地球有多重宇宙有多重银河系的质量相当于8900亿个太阳
【菜科解读】
想知道宇宙有多重吗？显然，我们不可能找到一个足够大的称。
问题的答案，也许阿基米德早已给过我们提示：给我一个支点，我就能撬起地球。
人类很难想象宇宙尺度的概念
当然，用杠杆原理就想称出宇宙的重量的可能性也仅仅存在于理论中。
其实百科全书上已经记录了科学家测量的一些数字：太阳系中的八颗行星每颗的质量是1024至1027千克，而太阳达到了1030千克。
我们的星系质量约为1042千克，整个可见宇宙的质量达到了1053千克左右。
人类很难想象如此巨大的质量是什么概念。
然而，物理学家和天文学家却一直锲而不舍地继续完善这一看似无法衡量和绝对不可想象的测量。
2019年底，一组研究人员公布了对银河系质量的一份新估算报告，报告估算了包括暗物质在内的银河系的总质量。
银河系的质量相当于8900亿个太阳
该报告显示，我们的银河系的质量相当于8900亿个太阳（其中大多数是暗物质，只有600亿的太阳质量来自于我们能看到的所有恒星和气体），最大或为1000亿个太阳。
这些数字可能看起来难以理解，但都可以追溯到一种质量引起的相互作用力上。
但首先，我们需要弄清重量和质量的区别：质量和重量的本质上是两个不同的物理量，但它们又有密切的联系，它们是通过牛顿第二定律公式F=ma建立起来的。
根据官方定义，重量描述了对物体作用的引力，它会因为引力场的变化而发生改变，但是质量并非如此，质量不会因为引力场的改变而发生改变，质量是恒定不变的。
那你可能会继续问，既然重力是因为引力，那质量是由什么引起的呢？如果我们把物质不断地进行切分，切到不可再分的粒子，那么物质的质量应该就是这些粒子质量的集合。
爱因斯坦的质能方程
然而，当我们真的去这么做的时候才发现，这些质量只占了宇宙整体质量的不到1%。
那99%的质量是从何而来呢？进一步研究的过程中，我们就需要了解一下爱因斯坦狭义相对论的质能方程部分，E=mc2。
这个方程其实就告诉我们一个事：质能等价。
也就是说，质量和能量其实是同一个东西的两个物理量。
所以一定的质量对应一定的能量，通过E=mc2可以进行换算。
而物质99%的质量，来自于束缚夸克的强力所释放出的能量对应的质量。
研究人员真正追求的是质量这种恒量，然而，通过天文观测称量一个物体的质量，最终还要归结为测量物体与其他星球之间的引力。
01地球有多重？
天文学家面对的第一个难题就是如何去对我们脚下的地球进行测量。
早期的尝试是通过猜测地球的大小和密度，从而计算其质量。
到17世纪，对地球直径及其体积的估计已经相当靠谱了，但是没有人能够确定密度——无论这个星球是由水还是岩石构成。
然而后面的科学研究证明，大家都错了，因为这个星球实际上主要由金属组成。
卡文迪什和金属球实验
为了计算出地球的密度，英国科学家亨利·卡文迪什（Henry Cavendish）在1798年测量了地球的整体重力。
艾萨克·牛顿（Isaac Newton）在17世纪曾证明，所有物体都对其他物体有引力，而那些质量更大的物体的引力更大。
卡文迪什将小金属球用线吊起来，在附近放置较重的球体，观察线的扭曲，以确定引力的强度。
随后通过比较测量出的引力强度和地球对小球的引力，他利用牛顿方程计算出地球的密度大约为水密度的5.42倍。
根据现代物理学，他和精确数字的误差只有0.7%。
02太阳和其他行星有多重？
质量的定义与两个物体相互引力的强度有关。
因此，一旦牛顿和卡文迪什计算出了地球上重力的强度，从而得出了地球的质量，科学家们就拥有了对宇宙其他天体称重所需的工具。
通过公转周期可以计算出太阳系其他天体的质量
太阳对地球产生的引力使地球每365天绕太阳一周，因此就能计算出太阳的质量。
同样，通过把太阳视为和其他太阳系行星匹配的天体，研究人员可以根据行星的公转周期计算其质量。
同样也可以通过这种方法得出月球的质量。
但对小行星质量的估计仍然是基于对密度和体积的合理猜测。
03银河系有多重？
正如可以通过观察地球围绕太阳运行的速度来推断地球的质量一样，研究人员也能通过星系的旋转和运行计算出星系的质量。
