生产的行星

一个欧洲科学家团队可能已经发现了寻找围绕遥远恒星运行的遥远行星的捷径——你可以寻找锂，或者更确切地说，是缺乏锂……

锂是宇宙中第三轻的元素，与氢和氦一起，在宇宙大爆炸中产生了少量的锂。因此，它与恒星中的另外两种元素一起出现，应该在任何地方都以大致相同的数量存在。

但长期以来科学家们一直无法解释的一个谜团是，为什么有些恒星似乎含有大量的物质，这些物质的存在在恒星发出的光谱中是显而易见的，而其他恒星——包括我们自己的太阳——所含的物质还不到这个数量的1%。

为了弄清问题的根源，加里克·以色列和他的同事在《自然》杂志上发表文章，调查了500多颗类似的恒星，其中70颗已知有行星围绕它们运行。

当对这些恒星的数据进行比较，并考虑到年龄等因素时，一个令人惊讶的趋势出现了。像我们的太阳这样有行星的恒星缺乏锂，而更孤独的恒星则更有可能充满锂。

研究人员认为，行星的存在以某种方式搅动了恒星的物质，将锂从恒星表面拉到更热的内部，在那里它被消耗掉。

该团队表示，现在由理论学家来弄清楚这是如何发生的，但关键是，在来自恒星的光谱特征中寻找锂的缺乏，可以为太空科学家提供一条更快地发现新行星的捷径。

克里斯-这周也有新闻。我们从格陵兰岛得到了一些令人担忧的消息，因为科学家们已经证明那里的冰正在融化，而且融化的时间和速度都在增加。所以融化速度在加快。但是我们如何准确地量化冰从陆地上融化的速度呢?本周《科学》杂志上发表了一篇论文，作者是布里斯托尔大学的科学家乔纳森·班伯教授和他的同事，这篇论文可能会对我们有所帮助。乔纳森现在和我们一起告诉我们更多。你好,乔纳森。

乔纳森-你好。

克里斯-欢迎来到裸体科学家。金宝搏app最新下载首先告诉我们，格陵兰岛的问题是什么。

乔纳森:所以格陵兰岛是北半球最大的冰块。里面有足够的冰，如果它融化了，如果你拿走了整个冰盖。它将使全球海平面上升约7米。

克里斯:从这个角度来看，奔宁山脉大概是英国唯一露出水面的地方了，不是吗?

乔纳森-不，不。这并没有那么糟糕，但是你可以和议会说再见，这可能是一件好事，但是你知道，我不能对此发表评论。但是7米，也就是大约25英尺，所以我并不是说明天就会发生这样的事情，但是格陵兰冰盖海平面上升的可能性很大。我认为像格陵兰岛和南极洲这样的大冰块的另一个特点是，一旦你把它们设定在一定的路线上，它们就像气候世界的超级油轮。一旦你把它们指向某个方向，就很难让它们转向另一个方向。

克里斯:你如何量化格陵兰岛的冰和水的重量?

乔纳森:嗯，有很多种技巧。但在过去的五六年里，让许多科学家感到非常兴奋的是一项名为GRACE的卫星任务，它代表重力恢复和气候实验。缩写是什么并不重要，但这绝对是一项了不起的任务。它实际上是两颗卫星，它能够非常非常精确地测量地球重力场的微小变化。因此，如果像格陵兰岛这样的冰盖失去质量或增加质量，它实际上可以测量这些变化，并且它可以以每月为单位进行测量。

克里斯-这告诉了你什么?

乔纳森:所以许多科学家已经用GRACE和其他卫星数据研究了这个问题。问题是所有之前公布的结果在数字上有很多变化。事实上，这些数字彼此之间相差了大约两倍，你知道，有些是其他的两倍。但我们所做的实际上是比较了两种不同的方法使用GRACE和一种完全独立的方法来测量冰盖的质量损失，它们联系得很好。所以这给了我们很大的信心，我们认为我们已经解决了早期观测中存在的很多问题。是的，我想这是一幅非常令人不安的画面。在90年代初，冰盖看起来相对接近平衡，可能失去了500亿吨的冰。十亿吨是十亿吨。在过去的几年里，这个速度已经增加到每年2730亿吨，这是很多冰。

克里斯-那是-嗯，2730亿吨，也就是每十亿吨1立方千米。也就是273立方千米。

乔纳森:所以，我的意思是，试一试，对于这么大的数字，很难真正知道你在说什么，但是十亿吨大约是温德米尔湖的体积。这里是温德米尔湖273号。

克里斯:每年?

