这张照片摄于小麦哲伦星云的“翅膀”下

这张照片摄于小麦哲伦星云的“翅膀”下

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The tip of the “wing” of the Small Magellanic Cloud galaxy is dazzling in this 2013 view from NASA’s Great Observatories. The Small Magellanic Cloud, or SMC, is a small galaxy about 200,000 light-years way that orbits our own Milky Way spiral galaxy. The colors represent wavelengths of light across a broad spectrum. X-rays from NASA’s Chandra X-ray Observatory are shown in purple; visible-light from NASA’s Hubble Space Telescope is colored red, green and blue; and infrared observations from NASA’s Spitzer Space Telescope are also represented in red. The spiral galaxy seen in the lower corner is actually behind this nebula. Other distant galaxies located hundreds of millions of light-years or more away can be seen sprinkled around the edge of the image. The SMC…

NASA的科学发现、研究开发和月球到火星的探索计划

NASA的科学发现、研究开发和月球到火星的探索计划

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Credit：NASA 2020年，美国国家航空航天局（NASA）在月球到火星探测战略方面取得了重大进展，实现了阿尔忒弥斯（Artemis）计划的任务目标，取得了能够造福于人类的重大科学进步，并恢复了美国本土的载人航天发射能力。与此同时，NASA的专门小组迅速采取了行动，协助国家抗击新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情。 NASA局长吉姆·布里登斯廷（Jim Bridenstine）表示：“NASA在疫情期间表现出的韧性和毅力给全国人民留下了深刻印象。我们与美国商业伙伴一起创造了历史，作出了开创性的发现，推动了科学进步，进一步深化了航空研究和技术研发，甚至还参与了抗击COVID-19疫情的斗争。我们度过了充满挑战的一年，取得了令人难以置信的成就，并为持续的成功开辟了道路。” NASA对美国联邦政府应对COVID-19疫情的援助包括研发AMBUSTat表面净化系统，NASA工程师们在短短37天内研制出VITAL呼吸机，以及用于治疗COVID-19患者的Aerospace Valley正压头盔。 2020年，宇航员自2011年以来首次从美国本土发射至国际空间站，这也是有史以来宇航员首次乘坐美国商用航天器发射升空。2020年是人类持续驻留空间站的第20年，载人“龙”飞船完成飞行后返回美国海岸，使开展更多的载人月球探测关键科学研究成为可能。 NASA推进了阿尔忒弥斯计划下的无人（机器人）和载人探月计划，2021年的第一批两部机器人探测器交付工作正在进行中，任命了阿尔忒弥斯任务宇航员，并明确了阿尔忒弥斯3号（Artemis III）任务的科学优先事项和活动，该任务将于 2024年将首位女性宇航员和下一位男性宇航员送上月球表面。 机器人无人探测和载人探测携手共进，前者将引领更智能、更安全的载人探测任务。NASA于2020年7月发射了火星2020（Mars 2020）“毅力号”（Perseverance）火星车任务，目前距离目的地仅剩不到一半的行程。借助太阳系之眼（Eyes on the Solar System，简称EOTSS）应用程序，可对火星车进行实时跟踪。 NASA与8个伙伴国家签署了《阿尔忒弥斯协定》（Artemis Accords），在巩固太空探索国际合作方面迈出了重要的一步。该协定遵照《外层空间条约》（Outer Space Treaty）和其他国际协议，以建立一套原则用于指导参与NASA探月计划的国家间合作，例如全面、及时、公开发布科学数据。通过承诺遵守《阿尔忒弥斯协定》的原则，NASA及其合作伙伴将帮助确保人类在太空领域享有和平与繁荣的未来。 NASA首次发射的冥王号（Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer，太阳系起源、光谱解析、资源识别、安全保障、小行星风化层探索者，OSIRIS-REx）探测器于2020年10月20日触到了小行星贝努（Bennu），并采集了样本。这些样本将于2023年返回地球。 詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）是NASA即将发射的下一台太空望远镜，在2021年发射升空方面取得了一定进展，发射目标定暂定于2021年10月31日。 在太空发射系统的级间部分可以看到NASA“蠕虫”标志。 图片来源：NASA 从月球到火星 在接下来的十年中，NASA将发送新的科学仪器和技术演示来研究月球，从2024年起将宇航员送至月球表面，此后每年大约进行一次载人登月任务，并将与其商业和国际合作伙伴共同建立可持续的月球探测。2020年，NASA完成的工作包括： 2020年1月初，太空发射系统（SLS）火箭的核心级从位于新奥尔良的NASA米乔德组装厂（Michoud Assembly Facility）被运输至位于密西西比州圣路易斯湾附近的NASA斯坦尼斯航天中心（Stennis Space Center），工程师们在那里进行整体整合测试（Green Run test）。 完成一系列结构测试，以评估SLS火箭的上面级和四个核心级结构，还订购了额外的18台RS-25发动机和火箭助推器，继续为阿尔忒弥斯2号任务和3号任务（Artemis II和III）制造火箭，并为未来SLS发射任务完成了一次助推器的点火测试。 完成对肯尼迪航天中心发射台39B的升级和改装，为进行阿尔忒弥斯任务做好准备。