喷气推进实验室

这张图片是3幅新近处理过的木卫二图像的其中之一，在卫星冰冷的表面上，你能看到各种地质特征的细节。这张图片显示的区域被称为“混沌过渡”，上面有着已经移动过的物质块以及表面隆起，这可能与木星引力所引发的壳层破裂有关。 图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工/地外文明探索研究所（Search for Extraterrestrial Intelligence Institute，SETI Institute） 木卫二（Europa）欧罗巴的表面上，满是各式各样的地质景观，包括隆起的脊、带状的路、圆形的小凸顶，以及被地质学家称为“混沌地形”（chaos terrain）的破碎形貌。1990年代后期美国航空航天局（NASA）伽利略号木星探测器（Galileo）所拍摄的3幅图像，近期进行了再次处理，揭示了木卫二表面上多种特征的细节。 虽然伽利略号拍摄的数据已经“芳龄”二十有余了，但随着图像处理技术的不断发展，科学家也一直在重新处理和解读这些历史图像，创建木卫二表面更细节更全面的新视图，为木卫二快船（Europa Clipper）的启程做准备。木卫二快船这一新的木星轨道飞行器将数十次飞越木卫二，目的是进一步了解这颗卫星厚实冰壳下方的海洋以及它与卫星表面的相互作用。木卫二快船任务计划在未来几年内发射，将是自伽利略号以来人类首次重返木卫二。 NASA喷气推进实验室（JetPropulsion Laboratory）的行星地质学家辛西娅·菲利普斯（Cynthia Phillips）表示：“在现有的分辨率下，我们只看到了很小一部分的木卫二表面。木卫二快船将会极大地增加我们能观测到的卫星表面。”喷气推进实验室从属于加州理工学院（California Institute of Technology，Caltech），作为木卫二项目的科学家，菲利普斯负责一项长期的研究项目，那就是重新分析木卫二的图像。 上面的地图显示了3张木卫二特征图像拍摄的位置信息，由北向南依次是“混沌过渡”（Chaos Transition）、“ 纵横带”（Crisscrossing Bands）和“阿格诺尔线附近混沌”（Chaos Near Agenor Linea），3张图像的中心分别大约位于北纬6.4度、南纬10.5度和南纬40.7度，经度均为东经135.3度。该图片拍摄于伽利略号的第8次木卫二定向飞越期间。 图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工 1998年9月26日，伽利略号在它的第17木星轨道（E17轨道）上飞行时，沿着木卫二的同一经度拍摄了这三张照片，那是伽利略号总计11次木卫二定向飞越中的第8次。在清晰的灰度（黑白）滤镜下，伽利略号拍摄的高分辨率图像能显现出尺寸小至500码（460米）的表面特征，利用其他飞越（E14轨道上的飞越）所拍摄的相同区域低分辨率彩色图像，技术人员给原本只有黑白灰的高分辨率图像进行了上色，黑白到彩色的转变是一个非常耗费心力的过程。 应用不同的颜色，科学家可以在经过处理的彩色增强图像上突出显示不同的地质特征，这种图像所展现的木卫二不是人眼会看到的样子，而是夸大了颜色变化从而突出显示卫星表面的不同化学成分。呈现出淡蓝色或白色的区域，组成成分为相对纯净的水冰，而略带红色的区域则含有更多的非冰物质，例如盐。 对木卫二的高分辨率图像进行研究，行星科学家可以获取卫星表面形成方式的相关线索。我们如今所看到的木卫二表面平均只有4000万年到9000万年的历史，比46亿年前伴随太阳系形成而诞生的木卫二本身要年轻得多。实际上，木卫二拥有着我们太阳系中最年轻的表面之一，这也是它众多奇特的异处之一。 这张图片显示了名为“纵横带”的区域，其中隆起的脊状形貌可能由表面裂缝反复打开和闭合所形成；而在裂缝继续沿水平方向拉伸张开时，则可能形成了宽大且相对平滑的带状形貌特征。 图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工/地外文明探索研究所 木卫二表面纵横交错着长线形的隆起和带状结构，可能与木星的引力作用相关：木星强大的引力或许拉伸和拽动着卫星表面的冰冻壳层，从而形成了这样奇绝的表面特征。山脊般的隆起可能源于表面裂缝反反复复的打开和闭合，这种壳层运动形成了几百米高、几千米宽、可水平跨越数千公里的地质形貌。 与之相反的是带状结构，它似乎是由裂缝在水平方向上继续拉开而产生的较为宽阔且相对平坦的形貌特征。 这张图片显示了木卫二的“混沌地形”，区域中的物质块已经经过了移动、旋转、倾斜和重新冰冻。