乔纳森:每年。但我认为另一个有趣的统计数据是，40亿吨的水足够供应整个英国的家庭用水。273几乎是整个地球的供水量。

克里斯-每年都在融化。这是否因为你在论文中提出的一个观点而改变了呢?人们会认为，这将是仅次于全球气候变化的。那么加速度的模式是什么?

乔纳森:我们已经看到了——GRACE在2002年才升空，可靠的测量数据只有大约6年的观测。所以我们从GRACE那里没有很长的记录，但就在那段时间里，我们看到了增长的速度，增长了大约2.5倍。所以我认为2003年到2008年的平均值是180。但在过去的两年里，它已经上升到每年2700亿吨。所以这是一个很大的质量损失加速度。

克里斯:所以格陵兰岛就像是世界上其他地方正在发生的事情的晴雨表，不是吗?

乔纳森:嗯，这是一件有趣的事情，因为我认为在我们开始进行这些观察之前，大多数冰川学家和气候科学家都认为冰盖对气候变化的反应非常非常缓慢，而且不是很剧烈。我们在格陵兰岛看到的是完全相反的情况，我想这让很多科学家感到惊讶。

戴安娜:恒星和行星是从哪里来的?下面来回答这个问题的是欧洲航天局的马克·麦考林教授，他是欧洲航天局研究和科学支持部门的负责人。你好,马克。

马克-你好，戴安娜。你好吗？

戴安娜:我很好。谢谢。好吧，现在让我们从一些最早的行星形成模型开始。那么，人类究竟是如何开始思考宇宙的起源的呢?

马克:嗯，我认为有很多我们从宗教教科书中了解到的模型，所以如果我们从这些模型中走出来，看看我们在1700年代，1600年代左右的情况，重要的是，这是在我们意识到并确信太阳是太阳系的中心而不是地球之后。所以一旦我们从地心说变成了日心说，一切就开始井然有序了。一些重要的证据表明，首先，所有的行星在天空中都以相同的方向围绕太阳运行。它们或多或少都在圆形轨道上，它们或多或少都在一个平面上。所以你可能会马上想到太阳系是由太阳周围的某种扁平圆盘形成的。我们从笛卡尔，康德和拉普拉斯开始，这些当时著名的哲学家发现如果太阳和它周围的行星形成于一个扁平的圆盘，那么圆盘是如何形成的呢?正如克里斯刚才指出的，我们现在知道行星和它们周围的恒星是由巨大的气体云和尘埃云形成的。这些云必须坍塌。当它们坍塌的时候，它们会变平因为它们在开始的时候旋转得非常小，这些巨大的云，通过角动量守恒，会在一个轴上比另一个轴旋转得多，最后会变成又大又平的旋转圆盘。哲学家们很清楚这一点。 So that's how we started off in the 1700's.

戴安娜:他们是怎么达成共识的?他们掌握了什么样的技术?

马克:他们真正做的就是应用，用肉眼观察天空，用第一批望远镜。比如康德，他很清楚18世纪中期的望远镜能够看到太空中微弱，模糊的斑点。他认为这些可能是尘埃云，它们开始形成恒星，以及围绕恒星运行的行星。所以望远镜的使用是有技术的，所以主要是在微积分和算术方面。那时候主要是理论工作。

戴安娜:就我们在20世纪的理解而言，你认为我们新的现代理解的关键标志是什么?

