火星

NASA的洞察号火星着陆器于2月12日在火星表面设置热量探测器，该探测器正式的名称是“热流和物理特性探测仪”（HP3）。 版权：NASA/JPL-Caltech/DLR NASA 的洞察号火星着陆器（Mars InSight lander）拥有一个特别的探测器，可以钻入到火星表面以下16英尺（5米）的深度，并对火星内部的热量进行测量。在2月28日周四那天，一根16英寸（40厘米）长的探测器将自己捶入了火星的表土里，它是洞察号热流和物理特性探测仪（Heat and Physical Properties Package，HP3）的一部分，但在它从外壳中伸出四分之三的长度后，就停止继续钻入火星地表；3月2日进行了第二次锤击之后，也不再有任何动静。数据显示，这根被称为“鼹鼠”（mole）的探测器正处于15度角的倾斜状态。 [rml_read_more] 科学家怀疑“鼹鼠”撞到了一块岩石或是砾石。由于洞察号周围的火星地表并没有什么石块，所以研究团队一开始认为着陆探测器所在的地表下方石块也会相对较少。即便如此，科学家还是对“鼹鼠”做过特别的设计，让它能将小石块推开，或者绕开石块蜿蜒向下。“鼹鼠”由 德国航空航天中心（German Aerospace Center，DLR）为洞察号设计提供，在洞察号发射之前，已经反复对它进行过这样的测试。 “研究团队决定暂时停止‘鼹鼠’的锤击，以便更细致周详地分析现在的情况，制定出应对这一难题的策略。” HP3 的首席研究员、来自DLR的蒂尔曼•施波恩（Tilman Spohn）在一篇博文中这样写道，他还提到研究团队希望在进一步锤击之前暂缓两周的时间。 数据显示，“鼹鼠”探测器自身仍在按照预期继续工作：在加热到18华氏度（约零下7.8摄氏度）之后，它对这一热量在火星土壤中的消散速度进行了测量。这种热量消散的特性被称为导热性（thermal conductivity）， “鼹鼠”背后有一条用来拴住它的系绳，而导热性则有助于校准嵌在这条系绳里的传感器。一旦“鼹鼠”足够深入火星土壤，系绳中的传感器就能测量来自火星内部的行星热量，一种由放射性物质衰变以及火星最初形成时残留的能量所产生的自然热量。 研究团队在3月5日~3月10日进行进一步的加热测试，以测量火星表土的导热性。研究人员还将利用洞察号面板上的辐射计测量火星表面的温度变化。火星的卫星火卫一（Phobos）将于本周多次在火星和太阳之间掠过，就像一朵云遮住阳光，造成的火星日食会让洞察号周围的火星表面变暗变冷。 火星埃律西昂平原上的日落，由洞察号拍摄于第101个火星日。 版权：NASA/JPL-Caltech/DLR 参考： [1]https://www.nasa.gov/feature/jpl/mars-insight-landers-mole-pauses-digging [2]https://www.dlr.de/blogs/en/desktopdefault.aspx/tabid-5893/9577_read-1090/

ExoMars火星车 Credit：ESA/ATG medialab 将在红色星球上寻找生命基石ExoMars（Exobiology on Mars，天外火星计划）火星车有个名字：Rosalind Franklin。发现DNA结构的著名科学家将于2021年在火星上拥有她的象征性足迹。 在去年7月英国航天局发起竞赛之后，一个专家小组从所有欧洲航天局成员国公民提交的36000多份提议中选中了“Rosalind Franklin”。 ExoMars火星车将是第一个将火星漫游和深度研究能力结合起来的漫游车。这颗红色星球过去富含水，但由于暴露在强烈的辐射下，如今它的表面很干燥。 以Rosalind Franklin的名字命名的火星车将钻地两米，对土壤进行采样、成分分析、并寻找埋藏于地下的过去——甚至现在的——生命的证据。 火星车是ExoMars计划的一部分，是欧洲航天局（ESA）与俄罗斯国家航天公司Roscosmos共同努力的结果。 [rml_read_more] Rosalind Franklin Credit：ESA/ATG medialab 这个名字蕴含什么？ Rosalind Elsie Franklin是一位英国化学家和X射线晶体学家，她致力于解释我们DNA的双螺旋结构。除此之外，她还为煤炭、碳、和石墨的研究做出了持久的贡献。ESA有以伟大科学家命名其任务的悠久传统，其中包括牛顿、普朗克和欧几里德。 “这个名字提醒我们，探索是人类的天性。科学存在于我们的DNA，也存在于我们在ESA所做的一切。火星车Rosalind捕捉到了这种精神，并将我们带到了太空探索的最前沿，“ESA局长Jan Woerner说道。 这个名字今天早上（2019年2月7日）在英国斯蒂夫尼奇的空中客车防务及航天公司（Airbus Defence and Space）的“火星场（Mars Yard）”（即建造火星车的地方）中揭示。ESA宇航员Tim Peake会见了选择获奖名字的参赛者，并与英国科学部长Chris Skidmore一起参观了该设施。 