2006重大太空发现揭晓：土星阳光令人称奇（组图）

2007-01-04 06:21

据12月号《探索》杂志报道，即将过去的2006年对于太空探索来说是非同寻常的一年，最新的探测仪器让我们看到了更深更远的空间，很多发现让科学们兴奋不已，下面是《探索》杂志评出的2006年度重大太空发现。

 

今年9月，“卡西尼”号飞船捕捉到了这张令人叹为观止的土星及其发光微弱光环的照片。

 

上面的照片中，土星环附近可以看到一个不太亮的光点，那正是我们所生活的地球。

　　1.土星阳光乍现令人惊

　　今年9月，“卡西尼”号飞船捕捉到了这张令人叹为观止的土星及其发光微弱光环的照片。当时，太阳正好处于土星后面——这种排列从地球上看不到，通过这张照片，天文学家发现了两个此前从未见过的模糊外环，同时详细地观测到形成光环的微小颗粒，这种详细程度是史无前例的。在这张色彩稍显夸张的照片上，从光环向外展开的光束是照相过程的产物，就如个人照相机有时也能捕捉到沙滩上发出的刺眼强光一样。

　　　
　　　　2.探测器抓拍到宇宙婴儿时期照片

　　五年来，威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)一刻不停地在绘制宇宙微波背景辐射 (宇宙大爆炸之后残留的无处不在的余辉)的图谱。今年三月，WMAP项目研究小组公布了威尔金森微波各向异性探测器搜集到的最新数据，提供了宇宙作为一个 “万亿分之一秒新生儿”模样的最详细的证据。最新公布的照片描述了探测器在2003年拍摄到的最初结果，这些结果表明微波背景振荡是由大爆炸之后40万年的各种事件造成的。自从2003年以来，WMAP项目研究小组对微波能量做出了更为精确的测量，从而让他们可以及时地回顾更遥远的事件。

　　在美国约翰斯·霍普金斯大学物理学家查尔斯·班尼特带领下，WMAP项目研究小组揭开了微波变形之谜，即遥远电子云的碰撞。结果，研究人员能够对弱于此前所探测信号百倍的信号进行研究。研究表明，第一批恒星在宇宙大爆炸之后四亿年左右亮了起来，这比科学及最初估计的迟了两亿年左右。经过细致分析，科学家还发现了宇宙大体构成：由22%的暗物质和74%的暗能量构成。暗能量似乎会加速宇宙膨胀，而暗物质则有助于星系和星系团保持“团结”。

 

土星最大卫星土卫六

　　　　3.土星最大卫星降下“甲烷雨”

　　天文学家希望，“惠更斯”号探测器2005年1月14日经过土星最大卫星土卫六表面时，能发现波澜壮阔的“甲烷海洋”。然而，“惠更斯”号探测器着陆时，却没有溅起水花，反而发出啪啪声响。美宇航局埃姆斯研究中心行星科学家克里斯托夫· 麦凯(Christopher McKay)说：“探测器是在淤泥中着陆的。”只不过淤泥中夹杂有甲烷。此前研究表明，土卫六下过甲烷雨，土卫六北极区域有二十多个甲烷湖泊。事实上，土卫六同科学家原本想象的状况有很大出入，大气富含氮和有机化合物，可能同早期地球大气相似。

　　土卫六大气温度在零下300华氏度左右，甲烷可能以固体、液体或气体三种形式存在。据麦凯和同事推测，在由甲烷冰晶构成的更高、更厚的云堤下面，可能存在一个液体甲烷云层。较低的云层不断产生毛毛雨，一年下来相当于两英寸的降水量。麦凯说： “那种系统像它一样运动，拥有一个受抑制的天气循环，对于依靠甲烷生存的有机体而言确实是理想的环境。”

 

太阳系外行星想象图

　　　　4地外行星发现屡破纪录

　　今年，科学家在太阳系以外又发现了二十多颗行星的踪影，其中包括迄今为止最为怪异的一些。今年一月，天文学家对外介绍了迄今发现的质量最小的太阳系外行星——OGLE-2005-BLG-390Lb。它的质量约是地球的5.5倍，最有可能是覆盖着冰的岩石球体，围绕一颗距地球约21000光年远的冰冷红矮星旋转。9月，另一颗新发现的太阳系外行星HAT-P-1再次改写了历史纪录。它是至今为止发现的体积最大、密度最小的行星，直径大约是木星直径的1.5倍左右。

　　更令人吃惊的是，HAT-P-1的质量只有木星的一半。由于密度比软木还小，可以漂浮在水中。接着，天文学家又在10月发现了已知运行速度最快的行星——SWEEPS-10，它一年只有十个小时，表面温度可能有3000华氏度。如果其母恒星(home star)温度比它高，那么SWEEPS-10可能会被汽化。

