外星雾霾揭示遥远系外行星含水量的秘密

外星雾霾揭示遥远系外行星含水量的秘密两颗拥有朦胧大气层的富含水的系外行星示意图。图片来源：RobertoMolarCandanosa/JohnsHopkins大学系外行星研究的新工具这项研究为研究系外行星大气化学提供了新工具，并将帮助科学家模拟系外行星水的形成和演化过程，这些发现可能有助于寻找太阳系外的生命。"最重要的问题是太阳系外是否存在生命，但要回答这样的问题，需要对所有不同类型的行星，特别是有大量水的行星，进行非常详细的建模，"合著者、约翰-霍普金斯大学地球与行星科学副教授萨拉-霍斯特（SarahHörst）说。"这一直是一个巨大的挑战，因为我们没有足够的实验室工作来完成这项工作，所以我们正试图利用这些新的实验室技术，从我们正在使用的所有这些大型花式望远镜获取的数据中获得更多信息。"研究小组于11月27日在《自然-天文学》（NatureAstronomy）杂志上发表了他们的研究成果。研究人员说，一颗行星的大气层是否含有霾或其他粒子，对全球温度、星光入射水平以及其他可能阻碍或促进生物活动的因素有着显著影响。小组在霍斯特实验室的一个专门设计的密室中进行了实验。霍斯特说，他们首次确定了太阳系外的水行星中能形成多少雾霾。雾霾由悬浮在气体中的固体颗粒组成，它会改变光线与气体相互作用的方式。不同程度和种类的雾霾会影响粒子在大气中的传播方式，从而改变科学家用望远镜探测到的遥远行星的情况。系外行星观测面临的挑战"当我们试图观测一颗行星是否适合居住时，水是我们首先要寻找的东西，而且已经在系外行星大气中观测到了令人兴奋的水。但我们的实验和建模表明，这些行星很可能还含有雾霾，"约翰-霍普金斯大学领导这项研究的行星科学家何超说。"这种雾霾确实使我们的观测变得复杂，因为它遮蔽了我们对系外行星大气化学和分子特征的观察"。科学家用望远镜研究系外行星，观察光线如何穿过大气层，发现大气气体如何吸收不同色调或波长的光线。扭曲的观测结果会导致对空气中重要物质（如水和甲烷）的含量以及大气中颗粒物的类型和水平的误判。霍斯特说，这种误读会损害科学家对全球温度、大气厚度和其他行星状况的结论。模拟系外行星大气层研究小组调制了两种气体混合物，其中含有水蒸气和其他假定系外行星常见的化合物。他们用紫外线照射这些混合物，模拟恒星发出的光如何引发产生雾粒的化学反应。然后，他们测量了雾霾粒子对光的吸收和反射程度，以了解它们如何与大气中的光相互作用。与之前的研究相比，新数据更准确地匹配了一颗被研究得很透彻的系外行星GJ1214b的化学特征，证明了不同光学性质的雾霾会导致对行星大气层的误读。未来研究方向外星大气可能与太阳系的大气截然不同，Hörst补充说，目前已确认的系外行星有5000多颗，它们的大气化学成分各不相同。研究小组目前正在努力创造更多实验室制造的雾霾"类似物"，其气体混合物能更准确地反映他们在望远镜中看到的情况。霍斯特说："人们在对这些大气层进行建模时，将能够利用这些数据来了解大气层和行星表面的温度，是否存在云层，云层有多高，云层是由什么构成的，或者风速有多快。所有这些事情都能帮助我们真正把注意力集中在特定的行星上，使我们的实验独一无二，而不是在试图了解全局时只是进行一般化的测试。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400373.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400373.htm