马克:嗯，发生的事情很有趣。于是康德和拉普拉斯，以及后来的斯威登堡等人把这个模型结合在一起。这成了一个大问题。如果你看看我们今天生活的太阳系，几乎所有的太阳系质量都在太阳上。行星的碳含量很少，不到百分之一。但是几乎所有的角动量，旋转角动量实际上都在行星上。这是一个真正的问题，因为他们一直在开发的模型无法解释这一点。这是如何演变的呢?所以，大部分的质量在中心，但是大部分的角动量在外面。因此，在接下来的六七十年里，直到20世纪70年代早期，主要转向了我们所说的行星形成的“灾难理论”。 Catastrophe, in the sense that, nothing happened on its own. It happened in an event, a particular event, such as the passage of a massive star, a pre-existing star, passed a nebula, which then pulled-out through tidal forces, pulled-out a lump of material from this forming star. And that was then able to collapse the planet. There were lots of models like that. They were very, very reputable for 60 or 70 years. But then it was observations that brought us back to where we are today. And that is in the mid-70's, 80's, and then the 90's, we actually began to see that stars elsewhere in our universe were surrounded by discs of gas and dust. And that has brought us all the way back to the Laplace model, which is today called the "solar nebula model" in today's parlance.

戴安娜:所以这是一个完整的循环，以一种世纪的方式。我们真的能看到恒星和行星的形成吗?它在望远镜图像中是什么样子?

马克:嗯，当我们今天看星星的时候，即使是星星的诞生，也是一个有趣的现代现象。直到20世纪40年代左右，我们才开始意识到，恒星必须在我们的宇宙中形成。然后我们开始得到这种情况发生的证据。以前有一种假设，认为许多恒星是永远存在的。它们可能是在同一时间诞生的，但今天恒星形成的想法是相当新的。所以当我们观察这些恒星形成的地方，一个非常典型的例子就是猎户座星云，很多人都很熟悉它在夜空中就像猎户座剑带下面的一块模糊的斑块。我们看到的是巨大的气体云和尘埃云在发光，它们被中间刚刚诞生的热恒星加热。但实际上我们并没有看到太多其他的可见波长。这是因为恒星和行星是由气体和尘埃组成的。特别是尘埃模糊了我们对年轻恒星的视野。 They're surrounded by this dust still, and you just can't see into those star-forming regions at visible wavelengths. However, if you look in the infrared or at much longer wavelengths, radio wavelengths, millimetre wavelengths, you can see a clear picture, and you can see these young stars slowly condensing, rotating at fairly high speed with discs of gas and dust around them, making planets.

戴安娜:但是恒星是非常明亮和令人兴奋的，但是像卫星和被捕获的小行星这样稍微暗淡一些的东西呢?

马克:嗯，这是个有趣的问题。我的意思是，例如，我们太阳系的卫星是如何形成的，行星周围的事物是如何发生的。事实上，有一大堆事情要做。例如，在木星和土星周围的木星系统中，大多数大卫星的形成方式与行星在太阳周围形成的方式相同，通过角动量守恒，在圆盘中凝结形成这些行星。但你有我们自己的月球，例如。那是怎么形成的?它比其他任何一个都要大，与行星的大小之比，这可能是一个灾难性的事件，一个相当大的物体，在最初几千万年的早期阶段就存在于太阳星云中。我们的太阳星云可能充满了今天不存在的行星，大块的物质。有些已经落到太阳底下了。其中一些与其他行星相撞。 And that's what we think happened to the moon, is that something hit the Earth, the young Earth. There was no life, of course there, and spun off a huge amount of material from the mantle, from the outer part of the Earth, and that then condensed into the Moon. Other moons going around other planets, for example, Phobos and Demos, the two main moons of Mars, are captured asteroids. They're very, very odd objects. They're not circular at all, and it seems as they got closer to the asteroid belt they just captured gravitation of it.