探索地面系统（Exploration Ground Systems）团队还对发射倒计时部分进行了模拟，通过模拟发射为加注过程做好准备，并开始为阿尔忒弥斯1号任务（Artemis I）发射组装火箭。 完成对猎户座（Orion）飞船严格的测试活动，安装了四个太阳能电池阵列机翼，并安装了三个航天器适配器抛弃式整流罩面板，为执行阿尔忒弥斯1号（Artemis I）任务的飞船安装了前舱盖，并为阿尔忒弥斯2号和3号任务（Artemis II和III）制造飞船。 完成一系列着陆器技术研究，为人类着陆系统（HLS）方案征集铺平了道路。NASA自此与三家公司：蓝色起源（Blue Origin Federation），Dynetics和美国太空探索技术公司（SpaceX）建立了合作伙伴关系，以推进其HLS设计工作这三家公司最近都通过了认证基准审查，确定了功能和性能要求。 在月球轨道上开发“门户”（Gateway）的计划实现了以下几个里程碑： NASA授予了诺斯罗普·格鲁曼（Northrop Grumman）公司一份合同，用于建造“居住和后勤基地”（HALO），该基地将成为登月前哨基地的乘员居住舱。作为初始“门户”功能的基础，HALO将与“动力与推进元件”（PPE）一起发射升空。 “门户”发射时，将携带两台太空气象仪器，以帮助未来的载人任务预测空间气象。SpaceX作为第一家获得再补给合同的公司，将负责提供新的实验和其他补给。 NASA与国际合作伙伴就“门户”合作达成了三项预期协议中的两项，并预计将在一个月内完成第三项协议。根据10月敲定的协议，欧洲航天局（ESA）将构建一个大型居住舱、通信系统和加油舱。加拿大航天局（Canadian Space Agency，CSA）于11月签署了协议，将提供先进的机器人技术，包括下一代机械臂Canadarm3和用于有效载荷安装的机械臂接口。 为准备未来的载人探测任务，NASA完成了以下工作： 于2020年1月举办了新一批宇航员毕业典礼，迎接11名新成员加入宇航员团队。2020年12月，几名新宇航员被提名加入阿尔忒弥斯任务，成为18名任务成员中的一员。 通过#BeAnAstronaut项目宣布招募宇航员候选人，吸引了12000多人申请新一代阿尔忒弥斯宇航员。NASA将于2021年下半年选出最合格的候选人。 对空间站上三个不同任务时期的宇航员开展研究，并继续在美国和德国使用地面模拟方法来提供关于隔离和其他情况的数据。 阿尔忒弥斯计划的科学技术进展包括： 作为其商业月球有效载荷服务（CLPS）计划的一部分，NASA为拟定于2021年登陆月球的前两次商业月球交付项目分配了一套有效载荷，并向Masten Space Systems公司、Intuitive Machines公司和AstRobotic太空机器人公司授予了任务订单。 NASA及其合作伙伴研制优化了名为“PRIME-1”的钻机和测水有效载荷，这些工具将搭载在挥发物调查极地探索月球漫游车（Volatiles Investigating Polar Exploration Rover，VIPER）发射并于2022年送往月球。 继较早期的申明之后，NASA发布了关于“月球表面有效载荷和研究调查”（PRISM）的首次召集令，并于2020年12月初收集了反馈。 引入阿尔忒弥斯营地（Artemis Base Camp）概念，该概念要求NASA及其合作伙伴在月球上建立可持续的人类驻留所需的基础设施。 对有人和无人驾驶漫游车概念进行行业投入和推动。 NASA选择了四家公司从月球上收集少量月球月壤，并将其所有权转让给NASA，作为原位资源利用（in-situ resources utilization，ISRU）政府和社会资本合作伙伴关系的早期示范。 NASA概述了当前对月球的投资将如何为将来的探索做准备： 火星2020“毅力号”火星车在一次征文比赛中得名，它将寻找火星上远古生命的迹象并收集样本送回地球。 “毅力号”火星车携有许多关键的仪器和技术，包括一研究宇航服材料的实验，以及一种从二氧化碳中制造氧气的新方法。为在着陆期间采集数据，火星车上安置了专门的传感器，而一种称为“地形相对导航”（TRN）的自动领航技术将帮助火星车于2021年2月安全登陆火星。 火星车上还搭载了智能直升机（Ingenuity Helicopter），这将是首架尝试在另一个星球上进行受控飞行的飞机。 太阳系及更遥远的探测 技术人员正在对詹姆斯·韦伯太空望远镜的一个关键组件：可展开塔式组件（Deployable Tower Assembly）进行检查，该组件可以在太空一次性完全展开。 图片来源：诺斯罗普·格鲁曼 2020年，NASA还为望远镜重新命名了太空图标，通过望远镜帮助确认在月球新区域是否存在水。2020年的亮点包括： 詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）完成了一系列严格的环境测试，包括综合系统测试，地面部分测试以及最终的声学和正弦振动测试。 2020年是哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）在轨运行30周年，并在2020年继续取得突破性发现，例如系外行星“北落师门b”（Fomalhaut b）的消失，以及迄今为止关于一个中型黑洞的最佳证据。 天文学家利用凌星系外行星巡天卫星“苔丝”（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）和退役的斯皮策太空望远镜（Spitzer Space Telescope）的数据，确认了第一颗围绕白矮星运行的行星。 在通过红外光研究宇宙超过16年之后，NASA斯皮策太空望远镜的任务于2020年1月结束。 科学家首次使用NASA的索菲亚平流层红外天文台（SOFIA），在月球光照面发现了水。 来自退役的开普勒太空望远镜（Kepler Space Telescope）的数据显示，大约一半的类日恒星可能在宜居带拥有岩质行星。 NASA的科学家通过计算机模拟展示了月球和地球曾经如何共享磁场。 广域红外巡天望远镜（Wide Field Infrared Survey Telescope）更名为南希·格雷斯·罗曼太空望远镜（Nancy Grace Roman Space Telescope），该名称来自NASA首位首席天文学家南希·格雷斯·罗曼。它将研究长期以来的天文学谜团，例如宇宙膨胀背后的力量，并搜寻太阳系以外的遥远行星。 来自150个国家和地区的15,000多名参与者参加了于2020年5月举行的太空应用程序COVID-19挑战赛（Space Apps COVID-19 Challenge）。2020年10月，来自世界各地的26,000多名参与者参加了线上太空应用挑战赛。 在太阳物理学方面，NASA与欧洲航天局（ESA）联合发射了太阳轨道飞行器（Solar…