月球开拓者：NASA帮助科学家全面研究月球的含水量的全新仪器即将完工

月球开拓者：NASA帮助科学家全面研究月球的含水量的全新仪器即将完工月球开拓者号由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院领导，质量约为440磅（200千克），完全展开太阳能电池板后仅有11.5英尺（3.5米）宽。这颗小卫星将依靠LTM仪器收集温度数据，从而揭示月球表面的热特性以及硅酸盐岩石和土壤的成分。HVM3成像光谱仪由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室制造，将探测和绘制与LTM仪器相同区域的水的形态、丰度和位置。这里看到的是月球热成像仪（LTM）从英国运往美国之前的样子，它是美国宇航局月球开拓者号将携带的两台仪器之一。这个将于2023年发射的小型航天器在完全展开太阳能电池板后仅有11英尺（约合3.5米）宽，它还将携带高分辨率挥发物和矿物月球绘图仪（HVM³）。这两个仪器将协同工作，帮助探测和绘制月球表面的水，以确定水的丰度、位置、形态，以及水因位置和时间的不同而变化的方式和原因。资料来源：牛津大学月球开拓者号将在阿耳特弥斯计划的人类登陆之前发射，它将传回有关月球水的信息，为未来的机器人和人类探索者提供地图指导。月球水的用途多种多样，既可以净化后作为饮用水，也可以加工成燃料和可呼吸的氧气。图中所示的高分辨率挥发物和矿物月球绘图仪（HVM3）是将搭载在美国宇航局月球开拓者号上的两台仪器之一。这个将于2023年发射的小型航天器在完全展开太阳能电池板后仅有11.5英尺（3.5米）宽，它将探测和绘制月球表面的水，以确定水的丰度、位置、形态及其随时间的变化情况。图片来源：NASA/JPL-加州理工学院"月球开拓者任务将提高我们对我们的天然卫星的认识，以及我们如何利用其资源来支持未来的探索，"英国航天局太空探索主管利比-杰克逊（LibbyJackson）说。"支持那些将推动人类有机会深入太空的任务和能力是我们的优先事项之一，因此看到LTM仪器准备好发射令人激动"。月球开拓者于2019年被NASA的SIMPLEx（行星探索小型创新任务）计划选中，该航天器将作为IntuitiveMachines公司第二次机器人月球着陆器任务（IM-2）的辅助载荷发射。这次发射还将携带NASA的极地资源冰矿实验-1号地表下冰钻，预计不会早于2024年初。位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德-马丁航天公司的洁净室里，美国国家航空航天局的月球开拓者号刚刚安装完第二台也是最后一台科学仪器--月球热成像仪。航天器上的绿色胶带将在发射前拆除。图片来源：洛克希德-马丁航天公司到达月球轨道后，月球开拓者号将使用HVM3探测月球地貌上不同形式水的光谱指纹（或反射太阳光的波长）。LTM将同时扫描这些绘制区域，以形成可用于确定月球表面温度特征的图像。通过在一天的不同时间测量相同的地点，月球开拓者将确定这个没有空气的天体上的水量是否会发生变化。据认为，一些水分子可能被锁在月球岩石和碎石（破碎的岩石和尘埃）中，特别是那些含有硅酸盐的水分子，硅酸盐是月球上最丰富的矿物。其他水分子可能会移动，并以冰霜的形式在寒冷的阴影中短暂沉淀。随着太阳在月球日期间在天空中位置的变化，阴影也会移动。这导致冰升华，转化为水蒸气，而不经过液态阶段。当水分子在月球极其稀薄的大气层中移动到其他寒冷的地方时，它们会再次沉淀为冰霜。最有可能存在大量水冰的地方是月球两极始终寒冷的永久阴影环形山，它们是科学和探索的关键目标。图为2023年6月，NASA的月球开拓者号在科罗拉多州利特尔顿的洛克希德-马丁航天公司进行热真空室（TVAC）测试。图片来源：洛克希德-马丁航天公司牛津大学LTM仪器科学家尼尔-鲍尔斯（NeilBowles）说："LTM精确测绘月球表面温度，而HVM3仪器则寻找水分子的光谱特征。结合两台仪器的测量结果，我们可以了解表面温度对水的影响，从而加深我们对月球上这些分子的存在和分布情况的了解。"LTM将利用四个宽带红外通道提供约零下265华氏度到266华氏度（零下165摄氏度到130摄氏度）的月球表面温度图。当航天器在上空运行时，该仪器将扫描月球表面，形成多光谱图像。与此同时，11个窄红外通道还将测绘构成月球表面岩石和碎屑的硅酸盐矿物成分的微小变化，从而提供更多有关月球表面由什么构成以及这可能如何影响水的存在量的信息。月球开拓者号正在科罗拉多州利特尔顿的洛克希德-马丁航天公司进行最后的组装和测试，该航天器最近完成了模拟恶劣太空环境的热真空室测试。现在，月球开拓者号上的两台仪器都已与航天器集成，正在进行最后的系统级测试，即将运往佛罗里达州进行最后的发射准备工作。关于任务的更多信息JPL负责管理月球开拓者号，加州理工学院负责监督其科学调查和运行。由加州理工学院为美国国家航空航天局管理，JPL还提供系统工程、任务保证、HVM3仪器以及任务设计和导航。洛克希德-马丁航天公司根据与加州理工学院签订的合同，提供航天器并集成飞行系统。SIMPLEx任务调查由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心的行星任务计划办公室管理，是华盛顿美国宇航局总部发现计划的一部分。该计划在美国宇航局总部科学任务局行星科学部开展空间科学调查。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378107.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378107.htm