按照这一理论，当粒子进入旋转黑洞外围一种被称为“能层”的特殊区域后，可能会分裂成两部分。其中一部分被黑洞吞噬，另一部分则成功逃逸，并携带比原始粒子更多的能量离开。这意味着，多出来的能量实际上来自黑洞自身的旋转。这一设想后来被进一步拓展到波动领域，科学家提出，如果电磁波等波与旋转速度足够快的物体发生相互作用，同样可能获得额外能量，从而产生放大效应。

这一理论长期以来一直停留在数学推导阶段。真正的问题在于，现实世界几乎无法制造出能够达到理论要求的超高速旋转装置，因此相关实验始终难以开展。

如今，研究人员设计出一种全新的实验方案，成功绕开了这一难题。他们没有试图制造高速旋转的机械装置，而是利用一种能够快速改变内部参数的电子系统，在实验室中模拟出了类似极端旋转环境的物理效果，为验证相关理论提供了新的思路。

整个装置本身始终保持静止，没有任何机械部件高速旋转。真正发生变化的是装置内部多个电子谐振单元，它们按照精确控制的时间顺序不断改变自身状态。当这些变化沿着环形结构依次传播时，会形成一种持续移动的模式。对于进入系统的电磁波而言，这种变化并不像面对一台静止设备，而更像遇到了一件正在以极高速度旋转的物体。

换句话说，虽然实验设备没有真正转动，但电磁波“感受到”的却是一种由时间变化构建出来的旋转环境。这种方法被称为“合成旋转”，能够模拟远远超过传统机械旋转极限的效果，从而突破过去实验条件的限制。

实验结果显示，当具有特定旋转特征的电磁波进入这一系统后，能够从这种人为构建的旋转环境中获得额外能量，并表现出明显的放大现象。这一结果与几十年前提出的理论预测高度一致，也意味着利用人工模拟极端旋转环境来研究黑洞相关物理，已经从理论设想逐步走向实验验证。

研究团队表示，这种方法最大的价值，并不仅仅在于验证黑洞理论，更在于提供了一个可以反复控制、不断调整的实验平台。过去许多涉及极端天体环境的物理现象，由于无法直接接近黑洞或中子星，只能依靠计算机模拟或理论分析。而现在，科学家能够借助实验室中的人工系统，在可控条件下研究这些原本难以触及的物理过程。

由于系统能够模拟极高速度下的旋转效应，它还为探索波动传播、能量转换以及光与物质相互作用提供了新的研究手段。未来，研究人员希望借助这一平台进一步研究更多复杂现象，包括不同类型波动在极端环境中的传播规律，以及各种新型材料在特殊条件下表现出的独特性质。

除了基础科学意义，这项研究还可能带来一系列实际应用。研究人员认为，利用这种能够主动调控波传播方式的新方法，未来有望应用于无线通信、光学器件、光子学以及量子信息等多个领域。例如，在信号传输过程中实现更高效率的能量放大，或开发性能更优的新型电磁器件，都可能从这一研究中获得启发。

当然，目前这一成果仍属于基础研究阶段，距离实际应用还有不少工作需要完成。研究团队表示，接下来将继续优化实验平台，并尝试将相同原理推广到光学和量子系统中。如果能够取得进一步突破，人们或许可以更加灵活地控制光和各种波动的传播方式，同时也能在实验室里模拟更多来自宇宙极端环境中的物理过程。

从最初关于黑洞能量提取的理论设想，到如今利用人工系统实现类似物理效应，跨越了半个多世纪。这项研究不仅为验证经典理论提供了新的实验依据，也为探索极端物理现象打开了一条新的技术路径。未来，随着相关技术不断成熟，人们或许能够借助这些人工构建的“极端环境”，进一步揭示宇宙中那些至今仍充满未知的物理规律。

本文译自：sciencedaily，由olaola编辑发布

图片来源：unsplash/BoliviaInteligente

科学家首次在实验室模拟黑洞能量提取最先出现在咕咕猫。

这两颗行星分别被命名为TOI-791 b和TOI-791 c，位于南天星座沃兰座方向，距离地球约1110光年，围绕一颗与太阳相似、年龄较年轻的恒星公转。虽然它们的体积都接近木星，但内部却异常“空旷”。相比木星每立方厘米约1.33克的平均密度，这两颗行星的密度仅约0.04克每立方厘米，只有木星的三十分之一左右，甚至比棉花糖还要松软，看起来更像是被极度膨胀的巨大气球，而不是传统意义上的行星。