面对这一地质谜团，科学家正努力寻找木卫二表面演化方式的线索。图中所示的区域被称为“阿格诺尔线附近混沌”，因为它靠近图像底部名为阿格诺尔线（Agenor Linea）的带状特征。 图片来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工/地外文明探索研究所 所谓的混沌地形区域包含了较大的块状物质，它们经历过侧向移动、旋转或倾斜之后到达了我们所看到的新位置。为了研究这些物质块是如何形成的，科学家将它们看作散落在混沌地形中的拼图碎片。 伽利略号任务由喷气推进实验室为NASA位于华盛顿的科学任务理事会（Science Mission Directorate）负责管理。有关伽利略号及更多的相关发现，请访问伽利略号任务主页： https://solarsystem.nasa.gov/missions/galileo/overview/ 想了解木卫二和木卫二快船的更多信息，请访问： https://europa.nasa.gov/ 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/newly-reprocessed-images-of-europa-show-chaos-terrain-in-crisp-detail

美国航天航空局（NASA）的斯皮策空间望远镜（Spitzer Space Telescope）任务于2020年1月30日结束，在任务结束的5天前，科学家使用望远镜的红外照相机拍摄了一片区域的多张图片，这片区域被称为加利福尼亚星云（California Nebula），星云的命名非常应景，因为斯皮策任务的管理和运行由位于南加州的NASA喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）和加州理工学院（California Institute of Technology，Caltech）负责。上面这幅镶嵌图就是拍摄的多张图像制成的。终其一生，斯皮策拍摄了数百张空间镶嵌图片，而这是其中的最后一张。 在退役前5天，也就是2020年1月25日的时候，NASA的斯皮策空间望远镜拍摄了这张加利福尼亚星云的照片。照片两侧的红色带和青色带代表两种不同的光波长，中间的灰色区域则同时显示了这两种波长。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 加利福利亚星云距离地球约1 000光年，用可见光望远镜观测时，它的形状看起来有点像加利福利亚这片金色之州（Golden State）：又长又窄，在底部附近向右弯曲。在加利福利亚星云附近，有一颗极为巨大的恒星，名为英仙座ξ（Xi Persei）或卷舌三（Menkib），卷舌三的能量会加热加利福利亚星云中的气体，而我们捕捉到的可见光就来自这些气体。斯皮策的红外线视图则揭示了一番不同的景象：这些气体中还混合着稠度近似于烟灰的高温尘埃，它们吸收了附近恒星发射的可见光和紫外线，然后将吸收的能量重新发射为红外光。 [rml_read_more] 这张图片显示了在可见光下成像的加利福尼亚星云，其中放大的部分由NASA最近退役的斯皮策空间望远镜所拍摄，斯皮策用红外光的独特视角探究了这广阔而神秘的宇宙。 图片来源：NASA/JPL-Caltech/帕洛玛数字化巡天（Palomar Digitized Sky Survey） 斯皮策所观测的结果如上面的镶嵌图所示，观测的方式正是天文学家希望能采用的方式：从2009年到2020年，斯皮策望远镜上有两个探测器在运行，它们同时对附近的天空区域成像。探测器捕获了两种不同波长的红外光（即两种不同的物理波长）：一种波长为3.6微米（图中显示为青色），另一种波长为4.5微米（图中显示为红色）。不同波长的光可以展现出不同的观测对象或特征。斯皮策在扫描天空的过程中，会以网格图的形式拍摄多张照片，这样一来两个探测器就都能在网格中心对特定区域成像；将拍摄到的多张图像组合成一张镶嵌图后，我们就可以看到给定区域在多个波长下的样子，例如上图中的灰色部分。 在退役前的最后一周，斯皮策空间望远镜的视野内还有一系列潜在的观测目标，任务团队最终选择了加利福利亚星云，一片斯皮策此前从未研究过的星云。加利福利亚星云之所以能脱颖而出，是因为它可能会包含重要的红外特征，同时可能会带来较高的研究回报。 “在不久的将来，有些科学家将能使用这些数据进行真正有趣的分析，”帕萨迪纳加州理工学院斯皮策科学中心（Spitzer Science Center）的负责人肖恩·凯里（Sean Carey）说道，他参与了观测星云的选择，“斯皮策的整个数据档案库都会提供给科学界使用，数据库中涉及到的天空区域是另一片我们想让所有人研究的领域。” 