大近合即将来临

大近合即将来临

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The Moon, left, Saturn, upper right, and Jupiter, lower right, are seen after sunset with the Washington Monument, Thurs. Dec. 17, 2020, in Washington. The two planets are drawing closer to each other in the sky as they head towards a “great conjunction” on Dec. 21, where the two giant planets will appear a tenth of a degree apart. Image Credit: NASA/Bill Ingalls 周四，月亮(左)、土星(右上)和木星(右下)在日落后与华盛顿纪念碑合影。2020年12月17日，华盛顿。12月21日，两颗行星在12月21日朝着大近合前进时，彼此之间的距离越来越近，届时这两颗巨大的行星将相距十分之一度。 两颗行星在12月21日朝着大近合前进时，彼此之间的距离越来越近，这两个巨行星之间的距离将相差十分之一。 影像来源：NASA/Bill Ingalls

土星与木星的大近合

土星与木星的大近合

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2020年12月13日星期日，在弗吉尼亚州卢雷，雪兰多国家公园日落后拍摄的土星(上方)和木星(下方)。两颗行星在12月21日朝着大近合前进时，彼此之间的距离越来越近，这两个巨行星之间的距离将相差十分之一度。 来源：NASA / Bill Ingalls 天文爱好者迎来了年终盛宴。俗称“圣诞节之星”的是一颗特别活跃的行星结，在接下来的两周里，当明亮的木星和土星近合在12月21日晚上达到顶峰时，很容易在傍晚的天空中看到它们。 1610年，意大利天文学家伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）将望远镜对准夜空，发现了木星的四个卫星——木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。同一年，伽利略还在土星周围发现了一个奇怪的椭圆形，后来的观测确定这就是土星环。这些发现改变了人们对太阳系的认识。 13年后的1623年，太阳系的两颗大行星——木星和土星一起划过天空。在一次被称为大近合的天文事件中，木星赶上并超过了土星。 “你可以把太阳系想象成一个跑道，每个行星都在自己的跑道上奔跑，而地球则朝着体育场的中心奔跑，”NASA华盛顿总部行星科学部的天文学家亨利·特鲁普(Henry Throop)说。“从有利的角度来看，我们将能够看到木星在内部跑道上，整整一个月都接近土星，最后在12月21日超越木星。” 这两颗行星在太阳系中有规律地掠过，木星和土星的位置大约每20年在天空中排成一条直线。 那么，是什么让今年的奇观如此罕见呢？两颗行星在天空中如此接近地掠过已经过去了近400年，而土星和木星在夜间连成一线也已经过去了近800年，就像2020年一样，这让全世界几乎所有人都见证了这一大近合。 最近的近合将出现在十分之一度的距离，并持续几天。在21号，它们会显得如此接近，以至于与小臂保持一定距离的手指很容易遮盖天空中的两个行星。日落之后，朝西南方向看，将很容易用肉眼看到这些行星。 从我们在地球上的有利位置看，这两颗巨大的气体巨星看上去非常近，但它们在太空中的距离将保持数亿英里。而且，虽然在冬至的同一天发生了近合，但基于行星的轨道和地球的倾斜，时间只是巧合。 “这样的结合可能在一年中的任何一天发生，这取决于行星在它们轨道上的位置。”思鲁普（Throop）说，“近合的日期是由木星、土星和地球在它们绕太阳运行轨道上的位置决定，而至日的日期是由地球轴线的倾斜决定。冬至是一年中最长的夜晚，所以这个罕见的巧合将给人们一个绝佳的机会去外面看看太阳系。” 不知道什么时候该抬头看，在什么地方该抬头看？12月17日星期四，加入思鲁普在#NASAScience Live上谈论大近合的节目。通过使用#askNASA提交你的问题。NASA科学直播将于美国东部时间周四下午3点在NASA电视台和NASA网站上直播，还在NASA的Facebook、YouTube和Periscope频道上同步转播。 对于那些想亲眼目睹这一现象的人来说，可以这样做: 寻找一个没有遮挡天空的地点，例如田野或公园。木星和土星明亮，因此即使在大多数城市也能看到它们。 日落一小时后，望向西南的天空。木星将看起来像一颗明亮的恒星，很容易被看到。土星会稍微暗淡一些，并会出现在木星的上方和左侧，直到12月21日，当木星将超过它，它们将在天空中改变位置。 这些行星可以用肉眼看到，但如果你有双筒望远镜或小型望远镜，你也许能看到木星的四颗大卫星围绕着这颗巨大的行星运行。 每到夜晚，这两颗行星将会在日落后的一个小时内出现在较低的西南方向，如下图所示: 来源：NASA/JPL-Caltech 学习以下如何拍摄行星的技巧和技巧: https://solarsystem.nasa.gov/news/1615/how-to-photograph-the-conjunction-of-saturn-and-jupiter/ 夜空网络: https://nightsky.jpl.nasa.gov/ 木星和土星的访客： https://nightsky.jpl.nasa.gov/news-display.cfm?News_ID=931 想了解更多关于行星近合的知识吗？看看这些资源: https://blogs.nasa.gov/Watch_the_Skies/2015/06/30/jupiter-and-venus-conjunction/ https://youtu.be/sofRYcfaqy0 阅读NASA的这些观察天空的小贴士: https://solarsystem.nasa.gov/whats-up-skywatching-tips-from-nasa/ 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/the-great-conjunction-of-jupiter-and-saturn

