NASA火星轨道飞行器捕捉到红色星球大气层的最新景象

NASA火星轨道飞行器捕捉到红色星球大气层的最新景象奥德赛号最近拍摄到了前所未见的红色星球大气层图像，为科学家和公众提供了火星弯曲地平线的惊人新景象。航天器从大约400公里的高度拍摄了这些照片，这与国际空间站（ISS）围绕我们"苍白蓝点"（地球的绰号）运行的高度相同。美国国家航空航天局的科学家们使用了奥德赛号上的红外相机，即热辐射成像系统（THEMIS）。该相机对温度的敏感度使NASA能够绘制冰、岩石、沙子和尘埃的形成以及温度变化图，但通常仅限于地表观测。THEMIS安装在轨道器上的一个固定位置，因此它通常直指火星表面。为了获得火星大气层的新视角，JPL的NASA工程师们与洛克希德-马丁航天公司（奥德赛的建造公司）合作，为航天器制定了一个新计划。NASA解释说，THEMIS无法转动，因此整个轨道器需要调整位置。航天器被旋转了近90度，以确保太阳仍能为其太阳能电池板提供能量，而不会损坏其他敏感设备。由于计划中的旋转，轨道器的天线短暂地偏离了地球，导致在观测阶段通信中断了几个小时。奥德赛号拍摄的全景图像显示了火星弯曲的表面，构成火星稀薄大气层的朦胧云层和尘埃向各个方向延伸。这一新景象不仅令太空爱好者叹为观止，还将帮助美国宇航局的科学家们获得对火星大气层的新认识。在"奥德赛"号偏离与火星表面相关的惯常位置的同时，美国宇航局还拍摄了火卫一的新图像。这颗直径只有26千米的微小火星卫星是在不同的角度和光照条件下拍摄的，可以提供有关其成分和物理特性的新数据。这些数据可能有助于最终解决关于火卫一起源的争论，因为该卫星要么是被火星引力捕获，要么是在一次巨大的行星撞击后从火星表面弹出。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401295.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401295.htm

太阳风暴带来的奇观：多彩极光照亮地球大气层

太阳风暴带来的奇观：多彩极光照亮地球大气层加拿大西部上空的极光卫星图像，由NOAA-NASASuomiNPP卫星上的VIIRS（可见光红外成像辐射计套件）传感器于山地时间2023年11月5日凌晨3:23m拍摄。NOAA-NASASuomiNPP卫星的VIIRS（可见光红外成像辐射计套件）传感器于山地时间2023年11月5日凌晨3:23（世界时间10:23）在加拿大西部上空捕捉到了这张极光图像。极光在加拿大埃德蒙顿附近非常明亮，几乎使卫星传感器饱和。这一现象一直持续到第二天晚上，蒙大拿州格拉斯哥的天空中出现了粉红色和绿色的光。在美加边境附近和阿拉斯加，极光尤其明亮，但在最南端的得克萨斯州也能隐约看到极光。极光的形成极光的形成通常始于太阳通过太阳耀斑、日冕物质抛射或活跃的太阳风向地球发送大量带电粒子。太阳粒子与磁层相撞并对其进行压缩，从而改变了地球磁场的构造。一些被困在磁场中的粒子会加速进入地球高层大气，在那里它们会激发氮分子和氧分子，并释放出光子，这就是所谓的极光。美国国家海洋和大气管理局空间天气预报中心称，11月5日至6日的极光是多次日冕物质抛射的产物，日冕物质抛射是太阳日冕中磁化等离子体大量喷出的过程。这些来自太阳的等离子体和高能波冲入地球高层大气，引发了强烈的地磁暴。轨道夜间，国际空间站在犹他州上空260英里处翱翔，地球大气层中闪耀着极光。资料来源：美国国家航空航天局2023年10月28日，风暴发生前一周，国际空间站上的一名宇航员在犹他州上空260英里（418公里）的轨道上拍摄到了另一张极光照片（上图）。据太空天气预报中心称，这次极光很可能是由一个向地球旋转的日冕洞引起的。日冕洞是太阳大气中相对较冷物质的区域，向行星际空间开放。太阳表面的这些黑暗区域会以高速流的形式释放物质。公民科学参与机会如果您喜欢观看这样的极光，您可以通过一个名为Aurorasaurus的项目参与极光公民科学：https://www.aurorasaurus.org/该项目通过网站和社交媒体上的报告跟踪世界各地的极光，然后生成这些报告的实时全球地图。公民科学家对报告进行核实，每一个经过核实的目击事件都将成为科学家分析和纳入空间天气模型的宝贵数据点。该项目是与新墨西哥联盟的公私合作项目，并得到了美国国家科学基金会和美国国家航空航天局的支持。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396815.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396815.htm