由NASA的斯皮策空间望远镜拍摄的这张加利福尼亚星云图像中，有一个旋臂非常清晰的背景星系，图中用红色的圆圈表示。 图片来源：NASA/JPL-Caltech 最后的观测 任务结束的前一天，也就是1月29日，斯皮策团队还进行了另外的科学观测，只不过在视觉上都没能像加利福利亚星云那样令人惊叹。其中一项观测就是测量散布在整个太阳系中的尘埃的光，这些尘埃被称为黄道尘（zodiacal dust，也称黄道云）。这种稀薄的尘埃云来源于彗星的蒸发和小行星之间的碰撞，而彗星和小行星就像宇宙化石一样，保留着行星形成物质的化学成分，它们遗落的尘埃能让我们一窥宇宙的过去。 通常而言，靠近地球的天文台很难观察到整个黄道尘的辉光，因为我们的地球周围聚集了一层尘埃团。沿着计划的轨道，斯皮策最终将运行到距离地球1.58亿英里（2.54亿千米）的地方，也就是600多个地月距离那么远，远离地球的位置给了斯皮策一个独特的优势，那就是远离尘埃团。 斯皮策已经执行了16年的任务，而这一次任务团队第一次关上了斯皮策相机的快门，这让科学家能够观察到斯皮策仪器测量遥远光源发出的光时可能产生的细微影响，并将其从数据中减去，从而更准确地测量宇宙中的目标数据。 想要了解更多斯皮策的信息以及它的重大发现，可以试试NASA的“系外行星之旅”（Exoplanet Excursions），一款适用于HTC Vive和Oculus Rift的免费VR应用程序，这种VR体验具有一项新功能，让用户可以交互式控制仿真版的斯皮策空间望远镜。你可以在斯皮策网站（http://www.spitzer.caltech.edu/vr）上下载这个应用程序。 利用VR技术跟随NASA的斯皮策空间望远镜漫游在广阔的宇宙中，沉浸式体验奇特的红外光世界。这条沉浸式视频将带你一览斯皮策过去16年所完成的任务，向你展示斯皮策观测宇宙的方式，以及所有天文台所面临的局限性和挑战。 视频来源：NASA/JPL-Caltech 斯皮策收集的数据存储于加州理工红外光影像处理及分析中心（InfraredProcessing and Analysis Center，IPAC）的红外科学档案（Infrared Science Archive，IRSA）中，科学界将继续对这些数据进行分析。斯皮策空间望远镜任务由喷气推进实验室为NASA位于华盛顿的科学任务理事会（Science Mission Directorate）负责管理；相关的科学操作则在加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院的斯皮策科学中心进行；空间操作由总部设在科罗拉多州利特尔顿的洛克希德·马丁太空公司（Lockheed Martin Space）负责。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/california-nebula-stars-in-final-mosaic-by-nasas-spitzer  

美国国家航空航天局的旅行者2号宇宙飞船在进行了8年半的太阳系之旅后，已经准备好迎接另一次挑战。那是1986年1月24日，很快它就会遇到神秘的第七颗行星，冰冷的天王星。 旅行者2号在1986年1月14日接近天王星时拍摄了这张照片。该行星朦胧的蓝色是由于其大气中的甲烷吸收了红色波长的光。 来源：NASA/JPL-Caltech 在接下来的几个小时里，旅行者2号在距天王星云顶50,600英里(81,433公里)的范围内飞行，收集的数据显示出两个新光环、11个新卫星和零下353华氏度(零下214摄氏度)的温度。该数据集仍然是我们迄今为止对天王星进行的唯一近距离测量。 三十年后，科学家重新分析了这些数据，发现了另一个秘密。 整个宇宙物理学界都不知道，34年前旅行者2号飞越了一个等离子体，这是一个巨大的磁泡，可能把天王星的大气层带到了太空。这一发现发表在《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上，这一发现提出了有关地球独一无二的磁环境的新问题。 一个诡异而不稳定的磁场 整个太阳系的行星大气都在逃逸到太空中。氢气从金星涌出，加入太阳风（太阳风是一种不断从太阳中逃逸的粒子流）。木星和土星喷射出带电的大气，甚至地球的大气层也在逃逸。(别担心，它还会再存在10亿年左右。) 从人类的时间尺度上来看，这样的影响微乎其微，但如果时间足够长，它可以从根本上改变一个星球的命运。