　　5最大三维星系分布地图

　　在对三个大陆进行了为期二十年的研究后，天体物理学家绘制出附近星系最大、最详细的完整分布图。这个三位绘图计划称为“2MASS红移巡天”(2MASS Redshift Survey)，覆盖地球周围方圆6亿光年的所有区域，重建了25000个星系的位置和速率。另外一个细节令我们惊讶不已：我们所在的星系——银河系及其姐妹星系仙女座相对于宇宙大爆炸遗留的无处不在的背景能量(天文学家的标准参照系)，以每小时140万英里的速度移动。

　　　　6土星卫星发现冰状火山

　　土星的卫星土卫二(又称“恩克拉多斯”)直径有300英里，现在绕这颗环状行星旋转，如今已成为美宇航局“卡西尼”号探测器最大的发现之一。据今年三月公布的数据显示，土卫二上面的一个间歇泉不断向太空中喷射水柱和冰状颗粒，喷射高度达数百英里。喷射物还包含碳化合物。这些发现表明液态水可能正在土卫二地表下面流淌，一旦这一理论得到证实，则表明即便上面没有真正的生命，那么有机物也可能存在于这颗卫星上。

　　卡西尼成像中心实验室成像小组领导人卡罗琳-帕科(Carolyn Porco)已经确定，来自土卫二羽毛状“轨迹”的冰屑绕土星旋转，形成了土星上的一个“签名环”(signature ring)。科学家尚不清楚土卫二如此活跃的原因，但一种主流理论是，土星重力所引起的张力比科学家此前想象的更为有效地加热了土卫二内部。

　　　　7太空惊现复杂有机分子

　　去年，美国国家射电天文观察站绿岸望远镜(Green Bank Telescope)项目的天文学家确认了八个新分子，其中一些是迄今为止在太空中发现的最大、最为复杂的化合物。此项发现表明，有机化学可能在我们的星系以及更远的太空中很普遍。有机化学是指也许有助于地球上生命成熟的化学。

　　美宇航局戈达德航天飞行中心天文学家霍利斯(Jan Hollis)表示，生成这些新分子的反应可能发生于星际尘埃颗粒表面，那些表面充当了一个汇集点的作用，原子、带电基团、小中性分子能够在这个点结合。星际冲击波(如伴随恒星诞生而出现的振荡)为克服反应化学性阻挡层以及向周围气体喷射新形成分子提供了能量。一旦身处气体之中，这些分子就能旋转并释放出无线电信号，而绿岸望远镜则可以探测到这些信号。

 

“星尘”号收集到的彗星尘埃

　　　　8成功采集记录太阳系混沌状态彗星尘埃

　　“星尘”号的返回舱于今年一月回到地球，降落于美国尤他州的沙漠地区，里面装有大约 0.33毫克来自彗星维尔德二号的尘埃物质。来自彗星的尘埃是科学家三十多年来从天体上收集到的第一个固体样本，也是迄今为止来自彗星的第一个样本。根据研究人员最初的推测，维尔特二号可能含有太阳系诞生之前，形成于恒星之间寒冷地带的物质，但他们所发现的样本可能形成于太阳星云的最热部分。

　　也许，处于婴幼儿时期的太阳系内部的气体、尘埃和小岩石猛烈地喷射到海王星之外的地区，诸如维尔德二号这样的彗星就形成于此。这项发现表明，行星形成涉及无法预料的混沌。尽管“星辰”号飞船收集的彗星样本太小，甚至一个喷嚏就能吹走，但却是让全世界科学家长期以来梦寐以求的。美宇航局约翰逊航天中心负责研究彗星样本的科学家迈克尔·泽伦斯基(Michael Zolensky)表示，“你可以从中取出一粒，将它切开，送给世界各地的二十个实验室。我们收集的样本将持续使用好几代。”

 

充气式太空旅馆

　　　　9充气式太空旅馆发射

　　目前世界上约有300位宇航员，但却只有一个仅够三位宇航员每次停留六个月的目的地 ——国际空间站。为了弥补这种缺憾，去年7月，毕格罗宇航公司(Bigelow Aerospace)发射了“起源-1”(Genesis-1)——世界上第一个充气式空间站。“起源-1”是个试验性气球——长14英尺的成比例模型，而可供人类下榻的“起源-1”则拥有三个相同大小的太空舱。

　　毕格罗宇航公司创始人罗伯特·毕格罗(Robert Bigelow)在美国国会2001年大幅削减美宇航局充气式太空站“Trans Hab”的研发经费时，抓住了打造太空旅馆的机遇。后来，他开始对外授权使用这项技术的专利，根据他的估计，“可能会有50个国家希望扩大他们的宇航员队伍。”去年夏天“起源-1”的成功发射证明，私营公司完全有能力建造空间站——尽管只是微型试验模型，但起码比美宇航局的更便宜、建造速度更快。

