多数已知的自然天体（包括近地天体）的轨道、特征和发现提供实时数据。有关小行星和彗星的新闻和更新，请在Twitter上关注@AsteroidWatch。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-s-eyes-on-asteroids-reveals-our-near-earth-object-neighborhood
NASA卫星显示云层如何应对北极海冰的变化
在预测北极地区未来将继续变暖的程度和速度方面，云层是最大的不确定因素之一。根据一年中的不同时间以及它们形成和存在的不断变化的环境，云既可以起到保温的作用，也可以冷却它们下面的海面。 几十年来，科学家们一直认为，北极海冰覆盖面积的减少使得更多的云在海洋表面附近形成。现在，NASA的一项新研究表明，暴露的海洋通过海冰上一个被称为“冰间湖（polynya）”的大洞释放热量和水分，促进了更多云的形成，这些云捕获了大气中的热量，阻碍了新海冰的再冻结。 这一发现来自于一项对位于格陵兰岛和加拿大之间的巴芬湾北部被称为北方水域冰间湖的研究。该研究是最早利用卫星上的主动传感器探测冰间湖与云之间相互作用的研究之一，科学家们可以利用卫星上的主动传感器分析大气中低层和高层的垂直云层。 领导这项研究的美国宇航局汉普顿兰利研究中心的大气科学家艾米丽·门罗（Emily Monroe）解释说，这种方法使科学家们可以更准确地发现在冰间湖和周围海冰上的海洋表面附近云层的形成过程。 2016年4月19日，在冰桥行动飞行期间看到的北方水域冰间湖和相邻海冰的一部分。从海洋中蒸发的水分可以凝结成小云。 图片来源：NASA/Jeremy Harbeck “我们不再依赖模型输出和气象再分析来验证我们的假设，而是能够从冰间湖附近地区获取近乎瞬时的卫星扫描数据。”门罗说。“由于每次扫描都是在大约10秒的时间范围内收集的，这是更可能冰间湖和附近的海冰更有可能经历相同的大规模天气条件，所以我们可以更准确地分辨出从冰面到水面的变化对上覆云层的影响。” 一个简化的可视化图显示了在被称为冰间湖的海冰包围的大洞打开之前、期间和之后的云层响应。可以看到海冰的隔热效果，因为冰间湖的开口促进了热量（红色）和水分（黄色）的交换。冰洞上的云（紫色）散发的热量有助于保持冰间湖冰冻的开放，并在新的海冰关闭冰洞后仍保持开发。 图片来源：NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab/Jenny McElligott 位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的海冰科学家莱内特·博伊斯维特（Linette Boisvert）参与了这项研究，他解释说，海冰的作用就像一锅沸水的盖子。当盖子被打开时，热量和蒸汽逸入到空气中。 “我们从海洋中吸收了更多的热量和水分，进入大气层，因为海冰就像一个盖子或相对温暖的海洋表面和上面寒冷干燥的大气之间的屏障。”博伊斯维特说。“大气变暖和变湿减缓了海冰的垂直增长，这意味着它不会那么厚，所以在夏季更容易融化。” 与北极和南极的其他冰间湖一样，当特定的风向持续方向吹并在冰层上撕破洞时，就会形成北方水域冰间湖。这些风型只存在于冬季，湖口反复打开和关闭，交替暴露和隔离海洋。 这些新见解出现之际，正值北极海冰面积在2021年较暖的几个月逐渐减少后，似乎已达到年度最小范围。它们强调了海冰是如何影响一个在调节全球变暖、海平面上升以及人类造成的气候变化的其他影响方面发挥着不可或缺作用的地区。 海冰不会直接导致全球海平面上升。就像饮料中的冰块一样，融化的海冰并不会直接增加海洋中的水容量。然而，北极海冰范围的缩小可能会使相对温暖的海水暴露在该地区的沿海冰盖和冰川中，导致更多的融化，使淡水流入海洋，并导致海平面上升。 在2019年4月3日的冰桥行动飞行中看到的北方水域冰间湖的西部边缘。冰间湖是一大片暴露在大量海冰覆盖区域内的海洋，在较冷的月份开放四到五次。北方水域冰间湖的范围每年都不同，但可以大到覆盖美国整个州的面积，例如弗吉尼亚州。 