以火星为例。 “火星曾经是一个潮湿的星球，有着厚厚的大气层。”美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的空间物理学家、火星大气与挥发性演化项目(MAVEN)科学家家吉娜·迪布拉克西奥（Gina DiBraccio）说，“随着时间的推移——在经过了漫长的40亿年的大气泄漏后——它演变成了我们今天看到的干燥的星球。” 行星磁场是大气逃逸的动力，磁场既可以帮助也可以阻止这一过程。物理学家们相信磁场可以保护行星，抵御太阳风吹散大气层。但它们也能创造逃逸的机会，当土星与木星的磁场线纠缠在一起时，两者之间的大气层就可能因此而发生大规模的大气逃逸。不管怎样，为了了解大气如何变化，科学家们密切关注磁性。 这是天王星如此神秘的另一个原因。旅行者2号1986年的飞掠揭示了这颗行星的磁场有多么奇怪。 “它的结构，它移动的方式……”迪布拉齐奥说，“天王星确实是独立存在的。” 与我们太阳系中的任何其他行星不同，天王星几乎完全是在它的一侧旋转——就像烤架上的猪一样——每17个小时完成一次旋转。它的磁场轴与自转轴之间的夹角为60度，所以当天王星自转时，它的磁层——由磁场分割的空间——像投掷不良的足球一样摇摆。科学家们仍然不知道如何建模。 显示天王星磁场的GIF动画。黄色箭头指向太阳，浅蓝色箭头指示天王星的磁轴，深蓝色箭头指示天王星的旋转轴。 来源：NASA/Scientific Visualization Studio/Tom Bridgman 这种奇怪的现象吸引了迪布拉西奥和她的合著者——同为戈达德太空物理学家的丹·格什曼(Dan Gershman)加入到这个项目中来。两人都是一个团队的成员，他们正在制定前往“冰巨星”天王星和海王星的新任务计划，并在寻找需要解决的谜团。30多年前最后一次测量到的天王星的奇怪磁场，似乎是个不错的起点。 因此，他们下载了旅行者2号的磁强计读数，该读数监测了飞船飞行时天王星附近磁场的强度和方向。他们不知道会发现什么，因此比以前的研究放大了更多，每1.92秒绘制一个新的数据点。平滑的线条被锯齿状的尖峰和低谷所取代。那就是他们看到的时候：一个有迷离故事的小锯齿。 你认为那可能是……一个等离子体吗?”格什曼瞥了眼扭曲交缠的线与点，就问迪勃拉西奥。 旅行者2号1986年飞掠天王星的磁强计数据。红线显示的是平均8分钟内的数据，这是旅行者2号之前几项研究使用的时间节奏。在黑线中，同样的数据以1.92秒的时间分辨率绘制出来，显示了等离子体的锯齿状特征。 来源：NASA/Dan Gershman 在旅行者2号飞越天王星时，人们对等离子体知之甚少，但自那以后，等离子体被认为是行星失去质量的重要途径。这些巨大的等离子气泡，或带电的气体，从行星的磁尾部被夹断，磁尾就是行星磁层中被太阳推回的部分，它们就像是无垠宇宙中的风向袋，标示着对垒双方的力量强弱。如果有足够的时间，逃逸的类等离子体可以将离子从行星的大气中吸走，从而从根本上改变其组成。他们曾在地球和其他行星上被观测到，但还没有人在天王星上发现过等离子体。 迪布拉克西奥通过她的处理程序运行了数据，结果显而易见。她说：“我认为它是明确的—气泡逃逸了。” 等离子体逃逸 在旅行者2号45小时的天王星飞行中，迪布拉克西奥和格什曼发现的等离子体只占了60秒。在磁强计的数据中，它表现为一个快速的上下波动。格什曼说:“但是，如果以3D绘制它，则它看起来就像一个圆柱体。” 他们将研究结果与在木星、土星和水星上观察到的等离子体做了比较，估计其圆柱形的长度至少为12.7万英里(20.4万公里)，直径约为25万英里(40万公里)。作者相信，像所有行星等离子体一样，它充满了带电粒子-主要是离子化的氢。 当旅行者2飞越它时，等离子体的内部读数暗示了它的起源。尽管一些等离子体均具有扭曲的内部磁场，但迪布拉克西奥和格什曼的却是平滑的闭合的磁环。这样的环状等离子体是由一颗旋转的行星将其部分大气层抛向太空而形成的。格什曼说:“离心力开始起作用，等离子体开始收缩。”根据他们的估计，在天王星的大气质量损失中，这样的等离子体可能占15%到55%，比木星和土星都要大。这可能是天王星向太空释放大气的主要方式。 随着时间的推移，等离子体逃逸是如何改变天王星的?只有一组观测结果，很难说。 “想象一下，如果有一艘宇宙飞船飞过这个房间，试图描绘整个地球的特征。”迪布拉齐奥说，“显然，它不会向你展示任何有关撒哈拉或南极洲的情况。” 但这些发现有助于聚焦有关天王星的新问题。剩下的谜是吸引人的部分原因。“这就是我热爱行星科学的原因，”迪布拉齐奥说，“你总是去你不知道的地方。” 