Tim说：“这款探测器将配备下一代仪器来侦察火星表面，这将是火星上一个完全成熟的自动化实验室。” ExoMars火星车名字宣布现场 Credit：ESA/ATG medialab “有了它，我们在继承欧洲传统的基础上发展机器人探索，同时设计新技术。” 火星车将通过火星微量气体任务卫星（Trace Gas Orbiter，一个寻找火星大气中微量气体的航天器，于2016年发射）将数据传送到地球，这些气体可能与生物或地质活动有关。 Rosalind（火星车）已经有了一个推荐着陆点。去年11月，一群专家在火星赤道附近选择了欧克西亚高原（Oxia Planum）来探索一个曾经富含水、本可以被原始生命所殖民的古老环境。 往返火星 考虑ExoMars未来的任务，从火星带回样品是机器人探索合理的下一步。ESA已经为与NASA合作的样本返回任务定义了概念。 “返回火星样本是一个巨大的挑战，需要多个任务，而且每个任务都比以前的更复杂，”ESA人类和机器人探索主任David Parker说。 “我们希望让这颗红色星球更接近地球。我们想深入研究它的神秘，并为地球人带来知识和益处。返回的行星样本确实是宝贵的礼物，是未来几代人的科学宝藏，“他补充道。 长期规划对于实现调查基本科学问题的任务至关重要，比如生命是否可能已经在地球之外演化？ ESA已经探索火星超过15年，从火星快车号（Mars Express）开始，继续执行的两项ExoMars任务将在未来十年保持欧洲参与火星探索。 ExoMars火星车：从概念到现实 Credit：ESA/ATG medialab 参见： https://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/ESA_s_Mars_rover_has_a_name_Rosalind_Franklin

木星形成后不久，它随着旋转的气体流动，被慢慢拉向太阳。土星也被拉进来，当两颗巨行星相互靠近，它们的命运就变得紧密相连了。当木星到达火星现在的位置时，它们掉入太阳的死亡螺旋停止了，之后这对巨行星转向移动并离太阳越来越远。开发这种早期太阳系模型的研究人员将其称为“大迁徙假说（Grand Tack）”。 Credit: NASA/GSFC 长期以来，木星一直是我们太阳的第五颗行星，但是它年轻时可是个流浪者。在很久以前，这颗巨行星朝着太阳系中心移动，之后又向外迁徙，一度到达现在火星的位置。木星的旅程深深地影响了太阳系，改变了小行星带的性质，使火星变得比它应该的更小。这些细节基于由国际团队（包括位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心）开发的早期太阳系的模型。研究结果在一篇2011年6月5日发表在《自然》的论文中报道。 “我们将木星的路径称为‘大迁徙假说（Grand Tack）’，因为这项研究的主题是木星向太阳移动，然后停止，转身，向外迁移，”该论文的第一作者、西南研究所（Southwest Research Institute，位于科罗拉多州博尔德市）的Kevin Walsh说，“这种方向的变化就像帆船在浮标绕半圈返航一样（注：帆船这种操作的动词称为‘tack’）。” [rml_read_more] 根据新模型，木星在大约3.5个天文单位（注：1个天文单位，即1AU，是一个平均日地距离）的区域形成。因为当时大量的气体仍在太阳周围旋转，这颗巨大的行星被气体所吸引并拉向太阳。木星慢慢地向内旋转，直到它停在大约1.5个天文单位的距离，大约是火星现在的位置（当时火星还不存在）。 “我们推测木星停止向太阳移动是因为土星，”NASA戈达德的行星科学家、该论文的共同作者Avi Mandell说。其他合著者有法国尼斯的天文台（Aservandire de la Cote d’Azur）的Alessandro Morbidelli、法国波尔多天文台（Observatoire de Bordeaux）的Sean Raymond、和行星科学研究所（Planetary Science Institute，位于亚利桑那州图森）的David O’Brien。 像木星一样，土星在形成后不久就也被引向太阳。该模型认为，一旦两颗巨行星相互靠近，它们的命运就会永久地联系在一起。渐渐地，两个行星之间的所有气体被驱逐出去，使它们向太阳的死亡螺旋停止，并最终逆转它们的运动方向。这两颗行星一起向外行进，直到木星达到当前位置的5.2AU，土星则停留在大约7AU。（后来，其他力将土星推向了9.5AU，到达它今天的位置。） 这趟“旅行”花费了数十万到数百万年，影响非凡。 在艺术家的概念图中，气体和尘埃（制造行星的原材料）围绕着一颗年轻的恒星旋转。我们太阳系的行星形成于太阳周围类似的气体和尘埃盘。 Credit: NASA/JPL-Caltech 木星的足迹 Mandell说：“木星的迁入迁出可以解决小行星带的长期谜团：为什么它由干燥的岩石小天体和含冰小天体组成。” 