更加引人注目的是，这两颗超级泡芙行星并非偶然聚在一起，而是诞生于同一片原行星盘，可以说是一对真正的“兄弟”。如今，它们依旧围绕母恒星保持着稳定的轨道，并形成了一种特殊的轨道共振关系。内侧行星每完成五次公转，外侧行星几乎恰好完成三次，两者在运行过程中不断通过微弱的引力相互影响。这些细微的引力作用会让它们每次经过恒星前方的时间产生极小变化，而正是这些几乎难以察觉的时间偏移，为科学家测量它们的质量提供了关键线索。

事实上，这对特殊的行星最初是在NASA凌日系外行星巡天卫星（TESS）的观测数据中，由“行星猎人”公民科学项目的志愿者率先发现。当行星从恒星前方经过时，会遮挡一部分恒星光线，使亮度出现短暂下降。借助这种凌日现象，研究人员能够准确测量出它们的大小。而进一步分析两颗行星之间造成的凌日时间变化，则帮助团队计算出了它们的质量。将体积和质量结合后，这两颗行星极低的平均密度终于浮出水面，成为目前已知最轻盈的系外行星之一。

要完成对它们的精确观测并非易事。由于它们距离母恒星相对较远，每一次凌日持续时间都超过11个小时，远远超过多数天文台一整晚能够连续观测的时间。因此，研究团队将目光投向了南极洲。位于康考迪亚研究站的一台望远镜，凭借南极漫长冬季持续数月的极夜环境，实现了几乎不受日出影响的连续观测，最终成功记录下完整的凌日过程。这也成为迄今地面望远镜完成的最长一次完整凌日观测之一，为研究提供了极其珍贵的数据。

至于这些行星为何能够如此“轻”，科学界目前仍没有最终答案。主流观点认为，它们拥有异常厚重且膨胀的氢、氦大气层。在恒星系统形成初期，这些行星可能位于较寒冷的外围区域，小型岩石核心迅速吸积了大量轻质气体，最终形成如今这种体积巨大却质量偏低的特殊结构。也有研究认为，它们可能正处于演化过程中的某个短暂阶段，因此才呈现出如此极端的状态。

为了进一步揭开谜团，研究团队计划利用詹姆斯·韦伯太空望远镜，对这两颗超级泡芙行星的大气层进行详细分析。通过研究其中包含的化学成分和分子特征，科学家希望能够追溯它们形成时所经历的环境和过程，寻找这些异常轻盈世界诞生的真正原因。这两颗如同“宇宙棉花糖”般的行星，不仅挑战了人类对行星结构的传统认知，也可能为理解行星形成机制提供全新的重要线索。

原文：https://www.universetoday.com/articles/two-planets-lighter-than-candy-floss

封面图片：unsplash/Dan Aleksandrovich

两颗巨型行星竟比棉花糖还轻最先出现在咕咕猫。

几十年来，关于地球水源起源的讨论一直没有停止。最早，研究人员认为地球上的水可能来自彗星；后来，越来越多证据又将目光转向富含水分的小行星。但近年来，一种新的观点正在获得关注——地球上的大量水资源，也许从一开始就存在于地球内部，而不是完全依赖外来天体“送货上门”。

在传统理论中，早期太阳系内部温度极高，年轻的地球形成时距离太阳较近，因此很难保留大量水分。按照这一解释，地球最初可能相当干燥，后来通过无数次彗星和小行星撞击，逐渐获得今天的海洋。许多科学家曾认为，富含冰和水的天体是地球水资源最主要的来源。

不过，随着研究不断深入，这一解释开始遇到挑战。

首先，一些古老矿物记录显示，地球形成后不久可能已经拥有液态水。换句话说，海洋出现的时间似乎比某些“外来送水”模型预测得更早。与此同时，对彗星和陨石成分的分析发现，它们所携带的氢同位素比例并不总是与地球海水完全一致，这意味着外来天体或许并非唯一来源。

于是，研究人员开始重新审视地球内部。

越来越多证据表明，地球深处可能隐藏着巨大的水储库。这里所说的“水”并非地下湖泊，而是以氢和羟基的形式储存在矿物晶体结构之中。当这些矿物在高温高压环境下发生变化时，水分能够被释放出来，并通过火山活动和地质循环进入地表。

科学家发现，在地幔过渡带的一些特殊矿物中，可以储存大量与水相关的元素。其中最著名的是一种名为“林伍德石”的矿物。研究人员曾在深源钻石包裹体中发现含水林伍德石样本，这说明地球深处确实存在储存水分的能力。