图片来源：NASA/Jeremy Harbeck 新的研究显示，在冰间湖上空低层的云比在被海冰覆盖的邻近地区的云排放出更多的能量或热量。这些低层的云也含有更多的液态水——比附近海冰上的云高出近4倍。在研究期间，冰间湖每次重新结冰后，云层下增加的云量和热量在持续了大约一周。 “仅仅因为海冰重新形成和冰间湖关闭，这并不意味着情况会立即恢复正常，”博伊斯维特说。 “即使水分来源基本上消失了，这种额外的云层和增加的云对地表辐射效应的影响在冰间湖冻结后仍会持续一段时间。” 参与这项研究的NASA兰利分部的气候科学家帕特里克·泰勒（Patrick Taylor）说，这些发现还表明，云团对冰间湖的反应延长了冰间湖保持开放的时间。 “它们可以形成更厚的覆盖层，并增加向地表散发的热量。”泰勒说。“释放出的热量有助于使北方水域冰间湖的表面保持温暖，并有助于延长事件本身。” 大规模的气象过程常常使北极变暖的研究变得困难。然而，在同一区域的海冰上重复的开口创造了一个天然实验室来研究云之间的反馈以及海冰和冰间湖之间的交替。 “我们可以比较海冰和开阔水域区域，以及足够接近这两种表面类型的云层，这样我们就不必担心大气条件的巨大变化会混淆以前的研究，”泰勒说。 “如果在几天内海冰消失的冰湖事件没有云层的响应，你就不会期望其他任何地方有响应。冰间湖的开放是一个非常强烈的、明显的强迫因素。” 该团队计划将他们的研究提升到一个新的水平，并测试是否可以在海冰和公海相遇的其他地区观察到类似的云层效应。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/esnt/2021/nasa-satellites-show-how-clouds-respond-to-arctic-sea-ice-change
地球和月球曾经共享一个磁场屏障，保护它们的大气层
45亿年前，地球表面是一个危险而炎热的世界。此外，在我们还只是一个蹒跚学步的孩子时，太阳以猛烈的辐射爆发轰击我们的星球，称之为耀斑和日冕物质抛射。被称为太阳风的带电粒子流威胁着我们的大气层。简而言之，我们的星球是不适合居住的。 地球和月球，这是20世纪90年代伽利略号任务拍摄的两张照片的合成图，有着悠久的共同历史。数十亿年前，它们的磁场相互连接。 影像来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室/美国地质调查局 但是一个邻近的地盾可能帮助我们的星球保持它的大气层，并最终发展生命和适宜居住的条件。美国国家航空航天局（NASA）在《科学进展》杂志上发表的一项研究称，这个保护层就是月球。 “月球似乎为地球提供了一个抵御太阳风的实质性屏障，这对地球在此期间维持大气层的能力至关重要。”NASA首席科学家、这项新研究的主要作者吉姆·格林(Jim Green)说，“我们期待着在NASA通过阿耳忒弥斯项目将宇航员送往月球时，对这些发现进行后续研究。阿耳忒弥斯项目将带回月球南极的关键样本。” 月球简史 根据主流理论，月球形成于45亿年前，当时我们的地球还不到1亿年之久，一个名为忒亚(Theia)的火星大小的物体撞击到原始地球上。碰撞产生的碎片聚集成月球，而其他残余物重新融入了地球。由于重力，月亮的存在稳定了地球的自转轴。那时，我们的地球自转得更快，一天只有5个小时。 在早期，月球离我们也很近。由于月球的引力作用在海洋上，水会被略微加热，能量就会被消耗掉。这就导致月球以每年1.5英寸的速度远离地球，或者说大约是两个两个10美分硬币的宽度。随着时间的推移，这就足够了。到40亿年前，月球离地球的距离是现在的三分之一——大约8万英里，而现在的距离是23万8千英里。在某个时刻，月球也变得“潮汐锁定”，这意味着地球只能看到月球的一面。 物理学家曾经认为，月球从未有过一个持久的全球磁场，因为它的核心很小。磁场使电荷沿着看不见的线移动，这些线在两极向月球弯曲。科学家们很早就知道地球的磁场，这种磁场在北极和南极地区形成了色彩艳丽的极光。 磁场起着屏蔽作用，使电荷沿着它看不见的线移动。