火星上富含甲醛的古代大气层可能支持了生命所必需的有机物质的产生

火星上富含甲醛的古代大气层可能支持了生命所必需的有机物质的产生他们的研究结果发表在《科学报告》（ScientificReports）上，为火星在遥远的过去孕育生命的可能性提供了引人入胜的见解。今天的火星环境恶劣，以干燥和极度寒冷为特征，但地质学证据却暗示了火星过去曾是一个更加好客的星球。大约38亿至36亿年前，火星可能是温带气候，由氢气等气体的变暖特性维持。在这样的环境中，火星可能曾有过液态水，这是我们所知的生命的关键成分。古火星温暖大气中甲醛（H2CO）的形成及其转化为海洋中生命所需的重要分子的示意图。资料来源：ShungoKoyama研究人员调查了甲醛是否可能在火星早期环境中形成。甲醛是一种简单的有机化合物，在通过纯化学或物理过程形成重要生物分子的过程中作为前体发挥着至关重要的作用。这些生物大分子，如氨基酸和糖，是蛋白质和核糖核酸的基本组成成分，是生命的重要组成部分。研究小组利用先进的计算机模型模拟了早期火星的潜在大气成分，以探索产生甲醛的可能性。建立该模型时，假设大气中富含二氧化碳、氢气和一氧化碳。他们的模拟结果表明，古火星大气可以源源不断地提供甲醛，从而有可能产生各种有机化合物。这就提出了一个耐人寻味的可能性，即在火星表面探测到的有机物质可能来自大气层，特别是在火星最早的两个地质时期。这项研究的第一作者小山顺吾（ShungoKoyama）说："我们的研究提供了对远古火星上可能发生的化学过程的重要见解，为火星上过去存在生命的可能性提供了宝贵的线索。通过揭示生物分子形成的有利条件，这项研究拓宽了我们对火星远古生命维持能力的认识。"下一步，研究小组计划分析美国宇航局火星探测器收集的地质数据，目的是加深对火星历史早期存在的有机物质的了解。通过比较古代甲醛的预期碳同位素和火星样本的数据，他们希望能更好地了解形成地球有机化学的过程。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423284.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423284.htm