更令人惊讶的是，一些估算认为，地幔内部所储存的水总量甚至可能达到现代海洋的数倍。虽然具体数字仍存在争议，但越来越多地质学家认为，地球内部的水资源远比过去想象得丰富。

如果这一观点成立，那么地球海洋的形成过程可能完全不同。

在地球诞生初期，大量岩石和尘埃不断聚集形成行星。在这一过程中，一部分氢元素可能已经被锁定在构成地球的原始物质之中。随后随着地球内部持续升温、熔融和分化，这些隐藏在岩石中的氢与氧结合形成水，并在数亿年时间里逐渐释放到地表，最终形成原始海洋。

这种理论并不意味着彗星和小行星没有贡献。

许多研究人员认为，更合理的解释可能是“共同作用”。地球内部本身拥有相当数量的原始水分，而后期撞击事件又带来了额外补充。经过漫长演化，两种来源共同塑造了今天的海洋世界。

这一问题之所以重要，不仅因为它关系到地球历史，还涉及寻找外星生命。

如果海洋必须依赖特殊条件下的大规模天体撞击才能形成，那么拥有液态水的宜居星球可能相当罕见。但如果岩石行星在形成过程中就能够自然产生大量水资源，那么宇宙中适合生命生存的世界数量或许远比人们想象得更多。

目前，科学家仍在通过深地矿物研究、地球化学分析以及行星形成模型不断寻找答案。虽然关于海洋起源的争论尚未结束，但越来越多证据正在指向一个令人着迷的可能性：覆盖地球表面的浩瀚海洋，也许并非来自遥远太空，而是地球在漫长成长过程中亲手“制造”出来的。

来源：Quanta Magazine  图片来源：unsplash/colin km

地球上的海洋从哪里来？科学家开始怀疑：或许是地球自己“制造”出来的最先出现在咕咕猫。

近日，一项新的研究提出了一种不同于传统方法的外星生命搜索策略。研究人员认为，与其单纯寻找适宜生命生存的环境，不如直接寻找生命活动可能留下的“化学痕迹”。更有意思的是，科学家指出，人类或许已经拥有能够帮助完成这一任务的太空探测器。

长期以来，科学家在寻找外星生命时，通常会把注意力集中在所谓的“宜居带”区域，也就是恒星周围温度适合液态水存在的位置。火星、木卫二、土卫二以及一些遥远系外行星都因此成为重点研究目标。

但问题在于，即便一个世界拥有液态水，也不意味着一定存在生命。同样，如果某些生命形式采用与地球生物不同的化学体系，那么它们甚至可能生活在我们过去认为“不适宜生命存在”的环境中。

因此，研究团队提出，未来的生命搜寻工作应该更加关注能够反映生物活动的复杂化学特征，而不仅仅是环境条件本身。

研究人员表示，生命本质上是一种能够不断维持自身组织结构并利用能量进行活动的系统。在这一过程中，生命会持续改变周围环境的化学组成。即使科学家并不了解这些生命具体长什么样，它们留下的化学信号仍有可能被探测到。

在地球上，生物活动对环境产生了深刻影响。例如，大气中的氧气浓度之所以能够长期维持在较高水平，很大程度上就是生命活动持续作用的结果。如果没有植物、藻类以及微生物的参与，今天的地球大气将完全不同。

研究团队认为，类似的现象也可能出现在其他星球上。即使外星生命采用与地球完全不同的生化机制，它们仍然可能改变周围环境中的分子组成、能量流动方式以及化学反应平衡状态。

换句话说，科学家未必需要首先发现外星生物本身，而是可以先寻找那些难以通过自然过程解释的化学异常现象。

这种思路被认为具有重要优势。传统生命探测往往需要事先假设生命应该具备哪些特征，而新的方法则更侧重于识别复杂系统产生的异常信号，因此有可能发现与地球生命截然不同的生命形式。

更令人关注的是，研究人员指出，人类已经拥有能够协助开展相关工作的探测设备。

目前正在太阳系边缘继续飞行的探测器，以及未来执行深空探索任务的航天器，都有可能成为验证这一理论的重要平台。通过对行星大气、冰层喷发物、尘埃颗粒以及各种化学分子的详细分析，科学家或许能够寻找那些无法轻易用普通地质或物理过程解释的现象。