彗星，有着标志性的长尾巴，是我们在地球上用肉眼在太空中看到的最有趣的东西之一。通过地面和太空望远镜对彗星的观察，以及1986年飞越哈雷彗星的乔托号任务，我们已经对彗星有了一些了解。

罗塞塔号的任务听起来像是直接从科幻小说里出来的东西，但它试图做一些以前没有航天器做过的事情——在彗星上着陆。本周，它完成了最后一次飞越地球，现在它正前往它非凡的会合地点。

Ben Valsler采访了来自开放大学的Ian Wright教授，以了解我们希望从这个令人兴奋的任务中学到什么。

罗塞塔任务是一项双航天器任务，旨在将轨道飞行器和着陆器航天器同时发射到彗星核心，并最终降落在彗星核心上。由于所涉及的距离和速度，从地球发射并希望直接到达那里是不可能的。它必须绕太阳系飞行几圈，通过与地球和火星等行星的引力接触来提高速度，然后被抛到更深的太空中，最终达到足够快的速度，以便赶上彗星。

本-听起来有很多地方会出错。你依靠这种“弹弓效应”围绕着许多不同的行星，然后，你捕捉到一些相对较小的东西，一颗彗星，在数百万英里之外。

伊恩:在某种程度上，这是相当令人生畏的。我认为我参与了火星任务，你知道，你有一个行星大小的东西，你知道，当条件合适时，你可以很容易地从你的后花园看到它。你知道，登陆一颗行星似乎相对简单。这颗彗星大概有一两公里宽，你要经过数十亿公里的旅程才能到达那里，然后你必须找到它，最终降落在它上面。这太神奇了，当然，从这个意义上说，我是在飞船飞行工程师的手中，他们是这个领域的专家。

本:那它到底是什么时候发布的呢?

Ian -它于2004年推出。当然，它已经运行了好几年，速度在不断提高。它现在进入冬眠阶段，它将在深空有效地飞行，最终希望在2014年底交会并着陆。

本:一旦它击中目标，一旦它降落在这颗彗星上，并让轨道飞行器围绕它运行，我们希望了解什么?

伊恩:第一件很有趣的事情是，当然，人们谈论轨道飞行器，但实际上你不能真正绕彗星运行。它很小，而且没有重力。所以，第一个挑战是真正理解如何用它飞行。所以绕轨道运行的整个概念很奇怪。为了回答这个问题，你可以把它理解为，你知道，作为一个人，如果你在地球上，你要去一个你从未去过的新国家。你会对这个地方有各种各样的问题想要知道。明天的天气会怎么样?温度是多少?地理位置怎么样?地形怎么样? And in a human context, you know, what are the people like? What's the food like, and all that kind of stuff. Actually, you can pose very similar questions in relation to the comet, although we don't expect any humans on the comet obviously. But just simply any question you can think of about somewhere you've never been before, you know. What's it look like? What color is it? How cold is it? How active is it? Does it rotate? What's it made of? What's the surface like? Any of those questions, simple or fundamental questions, you can post about the comet. The Rosetta mission has been designed to try and get answers to as many of those questions as possible.

大多数太空任务实际上都是非常具体的。他们在那里研究电磁辐射的某些领域，或者研究非常关键的东西。听起来罗塞塔实际上是想成为一个多面手。

伊恩-罗塞塔在行星探索方面没有任何不同。我认为许多行星任务所拥有的是他们所能使用的最广泛的仪器。比如说，你想要一个相机。你需要光谱仪。你想要能探测到磁场的东西。一旦你到达表面，你想知道它的结构是什么样的，它的物理结构是什么样的。很难吗?它软吗?这不是一个简单的任务，去一颗彗星，给它拍张照片。你知道，这是一个提出许多不同问题的任务。 The order of magnitude for the number of instruments is something like 20. I mean, there's, you know, there's like 10 on the orbiter, and 10 on the lander. All different instruments designed for different purposes. It's quite possible that they won't all work. I mean, there's a certain amount of redundancy in this. So, you know, one hopes the mission will be successful whatever happens.

本:如果不成功的话，这是一段很长的路要走。路上有什么可以用的吗?我们能收集到它所经过的环境的一些信息吗?