　　　　10新天体挑战天文学定义

　　科学家在距地球约450光年远的区域发现的两个天体在科学家引发了一场大讨论，由于介于行星与恒星之前，科学家难以对其进行界定。这两个天体的质量分别是木星质量的7倍和14倍，由于太小，它们不能被划分为恒星。同时，它们又没有像其它行星一样的母恒星(parent sun)，只能孤苦伶仃在我们的星系中飞行。两颗天体的发现者——加拿大多伦多大学天文学家雷·贾亚瓦哈纳(Ray Jayawardhana)说：“它们其实是介于行星和恒星之间的一种天体。”

　　这是已知第一个通过重力将行星质量的物体“绑定”在一起的案例，天文学家无法在两颗天体的命名上达成一致。一些天文学家将其称为是处于孤立状态的巨星(giant)或次棕矮星(sub-brown dwarf)。而贾亚瓦哈纳则将它们归为一种新的天体类型——“行质天体”(Planemo)。另外，天文学家在两颗天体的构成上也存在分歧。一种理论称，行质天体可能是由稠密的尘埃和气体云团“放逐”的，但贾亚瓦哈纳认为，这一过程几乎肯定会将它们两个分开。

　　也许，它们像双子星(binary star)一样形成。双子星形成于气云(gas cloud)，气云在下降过程中一分为二。但贾亚瓦哈纳反问道，“你如何能造出这样一个自身不断分散的一小块气团？”无论它们的起源如何，行质天体周围都是坚如岩石的圆盘状残骸，这表明它们每一个都有可能处于整个微小行星系的中心，而这个行星系又围绕行星旋转。

 

金星南极区发现猛烈螺旋型风暴

　　　　11金星南极区惊现猛烈螺旋型风暴

　　金星几乎就是地球的“双胞胎兄弟”，体积和质量都相似，尽管在其它方面也存在不同。欧洲航天局发射的“金星快车”飞船本来是去研究厚厚的、由硫酸黄色云层覆盖的金星大气的，但它发回的照片反而加深了金星大气构成之谜。科学家从照片中发现一个旋涡状结构从金星的南极地区袅袅升起，在这个区域，“金星快车”探测器显示了一个直径达1250英里左右的奇怪双旋风云团。“金星快车”飞船项目科学家哈坎·斯韦德赫姆博士(Hakan Svedhem)表示：“我们的模型并不能预测这些模式。”按照他的估计，这个旋涡结构可能同金星超高速赤道风存在某种程度的联系。赤道风与地球上的飓风不同，每年都会同一区域活动。

　　　12宇宙碰撞，暗物质现形

　　距地球三十亿光年之遥的两个星系团之间的距离碰撞产生了迄今为止暗物质存在的最直接证据。暗物质是一种无形物质，据认为，宇宙中80%的物质都是暗物质。为了捕捉到运转中的暗物质，美国斯坦福大学科维理研究所(Kavli Institute)及亚利桑那大学和佛罗里达大学两所高校的天体物理学家对星系团中的可见物质的X光照片和总质量(total mass)图谱进行了比较。他们通过测量来自遥远星系的光线经过时所弯曲的程度，获得了总质量图谱，这一现象也称为引力透镜(gravitational lensing)。

　　据科维理研究所天体物理学家马鲁萨·布拉达克(Marusa Bradac)介绍，在研究人员比较两幅图像的时候，“两个并没有排成一列。这表明那里可能存在一些东西，它就是暗物质。”因为暗物质不会同常规物质相合，或自身相合，它正好穿过一切事物。因此，当两个星系团以每小时1000万英里的速度撞在一起时，可见物质在撞击的极度拥挤过程中放缓速度，但暗物质仍无拘无束地飞过。布拉达克说：“可见物质会造成中间部分出现‘交通堵塞’，相反，暗物质则具有其自己的阳光大道。”两种物质的不同位置在图中清晰可见，红色代表可见物质，而蓝色则代表暗物质。

　　如果暗物质存在于宇宙中，那么它也应该在地球中存在。物理学家下一步将是在陆地实验室检测暗物质。这种努力在科维理研究所宣布暗物质发现后的两个月获得重大突破。当时，世界上最敏感、最近刚刚升级的暗物质观测器恰好联机运行。低温暗物质搜寻器(CDMS)埋藏于明尼苏达州一个废弃铁矿半英里深处，以防止遭到宇宙射线照射。这个仪器在一个相当于19个曲棍球大小的锗块上寻找称为WIMPS 的暗物质颗粒和普通原子之间的碰撞。

　　结果，它发现了这些罕见撞击(散射事件)所存储起来的热能，因此，仪器的地下硅锗探测的温度保持在零下459.58华氏度(仅处于绝对零度之上)。布拉达克表示，物理学家也许能在未来五年内掌握探测暗物质的技术手段，并推测它具有科学家所估计的属性。低温暗物质搜寻器计划物理学家、凯斯西储大学教授丹·雅克利布(Dan Akerib)相信事实确实如此。他说：“如果WIMPS就身处某个角落，我们就可以看到某些东西。我敢以十年生命打赌，它们确实存在。”