例如，在木卫二和土卫二这样的冰冻世界中，地下海洋被认为可能与岩石层长期接触，并形成复杂化学环境。部分研究显示，这些区域可能具备支持生命存在的条件。如果未来探测器能够在喷发出的水蒸气和颗粒中发现异常化学组合，那么这些信号可能成为生命存在的重要线索。

与此同时，越来越先进的太空望远镜也正在扩大人类寻找生命的范围。通过分析遥远系外行星的大气组成，科学家能够寻找氧气、甲烷、二氧化碳以及其他可能与生命活动相关的气体组合。

不过，研究团队强调，单独一种气体并不能证明生命存在。关键在于多个化学指标共同形成的整体模式。如果这些模式明显偏离自然平衡状态，并且难以通过已知物理和化学过程解释，那么生命活动就可能成为一种合理解释。

事实上，寻找生命痕迹的挑战不仅在于发现信号，更在于正确解读这些信号。历史上曾有不少被认为可能与生命有关的发现，最终被证明可以通过非生物过程解释。因此，科学家需要建立更加全面的分析框架，以区分真正的生命迹象和自然现象。

研究人员认为，未来几十年将是寻找地外生命的重要时期。随着新一代望远镜、深空探测器和数据分析技术的发展，人类首次发现外星生命迹象的可能性正在不断提高。

尽管目前仍没有确凿证据证明宇宙中存在其他生命，但新的研究表明，我们寻找答案的方法正在发生变化。与其只寻找与地球相似的世界，科学家开始尝试从更广阔的角度理解生命本身的本质。这种思维方式或许能够帮助人类发现此前被忽视的生命形式，并最终回答那个困扰人类数千年的问题：我们在宇宙中是否真的孤独？

文章来源：Space 编译整理：olaola

科学家提出寻找外星生命的新方法，而我们或许已经拥有能够执行任务的探测器最先出现在咕咕猫。

如今，科学家通过最新模拟发现，这个巨大陨石坑在形成时，可能把月球深处极其珍贵的内部物质抛洒到了南极附近。而巧合的是，人类下一次载人登月任务，很可能正要前往那里。

这个神秘区域叫做南极-艾特肯盆地（South Pole–Aitken Basin），简称SPA。

它位于月球背面，横跨超过2000公里，深度可达数公里，是太阳系中已知最大的撞击结构之一。科学家估计，它形成于超过40亿年前，那时太阳系还处于“陨石狂轰滥炸”的时期。

长期以来，研究人员一直想弄清楚：到底是什么样的天体，撞出了这样一个巨大的坑？

最新研究提出了一种新的解释——撞击月球的，可能并不是一颗普通小行星，而是一颗已经“分层”的特殊天体。

所谓“分层”，是指这颗小行星像一颗微型行星一样，内部拥有致密的金属核心，外层则包裹着岩石结构。科学家推测，它直径约260公里，以大约每秒13公里的速度，以较低角度撞向月球表面。

更惊人的是，这场撞击可能发生得非常“诡异”。

模拟显示，这颗天体可能在接触月球时发生了类似“斩首”的过程：外围岩石层率先被撕裂、剥离，而更坚硬的金属核心则继续向前冲击，最终塑造出今天这个独特的椭圆形巨坑。

这种“去头式撞击”不仅解释了南极-艾特肯盆地奇特的形状，也帮助科学家理解为什么一些异常丰富的矿物会分布在月球南极附近。

真正让研究人员兴奋的，是这些被撞击抛出的“地下宝藏”。

通常情况下，月球深层地幔和下地壳物质被厚厚的表层岩石覆盖，人类无法直接接触。但如此巨大的撞击，可能把这些隐藏在内部的古老岩石直接掀到了表面。

这些岩石对科学家来说意义非凡。

因为它们可能保存着月球形成早期的化学信息，甚至记录着地球与月球共同诞生的线索。

目前主流理论认为，月球大约在45亿年前由一场巨大撞击产生——一颗火星大小的天体撞上原始地球，飞溅出的物质最终凝聚成今天的月球。

如果科学家能够分析来自月球深部的样本，就可能更准确地验证这一理论，并了解月球内部是如何冷却、分层和演化的。

而这一切，可能很快就能实现。

NASA计划在未来的阿尔忒弥斯（Artemis）登月计划中，将宇航员送往月球南极区域。

巧的是，最新研究认为，南极附近可能正是这些古老撞击碎片的沉积区域。

这意味着，未来登陆月球的宇航员，或许无需深入钻探，只需在地表采样，就有机会拾起那些来自月球深处、沉睡数十亿年的“时间胶囊”。

换句话说，他们可能会直接踩在月球历史的答案之上。

除了帮助理解月球，这项研究还有更广泛意义。

撞击盆地在整个太阳系都很常见，火星、水星，甚至冥王星表面都遍布类似结构。通过研究月球上的巨大撞击遗迹，科学家也能更好理解行星如何在剧烈碰撞中成长、改变，甚至孕育生命环境。