伊恩:嗯，是的，它很有趣，尽管我之前说过它即将进入冬眠状态，实际上，它还有一站。它将飞过一颗小行星。这将是它在这一阶段经过的第二颗小行星。是的，我们利用这个机会打开一些仪器，再次拍照，观察磁场，等等。再一次，这个任务的设计是为了让它在整个过程中进行，所以，是的，它在任务本身中传播了一些科学兴趣，因为正如你所说，我的意思是，10年的太空旅行，是很长的一段时间。要花很长时间才能到达某个地方，然后发现有些东西不管用。所以这个任务已经做了一些科学研究，他们说明年还会继续做一些。希望下一站是彗星。

我们已经了解了恒星和行星最初是如何从大气中的气体云和尘埃云中形成的，而且一旦这些行星形成，还有许多其他不同的过程在进行。这意味着天气和火山活动，陨石的到来，冰的运动或海洋的膨胀，它们都有助于塑造行星的表面，当你试图把时钟拨回去时，通常很难确切地弄清楚发生了什么。但有一个星球我们确实知道的不多，那就是火星，马特·巴尔姆博士是开放大学的一名研究员，他实际上一直在研究各种变化，这些变化有助于扩大火星表面的范围。他现在和我们在一起。你好,马特。

马特-你好。你好吗?

克里斯-很好，谢谢。跟我们说说你在火星上的研究吧。

嗯，我观察火星表面的过程，这些通常是现在，事物与风、水或冰有关。我认为火星是一颗非常有趣的行星，因为它有大气层。它有冰。它有水，或者曾经有水。你知道，在很多方面，火星和地球很像，所有相同的过程，所有相同的物理现象都发生在火星上，就像发生在地球上一样。它也有一点额外的辛辣感，那就是火星上可能有也可能没有生命。所以这就是为什么我们要研究这些过程，这都是为了寻找栖息地，寻找火星上生命存在的证据。

Chris -你提到火星表面形成的生物作用很有趣，因为我们收到布莱恩的一封电子邮件，他说:“火星上的红砂是由生物活动造成的吗?因为当数十亿年前地球上的氧气水平上升时，大气中大量的铁生锈了，在岩石中留下了氧化铁沉积物。那么同样的事情也会发生在火星上吗?”

马特-嗯，可能吧。我认为这可能不是正确的推理。火星上的沙子之所以是红色的，是因为其中含有磁铁矿或亚铁矿物成分。你知道，火星可能有也可能没有海洋。如果它确实有海洋，它可能不存在很长一段时间，相对而言，不像地球，地球已经存在了数十亿年。所以你知道，我们不愿意排除任何可能性除非我们真的去那里。我的意思是，这是行星科学的奇迹之一。几乎所有事情都有另一种答案。所以…

克里斯-人们已经找到了很好的证据证明过去火星上有很多水，如果我说错了请纠正我，一条古老的潮汐线是海洋的边缘，但我认为海洋已经消失很久了，潮汐线已经被地质过程重塑了。所以这一切都是乱七八糟的。但是，真的有吗?

马特:嗯，这是有争议的。有相当多的科学家团体认为，当你真正看到我们从火星上获得的最新数据时，这些数据的分辨率要高得多，你知道，图像中的每个像素在地面上实际代表了多少米，他们还没有发现这些海岸线存在的任何有力证据。所以海岸线仍然在激烈的争论中，再一次，火星行星科学作为一个整体，这是一个科学的涌入。还有很多我们不知道的。随着每一个假设被建立起来，然后又被推翻，最终，我们越来越接近真相。我想这就是为什么它如此令人兴奋。

克里斯-那你自己在看什么呢?

马特:目前，我正在做很多关于所谓冰川周围地形的工作。这些地形表面有很多冰，但也有一定程度的解冻。如果你去过西伯利亚或加拿大北部，你可能会看到这些令人惊叹的图案地面，分类的石圈和条纹。它们看起来很像人类创造的，但实际上它们是一种自组织地貌，这意味着，当你经历一个冻结和融化的循环时，岩石会被冻胀移动，所以冰和水的密度不同。你得到了岩石的不同运动。它实际上看到了一些惊人的圆圈和图案，我们在火星上也看到了非常相似的东西。很明显，这是很有争议的，也很有趣，因为你只能得到这个如果你有一些融冰的元素。所以到目前为止，很多人都说，“我们知道火星上有冰，我们知道几年前有水，但我们不认为实际上有任何冰融化，或者在数亿年里没有明显的融化。”但我们看到的是经过分类的石圈、条纹和其他各种冰缘地貌，它们看起来就像你在西伯利亚、阿拉斯加或加拿大看到的那种地貌。所以结论是，在最近的过去，火星上有一些解冻。

克里斯:这意味着什么，马特?