参考： [1]https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/revisiting-decades-old-voyager-2-data-scientists-find-one-more-secret [2]https://www.nasa.gov/feature/nasa-completes-study-of-future-ice-giant-mission-concepts [3]https://voyager.jpl.nasa.gov/galleries/images-voyager-took/uranus/ [4]https://www.nasa.gov/feature/jpl/voyager-mission-celebrates-30-years-since-uranus

这张照片显示了南极洲东部丹曼冰川表面的涟漪在冰面上投下阴影。与2003年至2008年相比，现在的冰川融化速度更快。 来源:NASA 根据美国国家航空航天局喷气推进实验室和加州大学欧文分校的科学家们的一项新研究，从1996年到2018年，南极洲东部的丹曼冰川退缩了3.4英里(5.4公里)。他们对丹曼冰川的分析还表明，冰盖下的地面形状特别容易受气候变化的影响而退缩。丹曼冰川是一个单一的冰川，其冰量相当于南极洲西部的一半。 直到最近，研究人员还认为，东南极洲比西南极洲更稳定，因为与在南极洲西部观察到的冰川融化相比，东南极洲失去的冰川并不多。“南极东部一直被认为是威胁较小,但随着像丹曼这样的冰川受到冰冻圈科学界的密切关注，我们现在开始看到该地区潜在的海洋冰盖不稳定的证据。”喷气推进实验室项目高级科学家、UCI地球系统科学教授埃里克·里格诺特(Eric Rignot)说。 里格诺特补充说:“近年来，南极洲西部的冰融化速度越来越快，丹曼冰川的巨大规模意味着其对长期海平面上升的潜在影响也同样巨大。”如果丹曼冰川全部融化，将导致全球海平面上升约4.9英尺(1.5米)。 利用来自四颗卫星的雷达数据（这是意大利COSMO-SkyMed任务的一部分，该任务于2007年发射了第一颗卫星），研究人员能够辨别冰川与海洋的确切位置，以及冰川开始漂浮在海洋上的位置，也就是它的接地区域。科学家们还能够使用冰厚度及其在陆地上的速度数据揭示冰川各部分下方的地面轮廓。 此插图显示了南极东部登曼冰川下地面的垂直放大图像，包括其东部侧面下方的深槽（中心处为蓝色区域）。 来源：NASA’s Scientific Visualization Studio 冰盖下大约6英里（10公里）宽的山脊可保护丹曼冰川的东翼免于暴露在温暖的海水中。但是它的西翼超出了东翼约3英里（4公里），坐落在一个深而陡的槽上，槽底光滑，并向内陆倾斜。这种构造可能会将温暖的海水引入冰下，形成一个不稳定的冰盖。自20世纪80年代以来，被称为西风带的风越来越多地把温暖的海水吹向南极大陆。 喷气推进实验室的科学家、该研究的第一作者维吉尼亚·布兰卡托（Virginia Brancato）说:“由于丹曼西翼的形状，有可能出现温暖海水的入侵，这将导致快速且不可逆转的后退，并导致未来全球海平面上升。” 她的同事里格诺特指出，监测漂浮在海洋上的丹曼冰川部分也很重要，这部分冰川绵延9300平方英里(24000平方公里)，包括沙克尔顿冰架和丹曼冰舌。 目前，冰川正以每年约10英尺(3米)的速度从底部向上融化。这比其9英尺（2.7米）的这比其9英尺（2.7米）的年融水平均值要高。它也高于2003年至2008年间南极东部冰架的平均融化速度，后者每年约为2英尺（0.7米）。要高。这也高于2003年至2008年间南极东部冰架的平均融化速度，后者平均融化速度每年约为2英尺（0.7米）。 该研究小组于3月23日在美国地球物理联合会的《地球物理研究快报》杂志上发表了他们的评估结果。 该项目由美国国家航空航天局的冰冻圈计划资助，并得到了意大利航天局和德国航天局的支持。数据和河床地形图是公开的。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/huge-east-antarctic-glacier-especially-susceptible-to-climate-impacts