哈勃望远镜确定了奇异的系外行星与遥远的轨道

哈勃望远镜确定了奇异的系外行星与遥远的轨道

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一颗绕着一颗336光年远的双星运行的不太可能的行星，可能会为一个离我们更近的星球提供线索：太阳系中一个被称为第九行星的遥远的假设天体。 这张哈勃太空望远镜的影像显示了11颗木星质量的系外行星HD 106906b的一个可能的轨道（虚线椭圆）。这个遥远的世界与它的宿主恒星相距甚远，这些恒星的灿烂光芒在这里被掩盖，以便可以看到这个星球。这颗行星位于其系统的环绕恒星碎片盘之外，类似于我们自己的柯伊伯带，它由海王星以外的小而冰冷的天体组成。碎片盘本身是不对称且扭曲的，这可能是由于任性行星的引力拖曳所致。图像中的其他光点是背景恒星。 影像来源：NASA, ESA, M. Nguyen(加州大学伯克利分校)，R. De Rosa(欧洲南方天文台)，P. Kalas(加州大学伯克利分校和SETI研究所) 这是天文学家第一次能够测量出一颗巨大的类木星行星的运动，它的运行轨道远离其主星和可见的碎片盘。这个碎片盘类似于海王星以外由小型冰状天体组成的柯伊伯带。在我们自己的太阳系中，被怀疑的第九大行星也会位于柯伊伯带之外的一个类似的奇怪轨道上。尽管对第九大行星的搜寻仍在继续，但这颗系外行星的发现证明了这种奇怪的轨道是可能存在的。 “与我们的太阳系相比，这个系统可能是独一无二的，”该论文的第一作者、加州大学伯克利分校的阮明治（Meiji Nguyen）解释说。“这颗行星与它的主星距离非常遥远，轨道偏置且高度偏离，就像对第九大行星的预测一样。这就引出了一个问题:这些行星是如何形成并演化成现在的样子的。” 这颗气态巨星所在的星系只有1500万年的历史。这表明，我们的第九大行星——如果它确实存在的话——可能在我们拥有46亿年历史的太阳系的演化中很早就形成了。 一个极端的轨道 2013年，在智利阿塔卡马沙漠的拉斯坎帕纳斯天文台，用麦哲伦望远镜发现了一颗名为HD 106906 b的11颗木星质量的系外行星。然而，天文学家对这颗行星的轨道一无所知。这需要一些只有哈勃太空望远镜才能做到的事情：在14年的时间里以非常精确的精度收集流浪行星的运动数据。研究团队使用了哈勃档案馆的数据为这一运动提供了证据。 这颗系外行星与它的一对明亮年轻的主恒星相距极远——超过地球到太阳距离的730倍，或近680亿英里。如此大的距离使得在哈勃观测的如此短的时间内确定15000年的轨道变得非常具有挑战性。鉴于遥远的母恒星的引力很弱，这颗行星沿着它的轨道移动得非常缓慢。 哈勃望远镜团队惊讶地发现，这个遥远的星球有一个细长、非常偏离轨道的极端轨道，位于环绕系外行星双星主恒星的碎片盘之外。碎片盘本身看起来很不寻常，可能是由于这颗任性的行星的引力牵引。 这张图片所示的是一颗名为HD 106906 b的与11颗木星质量相当的系外行星，它围绕着一颗336光年之外的双星，占据了一个不可思议的轨道。它可能会给我们提供一些线索，这些线索可能更接近我们的家园：我们太阳系中一个假设的遥远成员，被称为第九行星。这是天文学家第一次能够测量到一颗巨大的类木行星的运动，这颗行星离它的主恒星和可见的碎片盘非常远。 影像来源：NASA，ESA和M. Kornmesser（ESA /哈勃） 它是如何到达那里的？ 那么，这颗系外行星是如何到达如此遥远且倾斜异常的轨道的呢？普遍的理论是，它是在离恒星更近的地方形成的，大约是地球到太阳距离的三倍。但是在系统气体盘内的拖曳导致了行星的轨道衰减，迫使其向恒星对向内迁移。旋转的双星的引力作用把它踢到一个偏心轨道上，几乎把它扔出了系统，扔进了星际空间的真空中。然后，一颗从系统外经过的恒星稳定了这颗系外行星的轨道，阻止它离开自己的主系统。 2019年，来自智利圣地亚哥欧洲南方天文台的团队成员罗伯特·德罗萨(Robert De Rosa)和加州大学的保罗·卡拉斯(Paul Kalas)利用欧洲航天局的盖亚(Gaia)调查卫星的精确距离和运动测量，确定了可能经过的恒星。 凌乱的碎片盘 在2015年发表的一项研究中，卡拉斯领导的团队发现了这颗失控行星行为的间接证据：该系统的碎片盘是极不对称，而不是一个圆形的“披萨饼”状的物质分布。碎片盘的一侧相对于另一侧被截断，并且它在垂直方向上也受到干扰，而不是像在恒星的另一侧看到的那样局限于狭窄的平面。 “这种想法是，每当行星接近最接近双星时，它就会搅动碎片盘中的物质。”德罗萨解释道。“所以每次行星经过时，它都会截断碎片盘，把它推到一边。在我们知道这颗行星的轨道之前，这一场景已经在类似轨道上的行星的模拟系统中进行了测试。” “这就像你到达了车祸现场，而你正试图重建发生的一切。”卡拉斯解释说。“是经过的恒星扰动了行星，还是行星扰动了碎片盘？是中间的双星首先扰动了行星，然后又扰动了碎片盘吗？还是路过的恒星同时扰乱了行星和碎片盘？这是一项天文学的侦探工作，收集我们需要的证据，为这里发生的事情找到一些可信的故事线索。” 九号行星的代理？ HD 106906 b怪异的轨道在某些方面与导致假想的行星9最终进入我们太阳系外围的原因相似，远远超出了其他行星的轨道，也超出了柯伊伯带。第九大行星可能形成于太阳系内部，并因与木星的相互作用而被逐出太阳系。然而，木星——太阳系中众所周知的重达800磅的大猩猩——很有可能将第九大行星甩出冥王星之外。经过的恒星可能通过推动轨道远离木星和太阳系内部的其他行星而稳定了这颗被毁坏的行星的轨道。 卡拉斯说:“就好像我们自己的行星系统有一台时间机器，可以追溯到46亿年前，看看当我们年轻的太阳系处于动态活动状态，万物被推挤和重新排列的时候会发生什么。” 迄今为止，天文学家仅对第九行星有间接证据。他们在海王星之外发现了一群小型天体，与太阳系的其他天体相比，它们运行的轨道不同寻常。一些天文学家说，这种结构表明，这些物体是在一颗巨大的、看不见的行星的引力作用下聚集在一起的。另一种理论认为，不存在一个巨大的扰动行星，但这种不平衡是由多个小得多的物体共同产生的引力影响造成的。另一种理论是，第九大行星根本不存在，较小星体的聚集可能只是一种统计异常。 韦伯望远镜的目标 科学家们计划利用美国宇航局即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜，获取HD 106906 b的数据，以详细了解这颗行星。“你可能会问：这颗行星周围有自己的碎片系统吗?它是否会在每次靠近主恒星时捕获物质？你可以用韦伯的热红外数据来测量。”德罗萨说。“此外，在帮助了解轨道方面，我认为韦伯将有助于确认我们的结果。” 因为韦伯望远镜对较小的、土星质量的行星很敏感，它可能能够探测到其他从这个和其他内部行星系统中被喷射出来的系外行星。阮解释说：“有了韦伯望远镜，我们就可以开始寻找更老更暗的行星，”韦伯望远镜独特的灵敏度和成像能力将为探测和研究这些非常规行星和星系提供新的可能性。 该团队的发现发表在2020年12月10日的《天文杂志》上。 哈勃太空望远镜是NASA与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的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃的科学操作。 STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-pins-down-weird-exoplanet-with-far-flung-orbit