有趣的是，月球这个看似安静的天体，仍然不断带来新的惊喜。

那些看似普通的巨大坑洞，并不只是宇宙暴力留下的伤口。

它们也是保存过去的档案馆。

而月球最大陨石坑，或许正藏着我们理解整个太阳系历史的一把关键钥匙。

也许几年后，当人类再次踏上月球南极时，真正带回地球的，不只是岩石。

而是关于我们从哪里来的答案。

本文译自：phys（编译 / 整理：olaola）

月球最大陨石坑藏着珍贵秘密，人类可能很快亲手揭开最先出现在咕咕猫。

天文学家最近发现了一颗让科学界异常兴奋的新行星候选体。它的大小接近地球，公转周期也和地球非常相似，甚至还位于恒星的宜居带附近。可与此同时，它又像是一个完全不同的世界——那里可能冷得比火星还可怕。

这颗行星被命名为HD 137010 b，距离地球大约146光年。研究人员认为，它可能是目前发现的最接近“地球翻版”概念的候选行星之一。

这次发现并不是来自全新的太空望远镜，而是来自已经退役多年的开普勒太空望远镜旧数据。

NASA的开普勒任务虽然早在2018年结束，但科学家至今仍在不断重新分析它留下的大量观测资料。而HD 137010 b，就是研究人员在旧数据中重新找到的重要目标之一。

更有意思的是，这颗行星最初还是由参与“Planet Hunters”项目的公民科学家注意到的。

所谓公民科学家，就是普通志愿者参与分析天文数据。由于宇宙数据量实在太大，很多微弱信号很容易被自动系统忽略，而人类观察者有时反而能发现特殊细节。HD 137010 b差一点就被彻底错过。

研究人员表示，这颗行星最大的吸引力，在于它和地球存在惊人的相似性。

首先，它的半径大约是地球的1.06倍，属于典型岩石行星范围。其次，它围绕恒星运行一圈大约需要355天，几乎和地球一年一样长。它所围绕的恒星也和太阳有一定相似性。

不过，真正让科学家兴奋的，是它可能位于所谓“宜居带”边缘。

宜居带通常指恒星周围温度适合液态水存在的区域。如果一颗行星距离恒星太近，水会蒸发；太远则可能被冻结。HD 137010 b虽然接收到的恒星能量只有地球的大约29%，但研究人员估计，它仍有接近一半概率位于宜居区域内。

然而问题在于，这颗星球可能极其寒冷。

研究人员估算，它的表面平衡温度大约只有零下68摄氏度，甚至可能比火星还冷。也因此，它被一些科学家称为“冰冻版地球”。

科学家认为，这颗星球是否真的可能存在生命，很大程度上取决于它的大气层。

如果HD 137010 b拥有足够浓厚的大气层，特别是富含二氧化碳，那么温室效应可能会让它的真实表面温度高于目前估算值。换句话说，它也许不像想象中那么寒冷。

当然，也存在另一种可能。

一些研究人员猜测，这颗行星也许是一个巨大的“雪球世界”。整个星球可能被厚厚冰层覆盖，海洋被冻结，环境极端严酷。即便如此，科学家依然对它非常感兴趣，因为它能帮助人类理解地球型行星在不同环境下会如何演化。

目前最大的限制是，HD 137010 b还没有被正式确认。

科学家只观察到了一次凌星现象，也就是行星从恒星前方经过、导致恒星亮度轻微下降的一次事件。通常来说，要正式确认一颗行星，研究人员需要多次观测到类似现象。

问题在于，它的公转周期接近一年，这意味着下一次凌星可能需要等待很长时间。

再加上观测窗口有限，确认工作会变得十分困难。科学家未来可能需要依靠TESS、CHEOPS以及即将执行任务的新一代太空望远镜继续追踪。

尽管如此，HD 137010 b依然被认为是近年来最重要的类地行星候选目标之一。

因为它不仅和地球尺寸接近，还围绕一颗相对明亮的恒星运行。这意味着未来大型望远镜有机会直接分析它的大气成分。科学家甚至希望未来能寻找其中是否存在氧气、水蒸气或者其他潜在生命信号。