NASA的好奇号探测器在2019年11月24日至12月1日之间拍摄到了火星表面的最高分辨率全景照片。 来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS 完整图片及说明 NASA的好奇号火星探测器拍摄到迄今为止火星表面的最高分辨率全景照片。这张由2019年感恩节假期拍摄的1000多张图片组成，在随后的几个月里经过精心的组合，合成出了18亿像素的火星景观。探测器的桅杆照相机（或称为Mastcam）使用远摄镜头来拍摄全景；与此同时，它还通过它的中角镜头拍摄了一个低分辨率，近6.5亿像素的全景图，包括探测器的甲板和机械臂。 除了一幅近18亿像素的全景图没有展示月球车外，NASA的好奇号还拍摄了一幅含探测器本身的6.5亿像素的全景图。 来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS 完整图片及说明 两幅全景画都展示了“格伦托里登”(Glen Torridon)，它位于“好奇号”正在探索的夏普山(Mount Sharp)一侧。这些照片拍摄于11月24日至12月1日之间，当时任务团队正在感恩节期间外出。在等待团队返回并提供下一个指令的过程中，探测器静静地坐着，几乎没有什么任务要做，它有一个难得的机会，连续几天从同一个有利位置拍摄周围的环境。(仔细看：观看者可以使用特殊工具放大此全景图。) 在这四天里，“好奇号”花了超过6个半小时才拍下了这些照片。Mastcam的操作员编写了复杂的任务列表，其中包括对准探测车的桅杆，并确保图像清晰。为了保证光照的一致性，他们将成像时间限制在当地火星时间的中午至下午2点之间。 NASA好奇号项目的科学家阿什温·瓦萨瓦达带领大家参观好奇号在火星表面的景观。 来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS “当我们团队中的许多人在家里享用火鸡大餐时，好奇号却为我们带来了一场视觉盛宴。”负责好奇号漫游车任务的NASA喷气推进实验室的好奇号项目科学家阿什温·瓦萨瓦达说，“这是我们在执行任务期间第一次将操作专注于立体360度全景。” 2013年，好奇号用两款Mastcam相机拍摄了13亿像素的全景照片；它的黑白导航摄像机(Navcams)提供了探测器本身的图像。图像专家通过创建由单个图片组成的马赛克，并融合它们的边缘来创建无缝的外观，从而精心制作火星全景图。 位于圣地亚哥的马林空间科学系统公司负责建造和操作好奇号的桅杆摄像机。喷气推进实验室是加州理工学院在帕萨迪纳的一个分部，负责管理NASA在华盛顿的科学任务局的项目，并制造了导航摄像机和探测器。 NASA好奇号火星探测器18亿像素的全景图(360视角) 参考： https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasas-curiosity-mars-rover-snaps-its-highest-resolution-panorama-yet

2011年，NASA在执行ICESCAPE任务时拍摄到了北极海冰的照片，ICESCAPE的意思是“气候对北极太平洋环境的生态系统和化学的影响”。这是一项船载研究，旨在研究北极变化的条件如何影响海洋的化学和生态系统。 大部分研究是在2010年和2011年夏天在波弗特海和楚科奇海进行。 来源：NASA/Kathryn Hansen NASA的一项新研究显示，由于海冰迅速融化，北极的主要洋流更快，更湍急。洋流是脆弱的北极环境的一部分，现在已经被淡水淹没，这是人为引起的气候变化的结果。 利用12年的卫星数据，科学家们测量了这种被称为波弗特环流的环流是如何不稳定地平衡大量涌入的冷水和淡水的——这种变化可能会改变大西洋的洋流，并使西欧的气候变冷。 波弗特环流通过在海洋表面附近储存淡水来保持极地环境的平衡。风以顺时针方向绕着加拿大和阿拉斯加北部的北冰洋西部旋转，自然地从冰川融水、河流径流和降水中收集淡水。这种淡水在北极很重要，部分原因是它漂浮在温暖的咸水之上，有助于保护海冰免于融化，进而有助于调节地球的气候。在几十年的时间里，环流缓慢地将这些淡水释放到大西洋中，让大西洋洋流将其少量带走。 但自1990年代以来，该环流已积累了大量淡水-1,920立方英里（8,000立方公里）-几乎是密歇根湖的两倍。发表在《自然通讯》杂志上的这项新研究发现，淡水浓度增加的原因是夏季和秋季海冰的减少。几十年来，北极夏季海冰覆盖面积的减少使得波弗特环流更容易受到风的影响，风使环流旋转得更快，并将淡水截留在洋流中。 20多年来，持续的也在一个方向上拖曳着环流，增加了顺时针环流的速度和大小，并阻止了淡水离开北冰洋。这种持续数十年的西风对该地区来说是不同寻常的，在此之前，风向每5到7年就会改变一次。 科学家们一直在关注波弗特环流，以防风向再次改变。