詹姆斯·韦伯宇宙望远镜罕见地探测到两颗围绕死星运行的系外行星
图片来源:uux.cn/Robert Lea 与Canva共同创作
【菜科解读】
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一幅插图显示了一个类似木星的世界围绕着一颗死亡的旋转矮星运行。
图片来源:uux.cn/Robert Lea 与Canva共同创作
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神奇的地球uux.cn据美国宇宙网 罗伯特·李：詹姆斯·韦伯宇宙望远镜 JWST已经证明自己擅长通过对超远距离的物体进行成像来窥视过去，但一项新的突破可能会使这台强大的仪器几乎像一个科学水晶球一样，凝视着太阳系的遥远未来。
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JWST预言了两颗太阳系外行星或“系外行星”可能罕见的直接方向，它们围绕两颗不同的死星或“白矮星”运行
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这些行星不仅与太阳系气体巨星木星和土星非常相似，而且白矮星也与太阳的命运相似。
当太阳自身转变为白矮星时，这种变化可能会摧毁太阳系内部的行星——一直到木星。
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“在白矮星周围发现的行星非常少。
这两颗候选行星的非凡之处在于，它们在温度、年龄、质量和轨道间距方面比以前发现的任何行星都更接近我们太阳系外围的行星，”该研究的重要作者、宇宙望远镜科学研究所的天文学家苏珊·穆拉利告诉Space。
“这让我们首次有机会看到行宇宙岛统在其太阳死亡后的样子。
”
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我们未来的快照
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这些候选行星是由JWST的中红外仪器 MIRI直接观测到的，它们围绕白矮星WD 1202-232和WD 2105-82运行。
一颗候选系外行星距离其白矮星宿主的距离约为地球和太阳距离的11.5倍。
另一个候选者离它死去的太阳母体更远，距离大约是我们行星和太阳之间距离的34.5倍。
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这些行星的质量目前尚不确定，穆拉利及其同事估计它们是太阳系中最大行星木星的1至7倍。
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大约50亿年后，当太阳耗尽其核心发生的核聚变过程的燃料供应时，它将膨胀为一颗红巨星。
然而，核聚变将继续在其外层进行。
这将看到我们太阳的外层延伸到火星，吞噬水星、金星、地球，可能还有红色星球本身。
最后，这些外层将冷却，留下一个闷烧的太阳核心，现在是一颗白矮星，周围是耗尽的太阳物质的行星状星云。
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然而，这些系外行星探测暗示了当太阳死亡时，火星以外的行星，气态巨行星木星和土星可能会发生什么。
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穆拉利说:“我们的太阳预计将在50亿年后变成一颗白矮星。
”“我们预计太阳死亡后，行星会向外漂移，进入更宽的轨道。
因此，如果你把这些候选行星的时间往回拨，你会发现它们的轨道间距与木星和土星相似。
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“如果我们能够确认这些行星，它们将提供直接证据，证明像木星和土星这样的行星可以在其宿主太阳死亡后幸存下来。
”
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JWST仪器MIRI在其白矮星周围看到的两颗系外行星。
图片来源:uux.cn/穆拉尼等人，2024年
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此外，这一发现的核心白矮星被比氢和氦更重的元素污染，天文学家称之为“金属”。
这可能暗示了太阳死亡后火星和木星之间的小行星带中的天体会发生什么。
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穆拉利解释说:“我们怀疑这些很大的行星将彗星和小行星带到了太阳表面，从而导致了金属污染。
”“这些行星的存在加强了金属污染和行星之间的联系。
由于25%至50%的白矮星显示出这种污染，这意味着很大行星在白矮星周围很常见。