哈勃太空望远镜发现土星环在加热其大气层

哈勃太空望远镜发现土星环在加热其大气层土星庞大的环形系统正在加热这颗巨行星的高层大气。这种现象以前在太阳系中从未见过。这是土星和它的环之间意想不到的互动，有可能为预测其他恒星周围的行星是否也有类似土星环系统的辉煌提供工具。显著的证据是过量的紫外线辐射，被视为土星大气中热氢的光谱线。辐射的颠簸意味着有东西从外部污染并加热了上层大气。最可行的解释是，冰环粒子雨点般地落在土星的大气层上导致了这种加热。这可能是由于微陨石的撞击、太阳风粒子轰击、太阳紫外线辐射或电磁力拾起带电的尘埃。所有这些都是在土星引力场的影响下发生的，土星的引力场将粒子拉入行星。当美国宇航局的"卡西尼"号探测器在2017年任务结束时坠入土星的大气层时，它测量了大气层的成分，并证实许多颗粒正从星环中落入。"虽然星环的缓慢解体是众所周知的，但它对行星的原子氢的影响是一个惊喜。从卡西尼号探测器上，我们已经知道了星环的影响。然而，我们对原子氢含量一无所知。"巴黎天体物理研究所和亚利桑那大学月球与行星实验室的LotfiBen-Jaffel说，他是3月30日发表在《行星科学》杂志上的一篇论文的作者。这是一张显示土星Lyman-alpha隆起的合成图像，是1980年至2017年期间美国宇航局的三个不同任务，即旅行者1号、卡西尼号和哈勃太空望远镜合力探测到的。2017年北半球土星夏季期间获得的哈勃近紫外图像被用来作为参考，勾勒出该行星的莱曼-阿尔法发射。星环看起来比行星本体暗得多，因为它们反射的紫外线要少得多。在星环和黑暗的赤道地区上方，莱曼-阿尔法凸起显示为一个延伸的（30度）纬度带，比周围地区要亮30%。南半球的一小部分出现在星环和赤道地区之间，但它比北半球更暗。在隆起区以北（图像的右上部分），圆盘的亮度随着纬度的变化逐渐下降，朝向明亮的极光区，这里显示的是作为参考的极光区（不按比例）。极光区内的一个黑点代表了行星自旋轴的足迹。据认为，冰环粒子在特定纬度上的雨点和季节性影响造成了大气的加热，使上层大气中的氢气在隆起区反射更多的太阳光。天文学家对环和上层大气之间这种意想不到的相互作用进行了深入研究，以确定新的诊断工具，估计遥远的系外行星是否有类似土星的扩展环系统。资料来源：NASA，ESA，LotfiBen-Jaffel(IAP&LPL)"一切都由环状粒子在特定纬度层叠进入大气层所驱动。它们改变了上层大气，改变了成分，"Ben-Jaffel说。"然后你也有与大气气体的碰撞过程，这些气体可能正在加热特定高度的大气。"Ben-Jaffel的结论需要将四次研究土星的太空任务的紫外光（UV）观测档案拉到一起。这包括美国宇航局的两个旅行者探测器的观测数据，它们在20世纪80年代飞过土星并测量了紫外线水平。当时，天文学家们将这些测量结果视为探测器的噪音。2004年抵达土星的卡西尼号任务也收集了大气层的紫外线数据（历时数年）。额外的数据来自哈勃和国际紫外线探测器，该探测器于1978年发射，是美国宇航局、欧空局（欧洲航天局）和英国科学与工程研究委员会的一项国际合作。但挥之不去的问题是，所有的数据是否可能是虚幻的，或者反映了土星上的一个真实现象。Ben-Jaffel决定使用哈勃太空望远镜成像光谱仪（STIS）的测量结果，这是拼凑拼图的关键所在。它对土星的精确观测被用来校准来自所有其他四个观测土星的太空任务的紫外线数据档案。他将STIS对土星的紫外线观测结果与多个太空任务和仪器的光线分布进行了比较。"当一切都被校准后，我们清楚地看到，光谱在所有任务中都是一致的。这是有可能的，因为我们有相同的参考点，来自哈勃，关于几十年来测量的大气层的能量转移率，"Ben-Jaffel说。"这对我来说真的是一个惊喜。我只是把不同的光分布数据绘制在一起，然后意识到它是一样的。""四十年的紫外线数据涵盖了多个太阳周期，帮助天文学家研究太阳对土星的季节性影响。通过将所有不同的数据汇集在一起并进行校准，Ben-Jaffel发现，紫外线辐射的水平没有区别。"他说："在任何时候，在地球上的任何位置，我们都可以跟踪辐射的紫外线水平。这指出来自土星环的稳定的"冰雨"是最好的解释。""我们只是处于这种环状表征对行星上部大气的影响的开始。我们最终希望有一个全球性的方法，产生一个关于遥远世界的大气层的真正特征。这项研究的目标之一是看我们如何能够将其应用于围绕其他恒星运行的行星。称之为寻找'外环'。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352437.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352437.htm