风向一旦改变，风向就会逆转环流，使环流逆时针方向流动，同时释放积聚的水。 “如果波弗特环流将过量的淡水排放到大西洋中，可能会减缓其循环。这将对西半球的气候产生影响，特别是在西欧。”这项研究的主要作者、美国宇航局喷气推进实验室的极地科学家汤姆·阿米蒂奇说。 从北冰洋释放到北大西洋的淡水会改变地表水的密度。正常情况下，来自北极的水会把热量和水分流失到大气中，然后沉入海底，把来自北大西洋的水像传送带一样输送到热带地区。 这一重要的洋流被称为大西洋经向翻转环流，它将热量从热带温暖的海水输送到欧洲和北美等北纬地区，从而帮助调节地球的气候。如果其放慢速度，可能会对海洋生物和依赖它的群落产生负面影响。 “我们预计墨西哥湾暖流不会停止，但会受到影响。这就是为什么我们如此密切地监测波弗特环流的原因。”论文的合著者、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的极地科学家阿莱克佩蒂说。 研究还发现，尽管波弗特环流由于风增加的能量而失去平衡，但水流通过形成小的、圆形的水漩涡排出了多余的能量。尽管湍流的增加有助于保持系统的平衡，但它有可能导致更多的冰融化，因为它将冷的淡水层与下面相对温暖的盐水层混合。融化的冰进而会改变海洋中的营养物质和有机物质的混合方式，对北极的食物链和野生动物产生重大影响。结果显示，在气候变化的影响下，随着海冰的消退，风和海洋之间出现了微妙的平衡。 佩蒂说:“这项研究表明，海冰的消失对我们的气候系统产生了非常重要的影响，而我们只是刚刚发现这一点。” 来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/arctic-ice-melt-is-changing-ocean-currents

天文学家们利用NASA的哈勃太空望远镜和一项新的观测技术，天文学家发现暗物质形成的团块比以前所知的要小得多。这个结果证实了被广泛接受的“冷暗物质”理论的一个基本预测。 根据这个理论，所有的星系都形成并嵌入在暗物质云中。暗物质本身由缓慢移动的或“冷”粒子组成，它们聚集在一起形成的结构，从质量是银河系几十万倍的，到质量不超过商用飞机重量的团块。(在这里，“冷”指的是粒子的速度。) 哈勃的观测使我们对暗物质的性质和它的活动方式有了新的认识。“我们对冷暗物质模型进行了非常有说服力的观测测试，它出色的通过了。”加州大学洛杉矶分校(UCLA)的TommasoTreu说，他是观察小组的成员之一。 暗物质是一种看不见的物质，它构成了宇宙的大部分质量，并为星系的形成提供了基础。尽管天文学家看不到暗物质，但他们可以通过测量其重力如何影响恒星和星系来间接检测其存在。通过寻找嵌入的恒星来探测最小的暗物质结构可能是困难的或不可能的，因为它们包含的恒星很少。 虽然在大星系和中型星系周围已经发现了暗物质的聚集，但是到目前为止还没有发现更小的暗物质团块。在缺乏观测证据的情况下，一些研究人员提出了替代理论，包括“暖暗物质”。这一观点表明暗物质粒子正在快速移动，速度太快，无法合并形成更小的浓度。新的观测结果并不支持这一假设，发现暗物质比温暖暗物质替代理论认为的“更冷”。 “暗物质比我们在小尺度上所知道的要冷得多，”位于加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室的AnnaNierenberg说。“天文学家以前已经对暗物质理论进行了其他的观察性测试，但是我们的实验为小块冷暗物质的存在提供了迄今为止最有力的证据。”通过结合最新的理论预测、统计工具和新的哈勃观测，我们现在得到了比以前更可靠的结果。” 寻找缺乏恒星的暗物质是一项艰巨的任务。然而，哈勃研究小组使用了一种技术，他们不需要寻找恒星作为暗物质示踪剂的引力影响。研究小组瞄准了8个强大而遥远的宇宙“街灯”，这些“街灯”被称为类星体(活跃的黑洞周围发出大量光的区域)。天文学家们测量了在每个类星体的黑洞轨道上运行的氧气和氖气体发出的光是如何被一个巨大的前景星系的引力扭曲的，该星系起着放大镜的作用。 每一张哈勃太空望远镜的快照都显示了四张背景类星体及其宿主星系的扭曲图像，它们围绕着一个前景中的大质量星系的中心核心。巨大的前景星系的引力就像一个放大镜，通过一种被称为引力透镜的效应来扭曲类星体的光线。类星体是由活跃的黑洞产生的极其遥远的宇宙街灯。由于前景星系和背景类星体之间需要近乎精确的对齐，这样的四倍类星体图像是罕见的。天文学家利用引力透镜效应探测到迄今为止发现的最小的暗物质团块。这些团块位于望远镜观测到类星体的视线范围内，以及前景透镜星系的内部和周围。暗物质浓度的存在改变了每个扭曲的类星体图像的表观亮度和位置。