科学家们很早就知道地球的磁场，这种磁场在北极和南极地区形成了色彩艳丽的极光。在地球深处，液态铁和液态镍的运动仍然在流动，这是因为地球形成过程中留下的热量。这些运动产生的磁场构成了围绕地球磁层的保护性气泡。 通过对阿波罗任务中月球表面样本的研究，科学家们发现月球曾经也有一个磁层。这些封存了几十年的样本，最近用现代技术进行了分析，证据不断增加。 像地球一样，月球形成时产生的热量会使铁保持在月球内部深处流动，但由于月球的大小，铁的流动时间不会那么长。 “这就像烤蛋糕：你把它从烤箱里拿出来，它还在冷却，”格林说。“质量越大，冷却所需的时间就越长。” 磁屏蔽 这项新的研究模拟了大约40亿年前地球和月球磁场的变化。物理学家们建立了一个计算机模型来观察磁场在各自轨道的两个位置的行为。 科学家们写道，在某些时候，月球的磁层可能会成为地月系统遭受强烈太阳辐射的屏障。这是因为，根据这个模型，月球和地球的磁球在每个天体的两极区域都有磁性连接。对于地球的演化很重要的一点是，高能的太阳风粒子不能完全穿透耦合磁场并剥离大气层。 当月球有磁场时，地球就会被屏蔽，不受太阳风的影响，如图所示。 影像来源：美国国家航空航天局 但地球和月球也有一些大气交换。来自太阳的极端紫外线会将地球最高层大气中的中性粒子中的电子剥离，使这些粒子带电，并使它们能够沿着月球磁场线前往月球。这可能也是当时月球保持稀薄大气的原因之一。月球岩石样本中氮的发现支持了这样一种观点，即以氮为主的地球大气层促成了月球的古代大气及其地壳。 科学家们计算出，地球和月球的磁球结合在一起的磁场共享情况可能在41亿到35亿年前一直存在。 根据一项新的研究，这幅图显示了地球和月球在数十亿年前都有连接在一起的磁场，这有助于保护它们的大气层免受太阳粒子流的破坏。 影像来源：美国国家航空航天局 “了解月球磁场的历史不仅有助于我们了解早期大气，还有助于我们了解月球内部是如何演变的，”美国宇航局副首席科学家和研究合著者大卫·德雷珀(David Draper)说。“它告诉我们月球的核心可能是什么样子的——可能是在其历史的某个时刻液态和固态金属的结合——这是月球内部如何工作的一个非常重要的谜团。” 随着时间的推移，随着月球内部的冷却，我们最近的邻居失去了磁层，最终失去了大气层。磁场在32亿年前就显著减少，在大约15亿年前消失。如果没有磁场，太阳风就会将大气层剥离。这也是火星失去大气层的原因：太阳辐射将大气层剥离。 图中显示了地球今天产生的磁场线。月球不再有磁场。 影像来源：美国国家航空航天局 科学家们说，如果我们的月球在关键的早期起到了保护我们的星球免受有害辐射的作用，那么在银河系中，可能还有其他的卫星在类地系外行星周围，以类似的方式帮助它们的主行星保持大气层，甚至有助于创造适宜居住的条件。这对研究生命起源和寻找地球以外的生命的天体生物学领域来说是很有意义的。 人类探索可以告诉我们更多 这项模拟研究为地球和月球的远古历史如何有助于地球早期大气的保存提供了思路。神秘而复杂的过程很难弄清楚，但来自月球表面的新样本将提供解开谜团的线索。 随着NASA计划通过阿耳忒弥斯项目在月球上建立一个可持续的人类存在，可能会有多种机会来验证这些想法。当宇航员从地球和月球磁场联系最紧密的月球南极带回第一批样品时，科学家可以寻找地球古代大气的化学特征，以及由陨石和小行星撞击产生的水等挥发性物质。科学家们对月球南极数十亿年来从未见过阳光的地区——即“永久阴影区”——特别感兴趣，因为严酷的太阳粒子不会带走挥发性物质。 例如，氮和氧可能沿着磁场线从地球到月球，并被困在这些岩石中。 格林说：“来自这些永久阴影区域的重要样本对于我们理清地球挥发物质的早期演化，检验我们的模型假设至关重要。” 论文的其他合著者是来自巴尔的摩县马里兰大学的斯科特·博德森（Scott Boardsen）和新泽西州普林斯顿大学的董传飞（Chuanfei Dong）。 来源： https://www.nasa.gov/feature/earth-and-moon-once-shared-a-magnetic-shield-protecting-their-atmospheres