猎户座飞船将以近25000英里时速进入大气层 接下来会发生什么？

猎户座飞船将以近25000英里时速进入大气层接下来会发生什么？太空迷们可以收看NASA官网的直播，报道从北京时间上午8点（美国东部时间上午11点）开始，我们会见证一些极端的物理现象，这将是历史性的ArtemisI任务的最后一段，该任务于11月16日从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射。首先数字就会是令人难以置信的，猎户座太空舱将以近25000英里/小时（或约11公里/秒）的速度撞击地球大气层，并在此过程中经历接近5000华氏度的温度。伊恩-博伊德是安和H.J.斯米德航空航天工程科学系的教授，他的职业生涯一直在研究高超音速技术，或旅行速度远远超过音速的飞行器。他还领导着一个耗资1500万美元的美国国家航空航天局研究所，该研究所名为"进入系统模拟高级计算中心"（ACCESS）。这项工作研究保护航天器的新方法，因为它们经历了进入地球、火星和其他地方大气层的极端情况。他谈到了猎户座本周末可能会面临的条件，以及为什么不断增长的太空旅游业可能需要新型的航天器隔热罩。美国宇航局正在使用一种称为"跳入"的演习来减缓猎户座太空舱的速度。那是什么意思？航天器再入大气层的另一种方式是直接进入--直接进入地球的大气层并下降。在跳入式中，航天器首先以较浅的角度进入大气层，然后跳回太空再回来。这有点像打水漂，这是一种减速的方式，而不会马上进入大气开始摩擦生热，不仅如此，这还为太空舱的着陆地点提供了更大的灵活性。猎户座在这次任务中没有携带任何人类成员。但它在未来会这样做。美国宇航局将如何保证他们免受这种高温的影响？与飞机不同，高超音速飞行器，包括太空舱有一个所谓的热保护系统。通常它是由一系列不同的材料覆盖在飞行器的外部，以确保热量被阻隔。阿特米斯使用我们称之为"烧蚀"的热保护系统。根据设计，这种名叫Avcoat的材料在受热后会解体，并以一种可控的、被充分理解的方式实现逐个原子的分离。当它瓦解时，这些原子将能量和热量从飞行器上带走。这一策略与美国宇航局在阿波罗时代所做的相当相似。美国宇航局将航天器送往火星，将一辆漫游车降落在火星表面，舀起一些火星泥土和岩石并一路飞回，这种太空舱将以每秒约14公里的速度进入地球大气层。而猎户座飞船将以大约每秒11公里的速度再入，听起来不像是一个大的跳跃，但事实证明，由于物理原理不同。我们将需要不同的材料和不同类型的热屏蔽。目前正在研究的一些方法是所谓的编织材料。你首先将碳纤维、石英丝编织在一起，然后将特制的树脂材料注入纤维之间的空隙。这听起来简单，但实际上是技术含量非常高的。纤维本身仍然会烧蚀。但是，当注入纤维之间的化学物质加热时，它们会分解并变成气体。这些气体从隔热罩内部流向外部，产生额外的冷却效果。一个成功的太空经济的关键挑战之一将是更有效的飞行器和更有效的热屏蔽。而这将要求我们更好地了解所有这些物理和化学过程，如此一来，我们可以从我们的隔热罩上减去一层又一层，因为我们确信我们不需要它。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334965.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334965.htm

韦伯太空望远镜揭示木星大气层新特征 - "完全出乎我们的意料"