无情的辐射冲击，让木卫二的“夜侧面”也能发光

无情的辐射冲击，让木卫二的“夜侧面”也能发光

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上图为木星的卫星木卫二的艺术概念图，显示了在木卫二背向太阳的“夜侧面”，它冰冷的表面也会发光。辉光的变化和辉光本身的颜色可以揭示木卫二表面冰成分的相关信息。 图片来源：NASA / 加州理工-喷气推进实验室 新的实验在实验室中再现了木卫二（Europa）的环境，发现即使在背向太阳的“夜侧面”（nightside），这颗冰冷的卫星也闪耀着光辉，这一景象带给我们的，将远不只是炫酷的视觉效果。 天寒地冻、海洋遍布的木卫二默默地围绕木星运行，承受着辐射没完没了的无情冲击。木星用电子和其他粒子没日没夜地轰击木卫二表面，让它身处高能辐射的炼狱。然而，在这些粒子对木卫二拳打脚踢的同时，它们可能也导致了一些超乎寻常的现象：让木卫二在黑暗中也发出了光芒。 美国航空航天局（NASA）位于南加州喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的科学家进行的新研究，首次详细介绍了这一特殊辉光的样子，以及它可能揭示出木卫二表面冰的成分的哪些信息。不同的盐类化合物对辐射的反应不同，会发出自己独特的微光。用裸眼看，这种辉光有时候看起来是绿色的，有时看起来又是蓝色或白色的，并且亮度不同，这取决于它的化学组成。 科学家用分光计将光分成不同的波长，并将不同的“特征”，也就是光谱对应到冰层的不同成分上。对于像木卫二这样的卫星，用分光计进行的大多数观测都是在卫星白天的时候通过反射的太阳光进行的，但是这些新的结果描绘了木卫二在黑暗中的样子。 “我们可以预见的是，这种夜侧面的冰冷光辉能为我们提供木卫二表面组成的更多相关信息。木卫二表面组成的变化方式可以给我们带来木卫二是否具有适宜生命存活条件的线索。”喷气推进实验室的穆尔蒂·古迪帕蒂（Murthy Gudipati）说道，他是新研究的主要作者，论文已于9月发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）杂志上。 这是因为木卫二拥有一片巨大的全球性内部海洋，这片海洋可能会通过木卫二厚厚的冰壳渗透到星球表面。通过对表面进行分析，科学家可以了解更多木卫二表面之下物质的相关信息。 发光的“夜侧面” 科学家从先前的观测中推断出，木卫二的表面可能是由冰和地球上被称为“盐”的混合物组成的，这里的“盐”指的是像硫酸镁（泻盐）和氯化钠（食盐）这样的化合物。这项新的研究表明，在模拟木卫二的环境条件下，将这些盐掺入水冰中并用辐射对其进行轰炸时，会产生辉光。 这一现象还不足为奇，我们很容易就能想到受辐射照射的表面会发光，科学家也知道，这种光辉是由高能电子穿透星球表面、激活下方的分子而引起的。当这些分子松弛下来，它们就会将能量以可见光的形式释放掉。 “但是我们从来没有想到过会看到我们最终看到的东西，”这项研究的共同作者、喷气推进实验室的布里亚纳·亨德森（Bryana Henderson）说道，“当我们尝试用新的成分组成模拟木卫二冰层时，它发出的光辉看起来就不太一样了。我们都盯着它看了一会儿，然后说：’这和之前的不太一样，对吗？这得是另一种光辉吧？’因此，我们用分光计对它进行了测量，每种类型的冰都拥有不同的光谱。” 为了能在实验室中研究木卫二表面的实体模型，喷气推进实验室团队为木卫二的高能电子和辐射环境测试（High-Energy Electron and Radiation Environment Testing，ICE-HEART）建造了一种被称为“冰室”（Ice Chamber）的独特仪器。他们将ICE-HEART带到位于马里兰州盖瑟斯堡的一处高能电子束工厂，然后开始进行另一项完全不同的研究：观察木卫二冰层下的有机物质对辐射冲击会作何反应。 他们并没有料到会看到辉光本身的变化与不同的冰层成分具有相关性，正如这项研究的作者所说，它完全出于机缘巧合。 “我们看到氯化钠盐成分发出的辉光水平非常低，这一瞬间正是我们改换研究思路的转折点。”论文的共同作者弗雷德·贝特曼（Fred Bateman）说道。贝特曼对实验的进行做出了贡献，他还向位于马里兰州美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）的医疗工业辐射设施（Medical Industrial Radiation Facility）的冰层样品送去了辐射光束。 一颗卫星能在黑暗天空中可见似乎并不是一件反常的事情，在地球上我们就能看到月亮，因为在夜里它也能反射阳光。但科学家表示，木卫二发出的光是由完全不同的机制引起的，想象一下，有一颗卫星能持续不断地发出光辉，即使是在它背对太阳的“夜侧面”，也能发光。 “如果木卫二不处在这种辐射之下，它看起来就会像我们所看到的月球一样，即背向太阳的一侧是黑暗的，”古迪帕蒂说，“但正是因为它遭受着木星的辐射轰炸，所以它在黑暗中也能发光。” NASA即将进行的旗舰飞越任务木卫二快船（Europa Clipper）计划于2020年代中期发射，它将在绕木星轨道运行时多次飞越木卫二观察它的表面。任务科学家正在审查上述研究的发现，评估探测器上的科学仪器是否能够检测到这种辉光。探测器收集到的信息可能会与这项研究中的测量结果进行比较，来确认木卫二表面上的盐成分，或缩小可能含有的化学物质范围。 “在实验室中你通常不会说，’到了那边我们可能就会发现它。’”古迪帕蒂表示，“通常情况正好相反：去到那边之后，发现一些新东西，然后尝试在实验室中进行解释；而我们的假设又能再通过一种简单的观察来验证，这就是科学的意义所在。” 类似木卫二快船这样的任务，将有助于天体生物学领域的发展，对于我们认为可能承载着生命的遥远星球，这些任务是对相关变量和条件的一种跨学科研究。虽说木卫二快船不是一次探测地外生命的任务，但它将对木卫二进行详细的侦察，调查这颗冰冷的卫星及其地下海洋是否具有维持生命存在的能力。了解木卫二的可居住性将有助于科学家更好地了解地球生命是如何发展演化的，还能为我们在地球之外寻找生命带来希望。 想了解木卫二和木卫二快船的更多相关信息，请访问：europa.nasa.gov。 参考来源： https://www.nasa.gov/feature/jpl/europa-glows-radiation-does-a-bright-number-on-jupiters-moon