”
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因此，任何在太阳死亡后幸存下来的小行星都可能发现自己被木星和土星击中。
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这一双重发现令人印象深刻，超出了它对我们行宇宙岛统未来的预测——它也只是代表了一项罕见的科学成就。
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一次罕见的直接系外行星探测
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自20世纪90年代中期发现第一批系外行星以来，天文学家已经发现了大约5000颗太阳系外的行星。
根据行星协会的数据，截至2020年4月，这些系外行星中只有50颗是通过直接成像发现的。
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这是因为来自如此遥远距离的行星的任何光线通常都会被该行星母星的强光淹没，这使得直接发现系外行星就像看到一只萤火虫停在点亮的灯塔上一样。
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因此，通常通过它们对太阳光线的影响来观察系外行星，要么通过它们穿过太阳表面时导致光输出下降，要么通过行星引力牵引太阳时产生的“摆动”运动来观察。
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穆拉利说:“我们直接拍摄了这两颗系外行星的图像，这意味着我们拍摄了它们的照片，并看到了行星本身产生的光。
”“大多数已发现的系外行星都是使用凌日法或通过测量太阳的运动发现的。
这些间接方法倾向于更接近太阳的行星。
直接成像更好地发现离太阳更远的行星，轨道间距更大。
”
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她解释说，通过直接发现这些行星，JWST开启了进一步研究这些世界的可能性；科学家现在可以开始调查行星大气的成分等问题，并直接测量它们的质量和温度。
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穆拉利补充说，她和她的团队发现的这些系外行星并非都在意料之中，这些怪癖可能会改变天文学家对这些系外行星的总体看法。
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或者，目标世界的奥秘特征可以为长期寻找的系外卫星提供诱人的线索。
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“如果这些是行星，那么令人惊讶的是，它们在中红外波段并不像我们预期的那样呈红色。
考虑到它们的年龄和15微米的亮度，JWST在5微米和7微米收集的光量比我们预期的要亮，”穆拉利总结道“这可能会挑战我们对系外行星大气物理和化学的理解。
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“也可能意味着有另一个光源，比如绕行星运行的受热卫星。
”
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该团队的研究成果以预印本形式公布在研究资源库网站arXiv上。
南极洲发现世界上最古老的冰芯？可能保存了500万年
现在，科学家们已经确定了可能是世界上最古老的冰芯的日期，其中一些部分可能保存了500万年前的样本。
南极洲等地的冰就像一个时间胶囊：它古老的、被困住的气泡提可以捕捉到几千年甚至几百万年前的地球大气的原始样本。
科学家们一直在寻找越来越古老的冰来扩大地球的气候记录。
像二氧化碳浓度这样的标志物可以与其他古代记录进行交叉检验，以更深入地了解遥远的过去气候是什么样的，以及事情是如何变化的。
现在，一个研究小组可能比以往任何时候都更深入地了解了迄今为止钻探到的最古老的冰芯。
该样本取自南极洲的Ong Valley，那里的冰川漂移使古冰层相对接近地表，受到一层岩石的保护。
在2017年和2018年的南半球夏季，该团队钻探了一个长9.5米（31英尺）的冰芯，并在此后分析了不同深度的材料的年龄。
研究人员检查了整个冰芯中铍、氖和铝的同位素的积累情况。
这些同位素是由高能宇宙射线与岩石物质碰撞产生的，其浓度可以提供一个指示，说明一个层最后暴露在表面的时间。
由此，研究小组能够计算出，该冰芯是由两个大的冰块堆积在一起组成的，这可能是由两个独立的冰川事件引起的。
上面的部分估计有300万年左右的历史，而下面的部分被测定为430万至510万年之间。
这几乎是之前的记录保持者（270万年）的两倍。