韦伯太空望远镜揭示木星大气层新特征-"完全出乎我们的意料"木星赤道附近的狭窄喷流，风速为每小时320英里。这张木星图像来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam），以红外光显示了这颗宏伟行星的惊人细节。在这张图片中，亮度表示高度。无数明亮的白色"斑点"和"条纹"很可能是高空对流风暴凝结的云顶。极光在本图中显示为红色，延伸至地球南北两极的高空。相比之下，赤道以北的深色带状区域几乎没有云层覆盖。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、RicardoHueso（UPV）、ImkedePater（加州大学伯克利分校）、ThierryFouchet（巴黎天文台）、LeighFletcher（莱斯特大学）、MichaelH.Wong（加州大学伯克利分校）、JosephDePasquale（STScI）虽然喷射流不像木星的其他一些特征那样直观或令人惊叹，但它让研究人员对木星大气层各层之间如何相互作用有了令人难以置信的了解，以及韦伯望远镜在未来将如何帮助这些研究。研究人员利用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）发现了木星赤道上空的高速喷流，位于主要云层之上。在木星云层上方约12-21英里（20-35公里）的2.12微米波长处，研究人员发现了几处风切变，即风速随高度或距离变化的区域，这使他们能够跟踪喷流。这张图片突出显示了木星赤道周围的几个特征，在木星自转一圈（10小时）之间，这些特征非常明显地受到喷流运动的干扰。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、RicardoHueso（UPV）、ImkedePater（加州大学伯克利分校）、ThierryFouchet（巴黎天文台）、LeighFletcher（莱斯特大学）、MichaelH.Wong（加州大学伯克利分校）、JosephDePasquale（STScI）韦伯太空望远镜发现木星大气层的新特征美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜在木星大气层中发现了一个前所未见的新特征。这股高速喷流宽达3,000多英里（4,800公里），位于木星赤道上空的主云层之上。这一喷流的发现让人们了解到木星著名的动荡大气层各层之间是如何相互作用的，以及韦伯望远镜是如何独一无二地跟踪这些特征的。西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学的里卡多-胡索（RicardoHueso）是描述这一发现的论文的第一作者。"我们一直认为木星大气层中的雾气是模糊的，现在看来是清晰的特征，我们可以随着木星的快速旋转进行追踪。"韦伯独特的成像能力研究小组分析了韦伯的近红外相机（NIRCam）在2022年7月拍摄的数据。由加州大学伯克利分校的ImkedePater和巴黎天文台的ThierryFouchet共同领导的"早期发布科学计划"旨在用四种不同的滤光片拍摄木星的图像，每种滤光片都能探测到木星大气层不同高度的微小特征变化，拍摄时间间隔为10小时，即一个木星日。木星的大气层是分层的，这幅插图展示了韦伯望远镜是如何独一无二地从比以前更高的大气层收集信息的。科学家们能够利用韦伯望远镜确定木星大气层不同层的风速，从而分离出高速喷流。对木星的观测是在三个不同的滤光片下进行的，相隔10个小时，也就是一个木星日，每个滤光片都能探测到木星大气层不同高度的细小特征变化。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、RicardoHueso（UPV）、ImkedePater（加州大学伯克利分校）、ThierryFouchet（巴黎天文台）、LeighFletcher（莱斯特大学）、MichaelH.Wong（加州大学伯克利分校）、AndiJames（STScI）德-帕特指出："尽管各种地面望远镜、美国宇航局的朱诺号和卡西尼号等航天器以及美国宇航局的哈勃太空望远镜已经观测到了木星系统不断变化的天气模式，但韦伯望远镜已经提供了有关木星环、卫星及其大气层的新发现。"对比鲜明的大气层虽然木星在很多方面都与地球不同--木星是一颗气态巨行星，而地球则是一个温带岩石世界--但两颗行星的大气层都是分层的。这些其他任务观测到的红外线、可见光、无线电和紫外线波长探测到了木星大气层的较低层和较深层--巨大的风暴和氨冰云就在那里。另一方面，韦伯望远镜的近红外波段比以前更远，它对大气的高空层很敏感，大约在木星云顶上方15-30英里（25-50公里）处。在近红外成像中，高空云雾通常显得模糊不清，赤道区域的亮度增强。通过韦伯望远镜，在明亮的朦胧波段内可以分辨出更精细的细节。这幅关于木星大气层中闪电、对流塔（雷头）、深水云和空地的插图是根据朱诺号太空船、哈勃太空望远镜和双子座天文台收集的数据绘制的。朱诺探测闪电放电产生的无线电信号。由于无线电波可以穿过木星的所有云层，朱诺号能够探测到云层深处的闪电以及木星日面的闪电。哈勃能探测到木星大气层中云层反射的阳光。不同波长的阳光可以穿透云层的不同深度，从而使研究人员能够确定云顶的相对高度。双子座号绘制了冷云的厚度图，这些冷云阻挡了来自云层下方较暖大气层的热红外光。厚厚的云层在红外地图上看起来很暗，而晴朗的云层则看起来很亮。综合观测结果可绘制三维云层结构图，并推断大气环流的细节。在潮湿空气上升（上升流和活跃对流）的地方会形成厚厚的高耸云层。较干燥的空气下沉（下沉）时，就会形成晴空。图中的云层比地球相对较浅大气层中的类似对流塔高五倍。图示区域的水平跨度是美国大陆的三分之一。资料来源：NASA、ESA、M.H.Wong（加州大学伯克利分校）、A.James和M.W.Carruthers（STScI）新发现的喷流时速约为320英里（515公里），是地球上5级飓风持续风速的两倍。它位于木星下平流层云层上方约25英里（40公里）处（见上图）。通过比较韦伯观测到的高空风和哈勃观测到的深层风，研究小组可以测量出风随高度变化的速度和产生风切变的速度。虽然韦伯望远镜精湛的分辨率和波长覆盖范围使其能够探测到用于跟踪喷流的小型云层特征，但在韦伯望远镜观测一天后，哈勃望远镜进行的补充观测对于确定木星赤道大气层的基本状态以及观测木星赤道上与喷流无关的对流风暴的发展情况也至关重要。加州大学伯克利分校的迈克尔-王（MichaelWong）补充说："我们知道韦伯和哈勃的不同波长将揭示风暴云的三维结构，但我们也能够利用数据的时间性来观察风暴发展的速度，"他领导了相关的哈勃观测。未来的观测和影响研究人员期待用韦伯望远镜对木星进行更多的观测，以确定喷流的速度和高度是否会随着时间的推移而发生变化。研究小组成员、英国莱斯特大学的利-弗莱彻（LeighFletcher）解释说："木星赤道平流层的风和温度模式复杂，但可重复。如果这种新喷流的强度与平流层的振荡模式有关，我们可能会预计喷流在未来2到4年内会有很大变化--在未来几年检验这一理论将非常令人兴奋。"弗莱彻继续说："让我感到惊奇的是，在众多天文台对木星的云层和风进行了多年跟踪之后，我们仍然有更多关于木星的知识需要了解，而像这种喷流这样的特征在2022年拍摄这些新的NIRCam图像之前一直都是隐藏的。"研究人员的研究成果最近发表在《自然-天文学》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391227.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391227.htm