NASA科学家在土卫六大气层中发现 “奇怪”的碳基分子

NASA科学家在土卫六大气层中发现 “奇怪”的碳基分子

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横幅图片：土卫六的这些红外图像代表了关于这颗冰冷卫星表面最清晰的全球视野。这些图像是由美国国家航空航天局（NASA）“卡西尼”号（Cassini）所搭载的视觉和红外成像光谱仪（VIMS）采集的13年的数据形成。 来源：NASA/喷气推进实验室-加州理工学院（JPL-Caltech）/南特大学（University of Nantes）/亚利桑那大学（University of Arizona）。 NASA的科学家在土卫六泰坦（Titan）的大气层中发现了一种从未在其他星球大气层中发现的分子。事实上，许多化学家几乎没有听说过，也不知道如何拼写这种分子：环丙烯亚基（cyclopropenylidene）或C3H2。科学家们表示，这种简单的碳基分子可能是更复杂化合物的前体，这些化合物可以在土卫六上形成或供养潜在的生命。 2005年1月14日，欧洲航天局（ESA）的惠更斯号（Huygens）探测器在成功降落到土卫六表面时传回了这张图像。该彩色图像经过处理，添加了反射光谱数据，以便更好地显示土卫六表面的实际颜色。 来源:NASA/喷气推进实验室（JPL）/ESA/亚利桑那大学 研究人员通过位于智利北部的大型射电望远镜阵，阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）发现了C3H2。他们在对望远镜收集到的独特的光信号光谱进行筛选时注意到了由碳和氢构成的C3H2。C3H2分子通过释放或吸收的能量，揭示了土卫六大气的化学成分。 NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的行星科学家康纳·尼克松（Conor Nixon）表示：“当我意识到自己看到的是环丙烯亚基时，我最先想到的是，‘嗯，这真是太出乎意料了。’”。尼克松团队的研究发现刊载于10月15日发布的《天文学杂志》（Astronomical Journal）月刊上。 尽管科学家们已经在星际空间发现了C3H2，但在大气层中发现它的确有些出乎意料。这是由于环丙烯亚基很容易与其接触到的其他分子反应，形成其他不同的化合物。迄今为止，天文学家仅在飘浮于恒星系统间的气体尘埃云中发现了C3H2。换言之，发现C3H2之处都是一些非常寒冷、非常分散，无法促进化学反应发生的区域。 但是像土卫六这样稠密的大气层可以为潜在的化学反应提供有利条件，这是科学家们对这颗卫星感兴趣的一个主要原因，而土卫六也是NASA即将到来的“蜻蜓”（Dragonfly）任务的目的地。尼克松的研究团队之所以能够在土卫六上识别出少量的C3H2，可能是由于他们观测的是土卫六大气层的上层，那里能够与C3H2发生相互作用的其他气体较少。科学家们目前尚不清楚为什么环丙烯亚基会出现在土卫六的大气层中，而不是在其他星球的大气层中。尼克松表示：“土卫六在太阳系中是独一无二的，毫无疑问，它的确是新分子的宝库。” 土卫六是土星目前已知的62颗卫星中最大的一颗，它是一个有趣的星球。从某些方面而言，土卫六是迄今为止发现的与地球最相似的一颗星球。不像太阳系里的其他200多颗卫星，土卫六的大气层密度是地球的4倍，还存在云层、雨水、湖泊和河流，甚至还有地下咸水海洋。 土卫六的大气主要由氮和少量甲烷组成。当甲烷和氮分子分解，其组成原子释放，形成了一个复杂的有机化学网络，这引起了科学家们的重视。同时，也使这颗卫星被列为NASA关于探索太阳系中过去和现在的生命迹象的重要探索目标。 NASA 喷气推进实验室的高级研究科学家，土卫六专家罗莎莉·洛普斯（Rosaly Lopes）表示：“我们正试图弄清楚土卫六是否适宜居住。因此，我们想知道土卫六大气中有什么化合物到达了地表。然后，这些物质是否能穿过冰层到达地表之下的海洋。因为我们认为海洋拥有适宜生命存在的条件。” 那些可能存在于土卫六表面的分子类型可能与地球上形成生命基石的分子类型相同。科学家们猜测，在38亿至25亿年前，早期地球的空气中充满了甲烷而非氧气。当时的情况可能与土卫六现在的情况相似。 NASA戈达德太空飞行中心的天体生物学家梅丽莎·特雷纳（Melissa Trainer）表示：“我们把土卫六看作是一个真实的实验室，在这里我们可以看到和远古地球在孕育生命时所进行的类似的化学反应。”特雷纳是蜻蜓号任务的副首席研究员，也是蜻蜓号旋翼飞行器上用于分析土卫六表面成分的仪器的负责人。 特雷纳表示：“我们将寻找比C3H2更大的分子。但我们需要知道大气中发生了什么，以便了解导致复杂有机分子形成并掉落到星球表面的化学反应。” NASA的蜻蜓号任务旨在探索土卫六的化学成分和宜居性。 来源：NASA戈达德太空飞行中心/约翰霍普金斯大学应用物理实验室(Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory 迄今为止，环丙烯亚基是除了苯之外，在土卫六的大气层中发现的唯一一种环状或闭环分子。虽然C3H2目前还未被用于现代生物反应，但像这样的闭环分子非常重要，因为它们构成了DNA碱基和RNA碱基的骨架环。DNA的复杂化学结构承载着生命的遗传密码，而RNA是关乎生命体功能的另一种关键化合物。