天文学家认为小行星带的存在是因为木星的引力阻止了那里的岩石材料聚集在一起形成一颗行星，所以该区域仍是一个松散的材料集合。一些科学家此前曾考虑过木星在某些时候可能会靠近太阳的可能性，但这导致了一个主要问题：如果这样，木星会将小行星带中的物质打散，小行星带将不复存在。 “很长一段时间，这个想法限制了我们想象中木星可能的活动，”Walsh指出。 大迁徙假说不是让木星在向太阳移动时摧毁小行星带，而是说木星扰乱物体并将整个区域推得更远。 “木星的迁移过程缓慢，”Mandell解释说，“所以当它接近小行星带时，这不是一次猛烈的碰撞，而是更像缓慢的互绕步（do-si-do），木星会使小天体偏转，最后基本上会与小行星带转换位置。 “ 同样地，当木星远离太阳时，行星将小行星带向内推，使它到达我们熟悉的位置（火星和木星轨道之间）。而且因为木星比之前走得更远，到达了存在含冰物质的区域，巨大的行星使这些含冰小天体偏向太阳并进入小行星带。 “最终结果是，小行星带中有来自内太阳系的岩石物体和来自外太阳系的含冰物体，”Walsh说， “我们的模型与不同材料的物质所应在的位置一致，就像我们今天在小行星带看到的那样。” 可怜的火星 木星在内太阳系流浪时产生了另一个重要影响：它的存在使得火星比本应形成的更小。 “为什么火星如此之小一直是我们太阳系形成中无法解决的问题，”Mandell说道，“这是团队开发太阳系形成新模型的最初动力。” 由于火星形成于比金星和地球更远的位置，它可以吸引来更多的原材料（原因请看注释），应该比金星和地球更大；但是，它反而更小。 “对于行星科学家来说，这根本说不通，”Mandell补充道。 但是，如果正如大迁徙假说所表示的那样，木星在内太阳系中溜达了一段时间，它就会分散一些可用于制造行星的材料。大约1AU外大部分材料都会被木星打散，只留给1.5AU处的火星一些微薄的原料。然而，地球和金星并不受影响，它们仍然在材料丰富的区域形成。 “凭借大迁徙假说，我们开始着手解释火星的形成；同时，我们不得不考虑小行星带，”Walsh说，“令我们惊讶的是，该模型对小行星带的解释成为最好的结果之一，并帮助我们比以前更好地了解它。” 另一个意外收获是，新模型将木星、土星和其他巨行星置于与“尼斯模型（Nice model）”非常吻合的位置，这是一个相对较新的理论，可以解释太阳系历史中这些大行星的运动。 大迁徙假说也使我们的太阳系与迄今为止发现的其他行星系统非常相似。在许多情况下，被称为“热木星（hot Jupiters）”的巨大的气体巨行星离它们的主星非常近（注：一般只有0.015-0.5AU，而木星轨道半径约为5AU），比水星离太阳更近。对于行星科学家来说，这种新发现的相似令人感到欣慰。 Walsh说：“知道我们自己的行星在过去经常移动，使太阳系比我们之前以为的更像我们的邻居，我们不再是一个异类了。” 译者注释： 1. 关于太阳系的形成 星系形成始于冷分子云（基本上是氢分子的集合），它们温度低密度大，通过重力会吸引气体、颗粒等物质过来。随着越来越多的“原料”加入，这些物质会产生净旋转、形成圆盘来吸积更多物质。新来物质的势能变成里面气体的动能，越来越多碰撞产生热，当中心温度和密度升到足够高的时候，恒星就形成了。绝大多数材料都被新诞生的恒星吃掉了，圆盘上的剩余物变成行星、小行星等。而离太阳的远近决定了什么物质可以在对应的温度下凝结、从而成为构成小天体的材料。 在离太阳近的位置，温度相对较高，只有比较重的元素可以凝结；而随着离太阳越来越远，温度降到约300K以下，“冰（ices，可理解为氢化合物的固态形式）”也会参与到构成行星的活动中来，同时低温度也使这些行星可以用重力捕捉到氢、氦这种很轻的气体（为什么请看2），所以在离太阳远的地方，有更多“行星原材料”。这就是为什么太阳系的前四颗都是密度大、体积小、质量小的岩石行星，而后四颗气态行星的体积和质量都很大。 2.为什么地球上氢气很少？ 我们知道氢、氦是宇宙中最充足的正常物质（按质量分别占74%和24%），它们也是气态行星的主要成分，那为什么地球上的氢如此少？地球离太阳较近，温度高，氢分子运动的速度很快，很轻易就可以逃离地球的引力。相反，像木星这样的巨型气态星球就可以轻松捕捉氢，因为它所在的位置温度低，氢无法逃离木星的引力。 3.木星质量在天文学中的意义 木星质量（Jupiter mass，符号是MJ）是主要用于量度行星、褐矮星（质量位于行星和恒星之间）质量的单位，一个木星质量（1MJ）是1.90×10^27 kg，不到千分之一太阳质量（Solar mass，符号是M☉，常用于度量宇宙中其它东西的质量，包括恒星、星系、黑洞等等）。～75MJ (0.08M☉）是恒星质量的下限，即低于这个质量温度则无法高到点燃核聚变，无法成为恒星。顺带提一下，～100M☉是恒星质量的上限，高于这个质量恒星将无法克服自身的重力，难免塌缩的命运。 参见 [1]:https://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/young-jupiter.html