很多天文学家认为，人类正在逐渐进入一个新阶段。

过去几十年，人类主要任务是“发现系外行星”；而未来，重点将变成“筛选真正可能存在生命的世界”。HD 137010 b这样的目标，也许正是未来重点研究对象之一。

这颗星球也迅速在网络上引发热议。

不少网友调侃，它像极了《星球大战》里的冰雪星球“Hoth”。还有人开玩笑说，人类未来的数据中心如果建在那里，也许能顺便解决散热问题。

不过科学家强调，目前关于HD 137010 b的很多信息依然只是推测。

它到底是否真实存在、是否拥有大气层、是否存在液态水、是否适合生命，目前都还无法确定。但即便如此，它依然代表了天文学领域最令人兴奋的方向之一——寻找宇宙中的另一个“地球”。

本文译自：skyatnightmagazine（编译 / 整理：olaola）

图片来源：unsplash/NASA Hubble Space Telescope

距离地球146光年的冰冻星球可能与地球极为相似最先出现在咕咕猫。

天王星的光环自1977年被发现以来，一直让天文学家着迷，但我们对其仍知之甚少。1986年，旅行者2号完成了对这颗遥远行星的唯一一次飞越，又发现了两个光环；21世纪初，哈勃太空望远镜再探测到两个，使总数达到幸运的13个。如今，科学家正在探究那些最外层光环的起源——而研究结果可能提示：这颗冰巨星周围，潜藏着一颗尚未被发现的卫星。

研究团队结合了凯克天文台的观测数据，以及哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜的资料，首次完成了天王星最外两层光环的反射光谱分析。成果发表于《地球物理研究杂志：行星》。

“通过解读这些光环反射的光线，我们可以同时追踪它们内部的颗粒大小分布和物质成分，从而揭示其起源，为天王星系统以及类似行星的形成和演化提供新见解。”研究作者、加州大学伯克利分校的Imke de Pater在一份声明中表示。

🌊 两个光环，两种成分

μ环的蓝色调表明它由非常细小的颗粒组成，类似于土星的E环。而ν环的淡红色则提示其主要为尘埃。韦伯望远镜的红外观测帮助研究团队拼凑出更完整的光谱图像。

🔍 来源推测：已知卫星与“看不见”的天体

• μ环的来源相对清晰：天王星的卫星Mab正好在μ环的相同距离上绕行星运行。μ环很可能由微陨石撞击Mab冰冷表面后飞溅出的冰颗粒形成。这一机制与土星E环（太阳系中另一个蓝色光环）相似——不过土星E环是由土卫二（Enceladus）的冰火山活动喷射产生的。两者距离其母行星的距离也相同，但形成方式略有不同。
• ν环的来源仍是谜团：根据de Pater的解释，ν环的物质应来源于微陨石撞击以及未知的富含有机物的岩石天体之间的碰撞，这些天体必须运行在已知的几颗卫星之间。一个有趣的问题是：为什么为这两个光环提供母体的天体，其组成差异如此巨大？

❓ 未解之谜：隐藏的卫星？

这引出了更深层的疑问：

1. 天王星的其他卫星都是岩石质的，但没有一颗靠近ν环。是否存在一颗隐藏的卫星或其他天体，在ν环附近扬起尘埃？
2. 为什么Mab是天王星系统中唯一一颗冰质卫星？

🚀 等待未来的探测任务

很遗憾，这些问题——以及许多其他疑问——必须等到人类再次造访这颗遥远行星才能解答。在那之前，我们只能从远方遥望并揣测它隐藏的众多秘密。

一句话总结

天王星最外层的两个光环成分截然不同：蓝色的μ环来自已知冰卫星Mab，而红色的ν环则暗示附近可能藏着一颗未知的岩石卫星或天体。

本文译自：nautil（编译 / 整理：olaola）

图片来源：unsplash/michael-mwangi

天王星最外环的秘密，暗示存在一颗隐藏卫星最先出现在咕咕猫。

水星，作为离太阳最近的行星，经历着极端的温度变化。由于它缺乏大气层，水星的表面处于一个不断变化的状态：一侧极热，另一侧极冷。在面向太阳的一侧，温度高达427°C（800°F），足以融化锡和铅，而且该区域暴露于极高的辐射水平。夜间，温度骤降至−173°C（-279.4°F），几乎足以冻结大多数液体，包括那些用于电池制造的液体。