与尼克松共同发现C3H2的天体生物学家亚历山大·泰伦（Alexander Thelen）表示：“闭环分子的环状特性使构建这些具有重要生物学意义的分子成为可能。” 泰伦和尼克松等科学家正在使用高灵敏度的大型地面望远镜寻找土卫六大气中与生命相关的最简单的碳分子。在此之前，苯（C6H6）被认为是在任何行星大气层中发现的复杂环状烃分子的最小单位。但如今，这个地位似乎已被C3H2所取代。 2016年，尼克松的研究团队利用ALMA大型射电望远镜阵观测土卫六。他们惊奇地发现了一种奇怪的化学指纹，尼克松通过搜索所有已知分子光谱特征的数据库，将其确定为环丙烯亚基。 迄今为止，环丙烯亚基只在气体云和尘埃分子云中被探测到，比如金牛座的恒星摇篮，位于400光年之外的金牛座分子云（Taurus Molecular Cloud）。最近，NASA戈达德太空飞行中心的科学家康纳·尼克松和其团队在土卫六的大气中发现了这种独特的分子。这是首次在分子云之外的地方探测到环丙烯亚基。环丙烯亚基是除苯之外唯一在土卫六上被探测到的闭环分子。闭环分子很重要，因为它们构成了DNA碱基和RNA碱基的骨架环。DNA的复杂化学结构承载着生命的遗传密码，而RNA是关乎生命体功能的另一种关键化合物。 来源：康纳·尼克松/NASA戈达德太空飞行中心 为了再次确认研究人员的确看到了这种不寻常的化合物，尼克松仔细研究了通过对NASA卡西尼号探测器在2004至2017年间对土卫六进行的127次近距离飞越获得的数据进行分析后发表的研究论文。他想看看卡西尼号上的探测仪器是否能证实他的新研究成果。这台被称为质谱仪（mass spectrometer）的仪器捕捉到土卫六上许多神秘分子的迹象，科学家们仍在试图识别这些分子。事实上，卡西尼号已经发现了环丙烯亚基分子的带电形式，即C3H3+的存在证据。 鉴于这是一个罕见的发现，科学家们正试图对环丙烯亚基进行进一步研究，了解它如何与土卫六大气中的气体相互作用。 JPL的行星科学家迈克尔·马拉斯卡（Michael Malaska）表示：“环丙烯亚基是一种非常奇怪的小分子，它不是你在高中化学甚至本科化学中学到的那样。在地球上，你是不会遇到这种情况的。”马拉斯卡曾在制药行业工作，对土卫六产生兴趣后改行对其进行研究。 不过，马拉斯卡表示，找到像C3H2这样的分子对于了解土卫六的全貌至关重要：“你所发现的每一小块碎片和一小部分都有助于将土卫六上发生的所有事情组合在一起。” 来源： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasa-scientists-discover-a-weird-molecule-in-titan-s-atmosphere/

NASA的SOFIA在月面阳光照射的地方发现了水

NASA的SOFIA在月面阳光照射的地方发现了水

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Credits: NASA/Daniel Rutter 北京时间10月27日零点整（美国东部时间10月26日12时），NASA宣布索菲亚平流层红外天文台(SOFIA) 在月球克拉维乌斯环形山（Clavius Crater）检测到了水分子的存在，这是NASA首次在阳光照射的月球表面发现水。这一发现表明水可能遍布月球，而不仅限于太阳光照不到的阴凉地带。 索菲亚平流层红外天文台（SOFIA）是一个经过波音747SP改装的机载天文台，飞机上架设了直径2.5米（100英寸）的反射望远镜，这是世界上最大的的机载天文台，工作在红外光波段。 克拉维乌斯环形山，月面坐标58.4°S 14.4°W Credits: NASA 来自这一地区的数据显示，水的浓度为百万分100至412之间，大致相当于一立方米的月球土壤中含有12盎司的水。这样的含水量很低，相比之下撒哈拉沙漠中的含水量是这个地区的100倍。 SOFIA能够捕捉到水分子特有的6.1微米波段的辐射，这也是首次SOFIA观察月球，这些水分子可能来自于微小陨石的撞击，或者是太阳风带去的氢与月球表面的含氧矿物质发生化学反应产生，这一研究结果发表在自然天文学。 另外今天有媒体报道出来，月球24号从危海带回的样品中发现了总量0.1%的水。 我们先前知道月球无空气，月球表面是干燥的，仅在月球南极寒冷，阳光照射不到的南极存在的水，这一结论在月球环形山观测与遥感卫星（Lunar Crater Observation and Sensing Satellite，LCROSS）任务中得到证实。 Credit：NASA Ames 2009年10月9日，LCROSS任务中的探测器以5600英里每小时的速度，撞向月球南极卡比厄斯陨石坑（Cabeus Crater），结果证实了月球南极地区拥有大量的水。 NASA将于2022年向月球南极发射一个高尔夫球车大小的漫游车VIPER，以获取该区域水冰的位置和集中度。 漫游车VIPER将在月面钻探1米的深度，取样多种月壤样本，帮助绘制月球南极详细的水资源分布。未来宇航员们将借助这些水资源，在月球南极生活和工作。 参考： [1]https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-sofia-discovers-water-on-sunlit-surface-of-moon/ [2]https://www.nature.com/articles/s41550-020-01222-x#_blank