天文学家将这些测量结果与类星体图像在没有暗物质团块影响的情况下的样子进行了比较。研究人员利用这些测量数据来计算微小暗物质浓度的质量。哈勃望远镜的广角相机3号捕获了每个类星体的近红外光，并将其分散成不同的颜色，以便进行光谱研究。这些照片拍摄于2015年至2018年。 来源：NASA,ESA,A.Nierenberg(JPL)andT.Treu(UCLA) 通过这种方法，研究小组发现了沿着望远镜视线到类星体的暗物质团块，以及在这些相互干涉的透镜星系内和周围的暗物质团块。哈勃探测到的暗物质浓度是银河系暗物质晕质量的1/10000到1/100000倍。许多这些微小的星系群很可能甚至不包含小星系，因此用传统的寻找嵌入恒星的方法是不可能探测到它们的。 暗物质团块的存在改变了每个扭曲的类星体图像的表观亮度和位置。天文学家将这些测量结果与类星体图像在没有暗物质影响的情况下的样子进行了比较。研究人员利用这些测量数据来计算微小暗物质浓度的质量。为了分析数据，研究人员还开发了复杂的计算程序和密集的重建技术。 “想象一下，这八个星系中的每一个都是一个巨大的放大镜，”加州大学洛杉矶分校的研究小组成员丹尼尔·吉尔曼解释说。“小小的暗物质团块就像放大镜上的小裂缝一样，改变了这四幅类星体图像的亮度和位置，这与你在放大镜光滑时看到的景象形成了对比。” 研究人员利用哈勃的广角相机3号捕捉到每个类星体发出的近红外光，并将其分散成不同的颜色，用光谱学进行研究。背景类星体独特的发射物在红外线下最容易被看到。“哈勃望远镜的太空观测使我们能够在星系系统中进行这些测量，而这些测量是用较低分辨率的地面望远镜无法实现的，而地球的大气层对于我们需要观测的红外光是不透明的。”加州大学洛杉矶分校的研究小组成员Simon Birrer解释说。 Treu补充说：“令人难以置信的是，经过近30年的运行，哈勃望远镜使我们能够对基础物理学和宇宙的本质进行前沿观察，这是我们在发射哈勃望远镜时做梦也没想到的。” 引力透镜是通过对地面调查（例如斯隆数字天空调查和暗能量调查）进行筛选而发现的，这些调查提供了有史以来最详尽的宇宙三维地图。类星体距离地球大约100亿光年；而前景星系距离地球大约20亿光年。 该图形说明了一个遥远的类星体的光是如何被一个巨大的前景星系和沿着光路聚集的微小暗物质改变的。星系强大的引力扭曲并放大了类星体的光，产生了四张扭曲的类星体图像。这些暗物质聚集在哈勃太空望远镜观测到的类星体的视线范围内，以及前景星系的内部和周围。暗物质团块的存在改变了每一个被扭曲的类星体图像的表观亮度和位置，通过扭曲和轻微弯曲光线从遥远的类星体传播到地球，如图中扭动的线条所示。天文学家将这些测量结果与类星体图像在没有暗物质团块影响的情况下的样子进行了比较。研究人员利用这些测量数据来计算微小暗物质浓度的质量。类星体的四倍图像很少见，因为它的背景类星体和前景星系需要近乎完美的排列。 来源：NASA, ESA and D. Player (STScI) 研究中发现的小结构的数量为暗物质的性质提供了更多的线索。“暗物质的粒子特性会影响形成多少团块。”尼伦伯格解释说。“这意味着你可以通过计算小团块的数量来了解暗物质的粒子物理学。” 但是，构成暗物质的粒子类型仍然是个谜。“目前，实验室没有直接证据表明存在暗物质颗粒。”比勒说。“根据对宇宙暗物质的观察，如果宇宙学家不说暗物质存在，粒子物理学家甚至不会谈论暗物质。当我们的宇宙学家谈论暗物质时，我们在问’它如何控制宇宙的出现，在什么尺度上？” 天文学家将能够使用未来的NASA太空望远镜，如詹姆斯·韦伯太空望远镜和广域红外探测望远镜(WFIRST)，对暗物质进行后续研究，这两个望远镜都是红外天文台。韦伯将能够有效地获得所有已知的四透镜类星体的这些测量数据。WFIRST望远镜的清晰度和大视野将有助于天文学家观察受大型星系和星系团巨大引力场影响的整个空间区域。这将有助于研究人员发现更多此类稀有系统。 研究小组将在夏威夷檀香山召开的美国天文学会第235届会议上公布他们的研究结果。 哈勃太空望远镜是NASA和ESA（欧洲航天局）之间国际合作的项目。位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃的科学运作。STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。 来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-detects-smallest-known-dark-matter-clumps