这些极端的温差和恶劣的环境条件使得探索水星变得异常困难。一方面，面向太阳的一侧，探测车会受到强烈的太阳辐射影响，极有可能在高温下熔毁。另一方面，由于太阳能探测车无法在夜间工作，当电池电力耗尽时，车辆可能会迅速失去动力。因此，水星表面只有在昼夜交界的终结者区域，温度相对较为稳定，光照充足，才可能进行科学探测。

这一点被夏威夷大学马诺阿分校地球物理与行星学研究所（HIGP）的研究团队提出来。该团队的成员包括HIGP行星科学博士生Mari Murillo以及HIGP的资深研究员Paul G. Lucey，后者同时也是Murillo的博士导师。研究团队在2026年月球与行星科学会议（LPSC）上展示了他们的研究提案，详细描述了水星着陆器任务的潜力。该任务将提供研究水星表面独特地质特征的机会，并帮助科学家解答有关水星形成、火山历史和构造演化等未解之谜。正如科幻作品中对水星的描绘，科学家们也在探索水星表面上的前沿概念。例如，金·斯坦利·罗宾逊的《2312》和查尔斯·斯特罗斯的《土星之子》都提到了穿越水星表面的轨道城市，这些城市停留在水星的终结者区域——即行星昼夜交替的地方。

水星的自转和公转呈现出3:2的轨道共振关系，这意味着水星绕太阳公转一圈（88个地球日）时，会自转三次（约58.6地球日）。这种共振效应使得一个太阳日——即太阳回到同一位置所需的时间，长达176个地球日。因此，探测车的任务需要足够快速，以保持在太阳前方，同时确保太阳能电池板能够持续工作，获取足够的能源。

Murillo和Lucey在论文中提到，水星探测车将配备一系列科学仪器，包括激光诱导击穿光谱仪（LIBS）、X射线和伽马射线光谱仪、拉曼和红外光谱仪以及X射线衍射仪。这些设备将帮助科学家分析水星的元素和矿物组成，深入了解水星的风化层，研究水星上挥发性物质的存在以及空间风化效应的影响。水星的地质特征尤其包括富含挥发物的浅洼地和火山碎屑坑，这些区域为理解水星的独特地质提供了关键线索。

此外，水星的极地地区已知含有水冰和有机分子，这些物质很可能是在约41亿至38亿年前的小行星和彗星撞击事件中引入的。在这些特征中，探测车将探索新鲜的撞击坑和低反照率斑块，这些区域可能含有有机物质，并提供有关水星地下物质的宝贵信息。

为了实现这些目标，探测车需要与水星表面的视运动速度匹配。根据NASA喷气推进实验室太阳系动力学组的轨道星历数据，Murillo和Lucey计算出了不同纬度下的探测车速度。例如，在赤道附近，探测车的最大速度约为6公里/小时（3.7英里/小时），而在北纬或南纬45度时，速度降至约4.25公里/小时（2.64英里/小时）。通过这种速度控制，探测车将能够保持在终结者区域的指定温带范围内，完成持续的科学探索。

为了确保探测车能够成功执行任务，团队还必须应对技术上的挑战。例如，太阳能电池板必须能够在低太阳角度下有效工作，同时保持在终结者区域内的稳定运行。此外，探测车还需要配备自主导航系统，以确保它能够避开障碍物，并保持在预定区域内。尽管这些技术挑战存在，但研究团队相信，通过现有技术和创新技术的结合，终结者跟踪漫游车的任务是可行的。

团队通过回顾历史任务，如阿波罗月球漫游车、苏联的月球车2号以及现代的火星车（如好奇号和毅力号），为水星探测车的设计提供了宝贵的经验。尽管面临种种挑战，Murillo和Lucey仍然对该任务持乐观态度，认为其成功将为科学家带来有关水星深层地质过程的新认识。

本文译自：universetoday（编译 / 整理：olaola）

封面图片：unsplash/Am

水星探测车借助终结者区域进行科学探索最先出现在咕咕猫。

这颗行星被命名为TOI-5205b，距离地球约282光年，围绕一颗红矮星运行。令人震惊的是，这颗恒星本身的体积并不大，甚至只比木星大约四倍左右，但它却“孕育”出了一颗与木星大小相当的气态巨行星。这种组合在传统行星形成理论中几乎被认为是不可能发生的现象，因此也被研究人员形象地称为“禁忌之星”。