马特:嗯，我认为这意味着气候可能比我们之前想象的要温暖，就在过去的几百万年里。或者可能有其他未知的过程让冰融化，所以可能有很多盐溶解在里面。那就是，你知道，任何在路上撒盐的人，你知道，帮助清除冰的人都知道，你的水里有盐，可以降低冰点。所以，你知道，所有这些都很有趣，因为它们暗示了火星可能比我们之前想象的更适合居住。

克里斯:当然，这可能意味着过去没有那么多生命，但今天可能存在生命?

马特-嗯，是的。我不得不说，我基本上不太相信火星上有生命。我倾向于认为，如果生命曾经存在过，那将是非常明显的，我们可以很容易地从地球上看到它。但是，你知道，这确实意味着，如果火星最近比我们想象的更湿润，那么它有更大的机会存在当前生命或休眠生命。也许如果在一百万年前就有适宜居住的地方，很明显，即使这种情况在五十万年前就停止了，那里的所有生物现在都处于休眠状态，我们也无法看到它，除非我们真的拿着铲子进入那里开始挖掘。

克里斯:通过研究火星上的这些东西，我们可以了解到其他行星的什么，甚至可能不是太阳系的?

嗯，火星是地球的反例。我们对地质学和行星地球科学的所有了解，基本上都是来自地球。研究火星提供了一个观点，一个关于行星如何演化的观点。就太阳系外而言，它可以给我们一些关于我们可能看到的东西的提示，但是当然，这对我们来说是不可能的，或者我说永远，但是在我们的有生之年，我们的假设是不可能被验证的。你可能会想，“哦，也许这颗系外行星上有沙丘、冰川或河流”，但我们永远不会知道。你知道，至少在我们有生之年不会。

我们向马克·麦考林博士提出了这个问题。是的，我想你们已经意识到的一件事是当太阳系非常年轻的时候，它非常热。所以，太阳系中有很多水，但在木星附近，大部分都蒸发掉了，或者被并入了像地球这样的地方。但这些彗星是太阳系形成初期遗留下来的巨大的冰尘埃和渣滓。都是些吃剩的东西。

恒星看起来像尖刺的主要原因是你用来观察它们的光学仪器并不完美。因为光是一种波，如果你让它穿过一个小孔，你会得到一种被称为干涉图案的图案，这是因为不同的光波相互干涉，形成了光和暗的图案。如果孔是圆形的，你会得到一个相对清晰的图像，但如果不是，那么你会得到各种各样的视觉伪影。它们比物体本身要暗得多，所以在白天你看不到它们，但如果一个明亮的物体被黑暗包围，它们就很明显了。所以如果你看一盏路灯，你经常会看到它上面的条纹。如果你斜视，你的瞳孔会变得更不圆，所以条纹会变得更强。干涉图案将有一个相似的对称性洞，所以如果你眯着眼睛进入一个狭缝，你会得到2强条纹。你的相机没有一个完美的圆形光圈，所以你会得到条纹，条纹的数量取决于光圈的形状。大型望远镜需要结构来容纳它们的次镜，你在哈勃太空望远镜等的照片中看到的就是这些次镜的衍射。但是当我们看它们的时候，它们实际上闪闪发光的原因与此无关。当我们透过地球的大气层看到它们时，它们是闪烁的，因为地球的大气层是不均匀的。一种空气温度较高，因此密度较小，另一种空气温度较低，因此密度较大。 And when light goes from a medium, which is more dense, into a medium which is less dense, it changes speed. In fact, it speeds up a bit. And it's that change in speed that causes the light to bend a little bit. And that means that when you see rays of light coming from a long way away, they appear to be coming from one place, and then another place, and another place, and then another because the light rays are being bent alternately as it goes in and out of warm and cold patches of the Earth's atmosphere. And that's what makes the star twinkle. And you see the same thing happening if you look at the lights from a harbour across a sea harbour or a port, for example. Diana - And you can also get polarised filters to put on your camera. They will make the stars appear to point in numerous different directions, as well.