NASA的OSIRIS-REx航天器收集了大量的小行星样本

NASA的OSIRIS-REx航天器收集了大量的小行星样本

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这组三张照片是由飞船的SamCam相机于2020年10月22日拍摄的，显示了NASA的OSIRIS-REx的采样器头部充满了从小行星贝努表面收集的岩石和尘埃。他们还显示，这些颗粒中的一些正在慢慢地从采样器头部逃逸。OSIRIS-REx团队的分析表明，一些物质穿过了头部的薄膜瓣略微楔形打开的小缝隙。聚拉膜瓣(环内左侧黑色凸起处)的设计目的是将收集的物质锁在里面，这些未封闭的区域似乎是由于较大的岩石没有完全穿过聚拉膜瓣造成的。根据现有的图像，研究小组怀疑在头部中有大量的样本，并且正在尽快将样本储存起来。 影像来源:美国国家航空航天局 10月22日，星期四，NASA的OSIRIS-REx任务团队在碰触贝努小行星后两天收到的图像证实，这些图片证实飞船已经收集了足够多的样本，以满足其主要任务的要求——获取至少2盎司(60克)小行星表面的样本。 航天器捕捉到样本收集器头部在不同位置移动时的图像。在回顾这些图像时，OSIRIS-REx团队注意到，头部似乎充满了小行星粒子，而其中一些粒子似乎正在从样本收集器中缓慢逃逸，该采样头被称为稍触即离样本采集机制(TAGSAM)。他们怀疑碎片正穿过一个小缝隙，那里有一个聚脂薄膜盖，即收集器的盖子，被较大的岩石稍微楔开。 “贝努继续用伟大的科学成果给我们带来惊喜，也给我们带来了一些难题，”美国宇航局在华盛顿总部负责科学的副局长托马斯·祖布臣(Thomas Zurbuchen)说。“尽管我们可能需要更快地行动来存放样品，但拥有它并不是一个坏问题。我们很高兴看到似乎是一个丰富的样本，它将在这个历史性时刻之后的数十年中激发科学灵感。” 该团队认为它已经收集了足够的样本，并且正在尽快收集样本。他们比较了样本收集事件后空收集器头的图像和10月22日TAGSAM头的图像，得出了这一结论。 图像还显示，航天器和TAGSAM仪器的任何移动都可能导致进一步的样本损失。为了保留剩余样本，任务团队决定放弃原定于10月24日星期六举行的“样品质量测量”活动，并取消了原定于星期五进行的制动燃烧，以最大程度地降低航天器的加速度。 从这里开始，OSIRIS-Rex团队将专注于将样品存放在样品返回舱（SRC）中，在飞船返回地球的过程中，任何松散的物质都将被安全保护。 “我们正在努力保持自己在这里的成功，我的工作是安全返回尽可能大的贝努样本，”但丁·劳雷塔（Dante Lauretta）说，他是亚利桑那大学OSIRIS-REx的首席研究员，他领导着科学小组和科学观测计划和数据处理。“质量的损失是我所关心的，因此我强烈建议团队尽快收集这一宝贵的样品。” TAGSAM头在最优条件下执行采样事件。最新的分析表明，当收集器头部与贝努的表面接触时，以及当氮气瓶被点燃以搅动表面材料时，收集器头部与贝努的表面是齐平的。它还穿透了小行星表面几厘米的物质。到目前为止，所有的数据都表明，收集器的头部保存着超过2盎司的风化层样本。 OSIRIS-Rex目前健康状况良好，任务小组正在确定样本储存的时间表。一旦对样品的存储时间和程序做出决定，将提供更新。 NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心为OSIRIS-REx提供总体任务管理，系统工程以及安全和任务保证。丹佛的洛克希德·马丁航天公司制造了该航天器，并正在提供飞行操作。亚利桑那坦佩市的Goddard和KinetX Aerospace负责OSIRIS-REx航天器的导航。OSIRIS-REx是NASA新边界计划的第三项任务，该计划由位于阿拉巴马州阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心管理，由该机构的华盛顿科学任务局负责。 参考来源： https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-osiris-rex-spacecraft-collects-significant-amount-of-asteroid

降落在小行星贝努上

降落在小行星贝努上

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Bennu, a well-preserved, ancient asteroid, is currently more than 200 million miles (321 million kilometers) from Earth and offers scientists a window into the early solar system as it was first taking shape billions of years ago and flinging ingredients that could have helped seed life on Earth. On Tuesday, Oct. 20, 2020, NASA’s OSIRIS-REx sample collection mission performed a successful “Touch-And-Go” (TAG) maneuver. At 1:50 p.m. EDT, OSIRIS-REx fired its thrusters to nudge itself out of orbit around Bennu. It extended the shoulder, then elbow, then wrist of its 11-foot (3.35-meter) sampling arm, known as the Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism (TAGSAM), and transited across Bennu while descending about a half-mile (805 meters) toward the surface. After a four-hour descent, at an altitude of approximately…