按照现有的行星形成模型，气态巨行星的诞生通常需要经历一个漫长过程：首先在原行星盘中积累尘埃，逐步形成岩石核心，然后在核心质量足够大的情况下，才能吸引并包裹大量气体，最终形成类似木星这样的巨大气态行星。然而，对于像TOI-5205这样的红矮星来说，其周围的物质总量较少、温度更低，理论上很难形成足够大的行星核心，更不用说生成一颗木星级别的巨行星。

因此，TOI-5205b的存在本身就构成了对现有理论的一种挑战。更进一步的观测研究中，科学家利用NASA的凌日系外行星巡天卫星数据，对该行星进行了多次凌日观测，从而尝试解析其大气结构与化学组成。

分析结果显示，这颗“禁忌行星”的大气中重元素含量明显低于太阳系中的典型气态巨行星，例如木星。换句话说，它的大气金属丰度不仅异常偏低，甚至在某些指标上还低于其母恒星本身，这在行星科学中是非常罕见的现象。

进一步的内部结构模型推测认为，TOI-5205b整体的重元素含量实际上可能远高于其外层大气，大约可达到大气层的100倍左右。这种差异意味着，在其形成或演化过程中，大量重元素可能已经向行星内部沉降，而外层气体未能充分混合，从而造成了我们现在观测到的“表层异常”。

研究团队指出，这种结构的不均匀性可能暗示了一种不同于传统模型的行星形成路径，例如在早期阶段经历了快速核心增长与气体捕获，随后发生了内部物质分层与沉降过程，使得行星内部与外层逐渐“脱耦”。

尽管这一发现目前仍带来了许多未解之谜，但它的重要意义在于：它迫使科学家重新审视行星形成的边界条件。也许所谓“无法形成行星的恒星”，并不真正意味着不可能，而只是意味着我们尚未完全理解宇宙的运行方式。

正如研究人员所强调的，解开TOI-5205b的形成之谜，不仅是在解释一颗特殊行星的存在，更是在修正我们对所有行星，包括太阳系本身的认知框架。

本文译自：nautil（编译 / 整理：olaola）

封面图片：unsplash/Michael Mwangi

一颗“不该出现”的行星，正在颠覆我们对宇宙的理解最先出现在咕咕猫。

研究人员表示，这一发现令人意外，因为传统观点认为，早期太阳系中的物质在形成行星的过程中会发生广泛交换与混合，但最新分析却显示地球的构成与目前已知的任何陨石类别组合都存在明显差异。相关研究人员强调，他们在分析过程中使用了多种不同陨石的同位素数据，并结合多维统计方法进行计算，以提高结果的可靠性。

参与研究的科学家指出，这项工作在某种意义上更接近一次数据科学实验，因为研究中使用的统计方法在传统地球化学分析中并不常见，但在处理复杂多源数据时展现出了较强的解释能力。通过这些方法，研究团队得出结论：地球的组成几乎完全来自太阳系内部的非碳质物质，并未发现明显证据支持外太阳系物质大量进入内太阳系并参与地球形成的假设。

这一结果也意味着，在行星形成的早期阶段，太阳系内部可能已经形成相对稳定的物质分区结构，使得不同区域的物质交换受到限制。在这种背景下，地球在逐步吸积成长的过程中，主要依赖于周围邻近天体的物质，而不是远距离来源的材料。

研究人员进一步推测，这种物质分区的形成可能与木星的快速增长密切相关。作为早期太阳系中质量最大的行星之一，木星的引力在原行星盘中形成了结构性的间隙，从而在一定程度上阻碍了外侧物质向内侧迁移。这种“屏障效应”可能使内外太阳系在物质组成上逐渐形成明显差异。

不过，这一屏障的实际阻隔程度在科学界仍存在讨论空间。本次分析进一步支持了这样一种观点：来自木星轨道之外的物质在地球形成过程中所占比例可能极低，几乎可以忽略不计。

研究人员还注意到，地球的物质组成在统计特征上与火星以及小行星带中的部分天体，例如谷神星等类似，这暗示它们可能在相近的物质环境中形成。而对于金星和水星，由于缺乏直接岩石样本，目前只能通过模型进行间接推断，研究人员认为它们在物质组成上很可能与地球处于同一演化序列中，但仍需要未来任务提供实证数据加以验证。

总体而言，这项研究为理解岩石行星的形成机制提供了新的视角，说明地球及其邻近行星的物质来源可能比过去认为的更为局限，也进一步强调了早期太阳系内部结构对行星演化路径的重要影响。

本文译自：sci（编译 / 整理：olaola）

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