当然，这些都是估计，虽然可能有误差的空间，但研究小组说，分析三种不同的同位素使他们对年龄范围相当有信心。
虽然对400或500万年前的地球的一瞥无疑是非常宝贵的，但科学家们把目光投向了保存气候连续记录的冰芯。
目前的记录保持者横跨80万年，但科学家们的目标是收集不间断地延伸到一百万年的冰芯。
其中一些项目，包括Beyond EPICA，已经进行了几年的钻探活动。
这项新研究发表在《Cryosphere》杂志上。
相关报道：科学家发现世界上最古老冰芯（神秘的地球uux.cn报道）据中国科学报（李木子）：南极洲的冰层就像一个时间胶囊，其中的古老气泡提供了数千年前的地球大气层快照。
为了延长地球的气候记录，科学家一直在寻找最古老的冰层。
如今，一个团队可能发现了“金矿”。
研究人员在横贯南极山脉的昂谷发现了一根近10米长、充满沉积物的冰芯。
他们估计这些冰有500万年的历史，可能是迄今为止发现的最古老的冰。
科学家7月15日发表在《冰冻圈》杂志上的用于测量冰芯年代的方法，可能为研究其他更古老的冰层样本铺平了道路。
大多数用于科研的冰芯都是从南极洲东部的一些地点收集的，那里的冰层由于降水而一层层沉积下来，甚至比昂谷的冰层更干净。
几个国际团队正在竞相从这些更为有序的地下深层沉积物中提取最古老的连续冰芯，并希望能得到延伸至150万年前的无缝大气情况时间线。
然而，新的方法可以确定更古老冰层样本的年代。
这些样本是由冰川沉积而成的，因为它们更接近地表，所以更容易获取。
这是文章主要作者Marie Bergelin的观点。
作为一位冰川地质学家，她在美国北达科他大学工作期间曾参与了昂谷冰川项目。
Bergelin并没有深入地下钻取冰芯，而是寻思：“我们还能在哪里找到古老的冰？我们还能去哪里找到独特的矿床？”2017~2018年，研究人员在昂谷收集了冰芯，他们选择的提取地点远离任何可能污染样本的落石区域。
研究人员根据对该地区冰沉积情况的了解开发了一个模型，描述了稀有的铍、铝和氖同位素是如何随时间推移在冰中累积的。
在将该模型的预测结果与10米长冰芯中测得的同位素剖面进行比较后，他们估算出，在一定深度内，一些冰的历史大约有300万年。
在该深度以下，同位素浓度远高于预期，这使得研究小组得出结论，在昂谷的这一地区，两个独立的冰层相互堆叠。
他们估计，其中更古老、更深的冰层年代在430万年到510万年之间。
纽约城市大学冰川地质学家Alia Lesnek说：“他们实际上为这片冰层提供了以前无法做到的数据分析，这令人非常兴奋。
”其他研究人员对该结果表示质疑，因为Bergelin和同事没有收集到碳同位素水平等数据，而根据这些数据可能会得出不同的年代。
科学家还想知道，该模型是否能适用于昂谷以外的冰层。
Bergelin说，测量3种同位素应该足以得出结论，因为大多数研究只使用一种或两种同位素，而碳14的衰变速度太快，无法确定数百万年前的冰层年代。
她认为，该模型可以应用于其他具有类似、孤立和埋藏冰层的南极地区。
尽管如此，科学家仍然对该冰层的年代及其意义感到兴奋。
“这项研究提供了非常有力的证据，证明冰芯或冰层样本可以保存300万年或400万年。
”曾就职于普林斯顿大学的古气候学家Yuzhen Yan说，“这为未来的钻取作业开辟了新的可能性。
”目前，最古老的连续冰芯可以追溯到80万年前的气候记录。
但科学家希望有一个不间断的环境记录，可以追溯到大约100万年前，当时地球气候发生了重大变化，冰河期的周期减缓。
理解发生这种突然变化的原因，可能有助科学家明确今天的气候变暖将带来什么。
一些项目已经开始钻探。
其中包括俄罗斯的VOICE项目和10个欧洲国家的合作项目Beyond EPICA。
“我们的目标是从南极洲的不同地方获得多个冰芯，以确保记录的准确性。
因此，只有一个国家或一个团体是不可能做到的。
”日本东京国家极地研究所的古气候学家Kenji Kawamura说。
世界上最大的风暴雪冰河的历史再现了
这无疑是世界末日，就像人类遭受过的最可怕的海啸一样。
世界上最大的风暴是著名的灾难电影“后天”的真实写照。
1977年7月底，纽约冬季平均气温高达1C，遭遇来自加拿大的世界上最大的风暴。
连续五天，纽约和水牛市的暴风雪并没有停止被1.2米高的雪掩埋。
雪中最高的水牛城甚至高达9米。
大雪淹没了整个地区的雪花，，风吹到了纽约，雪花在随后的强风中卷起。
这导致大雪持续五天五夜，全市最大的地铁系统因大雪而瘫痪。
公众没有料到会有这么多的雪来保护寒冷和温暖，这已经成为最大的问题。
温度急剧下降使许多人被冻伤，没有看到太阳的天空。
让整个纽约陷入世界末日的恐慌之中。
2004年的灾难电影“后天”描述了1977年风暴的真实场景。
交通被积雪掩埋以保持彼此的温暖。
整个城市在暴风雪的袭击下崩溃了。
1979年，北极的冷空气袭击了欧洲西部。
这场很大的风暴也持续了三天三夜，连续下了80个小时，使英国在两年前成为纽约。
但幸运的是，两年前的灾难使世界为1979年的暴风雪做好了准备，这导致了两年前发生的灾难。