正是通过这些计算，科学家在20世纪70年代首次证明了暗物质的存在。
希瑟·戈斯（Heather Goss）在Air and Space杂志中解释道，在我们的太阳系中，水星的运动速度比海王星快近九倍，因为它离太阳系绝大多数质量的来源更近。
研究人员预计，类似的模式应该出现在其他星系中，即在星系中的远轨道的恒星运行速度比近轨道的恒星要慢。
宇宙中还有很多我们无法观测的暗物质
#p#分页标题#e#这种关系在大多数星系中都成立，但科学家们也发现了一些例外。
当距离超过一定限度时，天文学家发现螺旋星系边缘的恒星以惊人的相似速度运动着。
科学家们追踪了恒星在螺旋星系边缘的运动，并确定每个星系中必须有多少物质才能让这些恒星在它们的轨道上运行。
然后将在每个星系中的所有已知的正常物质（气体、尘埃和恒星）加起来，发现还远远达不到要求。
这意味着，还有第二种无形的质量来源也在拉扯它们。
但不管怎样，天文学家通过对恒星和星系的类比分析来衡量我们的星系质量。
最近的研究利用了数据库中近3000个被追踪的天体，如围绕银河系中心的恒星，星团和气体云，计算出星系的质量。
04宇宙到底有多重？
在宇宙的尺度，你很难找到一对旋转的参照物，因此并不能通过上述的方法进行计算。
宇宙的绝对大小是未知的，并且宇宙是在不断膨胀中，所以它的质量同样是不得而知的。
但是，根据美国天文学家埃德温·哈勃的发现，距离地球较远的星系都在远离地球，离得越远，远离的速度就越快（注：在物理学和天文学领域，指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象，在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离，即波长变长、频率降低。
20世纪初，哈勃发现，观测到的绝大多数星系的光谱线存在红移现象。
这是由于宇宙空间在膨胀，使天体发出的光波被拉长，谱线因此变红，这称为宇宙学红移，并由此得到哈勃定律），所以天文学家可以根据光在大爆炸和今天之间传播距离的对比，计算出可观测宇宙的体积的直径为930亿光年。
WMAP测量的明暗区域
但是，我们不太可能去通过计算宇宙中所有天体的密度来测量宇宙的平均密度。
这次，科学家们使用了威尔金森微波各向异性探测器卫星（WMAP），测量了2001年至2010年宇宙中最早的光中的暖点和冷点。
通过测量宇宙微波背景辐射图谱中显示为明亮和暗淡的区域，可以推测出宇宙的密度。
因为物质对光施加引力，使其轨迹弯曲。
当微波背景光子向我们传播时，它们的路径被宇宙中的物质弯曲了。
宇宙中物质越多，光路弯曲的越多，天空中出现的振荡区域就越大。
通过使用上述的方法，科学家计算出了宇宙的年龄和组成，包括它的总体密度：大约为每立方米六个质子。
这个数字代表了宇宙的能量密度（因为物质和能量可以用爱因斯坦著名的质能方程来转换），所以它包括可见物质、暗物质和驱动宇宙膨胀的未知暗能量。
根据这个指标，宇宙中可见物质约占5%，暗物质约占27%，暗能量约占68%。
宇宙中的物质分布
现在，科学家就可以同卡文迪什在1798年所做的那样，通过对体积和密度的估计，估计宇宙的整体质量大约是：
100，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000，000千克。
如果你有耐心，请数一数这一共有多少个0，并在评论区告诉我们宇宙到底有多重吧！
巴西南部圣卡塔琳娜州遭遇严重飓风？近600只企鹅被冲上沙滩死亡
当地海洋动物护理机构PMP-BS人员表示，当地9日遭严重飓风侵袭，在部分地区甚至出现时速超过100公里的超强阵风，导致许多野生动物被吹到沙滩上，在所发现的企鹅中596只已经死亡，还有很多遗体已经彻底腐烂，怀疑可能在被吹上岸之前就已经溺死海中。
当地媒体指出，麦哲伦企鹅每年6月至10月，都会从福克兰群岛、阿根廷、智利等地迁徙到巴西圣卡塔琳娜岸边觅食，由于企鹅不像其他鸟类会飞，所以遇到因强风影响而吹起的巨浪时更难逃生，才会不幸淹死在大海中。
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。
