系外行星进化？迷你海王星可能会脱离大气层？变成超级地球
【菜科解读】
新的研究表明，恒星辐射正在剥离比海王星略小的系外行星的“蓬松”大气层，留下它们的岩石核心，并将它们改造成更接近地球的世界（超级地球）。
20世纪90年代，天文学家证实了太阳系外行星的存在。
它们被称为系外行星，是现代天文学中最迷人的课题之一。
美国宇航局开创性的开普勒天文台和凌日系外行星探测卫星(TESS)等航天器扫描了天空，寻找附近恒星亮度的周期性下降。
这种闪烁是一颗恒星正在托管一颗行星的迹象，这颗行星已经越过了恒星的表面，暂时挡住了它的光线。
现在天文学家已经收集了数千个系外行星的信号，他们对行星大小的范围有了更好的了解。
天文学家给他们的发现贴标签的一个有用的方法是将这些世界与生活在我们宇宙后院的熟悉的行星进行比较；现有的系外行星类别包括“超级地球”和“迷你海王星”
两项新的研究指出了行星进化的特殊可能性，这是系外行星研究背后的关键推动因素之一。
天文学家探测到的一些系外行星是像火星这样的小型岩石世界，其他的是像土星和木星这样的大型气态行星。
但研究人员也发现，在我们自己的太阳系中，没有相似的世界。
例如，他们发现了大小介于地球和海王星之间的系外行星，海王星大约比我们的行星宽3.9倍。
根据新的研究，这些迷你海王星可能正在脱落它们“蓬松的”最外层外壳，并收缩成超级地球。
这种不稳定性和过渡可能解释了为什么探测到海王星和地球大小之间的系外行星相对罕见。
这两项研究的主要作者、帕萨迪纳加州理工学院(Caltech)的研究生迈克尔·张(Michael Zhang)在2月3日的一份声明中描述了这些论文，他说:“一颗大小差距的行星将有足够的大气来膨胀它的半径，使它拦截更多的恒星辐射，从而实现快速的质量损失。
“但大气层足够稀薄，很快就会消失。
这就是为什么一颗行星不会在间隙中停留很长时间。
”
据张介绍，这个过程一直到现在都没有被抓到。
但是一段时间以来，天文学家一直怀疑小型微型海王星有正在蒸发的大气层。
研究人员利用哈勃太空望远镜和夏威夷的W.M .凯克天文台观测了四个微型海王星。
他们注意到他们的两个实验对象——一个叫HD 63433c，距离地球73光年，另一个叫TOI 560.01，距离地球103光年——大气中有快速运动的气体。
“气体的速度提供了大气正在逃逸的证据，”张说。
“观测到的TOI 560.01周围的氦以每秒20公里的速度移动，而HD 63433c周围的氢以每秒50公里的速度移动。
”
“这些微型海王星的引力不足以支撑如此快速运动的气体，”张说。
“行星周围外流的程度也表明大气正在逃逸；TOI 560.01周围的气体茧至少是行星半径的3.5倍，HD 63433c周围的气体茧至少是行星半径的12倍。
”
张和他的团队不排除其他可能的情况。
例如，也许超级地球一开始就没有厚厚的一层气体可以释放。
加州理工学院的行星科学家、张的顾问希瑟·克努森(Heather Knutson)在声明中说：“作为系外行星科学家，我们已经学会了期待意想不到的事情。
这些奇异的世界不断给我们带来超出我们在太阳系中观察到的新物理惊喜。
”
旅行者1号行星轨迹多少年一次？旅行者1号的动力是什么
这么多年过去了，为何两艘旅行者号宇宙飞船还能继续飞行呢？它们的动力来自于哪里？它们不会撞上宇宙中的小行星吗？ 事实上，旅行者号飞船早已消耗完燃料，它们现在是无动力在宇宙中飞行。
而且太阳的引力已经无法把它们吸引回来，这两艘飞船的轨道是开放的双曲线，它们将会依靠惯性飞向遥远的星际空间。
那么，为何无动力的旅行者1号和2号还能飞出太阳系呢？ 关于这个问题，就要涉及到第三宇宙速度。
通过计算可知，从地球出发的宇宙飞船，只要初速度加速到16.7公里/秒 相对于地球，也就是第三宇宙速度，它们就能依靠惯性飞出太阳系。
在太阳系的不同位置，受到的太阳引力不同，所以对应的太阳系逃逸速度也是不一样的。
越靠近太阳，受到的太阳引力作用越强，对应的太阳系逃逸速度越高，反之亦然。
旅行者1号和2号在离开地球时，火箭并没有能力把它们加速到第三宇宙速度，而只是让它们达到第二宇宙速度，使它们可以摆脱地球引力束缚，飞向地球轨道外侧的太阳系。
旅行者号飞船最后能够飞出太阳系，还要得益于四大巨行星的引力加速。
旅行者号遇上了一百多年一遇的天象。
木星、土星、天王星、海王星，这四大巨行星的排列方式很特别，它们运动到了太阳的同一侧，旅行者号在理论上可以一次性飞越四颗行星。
由于旅行者1号的探测任务在中途发生变化，因为拥有浓厚大气层的土卫六引起了天文学家的强烈关注，所以旅行者1号只相继造访了木星和土星。
旅行者2号则相继造访了四大巨行星，这是人类至今唯一一次近距离探测天王星和海王星。
在几大巨行星的强大引力加速作用下，旅行者1号和2号都超过了它们各自所在位置的太阳系逃逸速度。
因此，尽管它们已经耗尽用于加速的燃料，但仍然可以离开太阳系。
为何旅行者号飞了几十年都没有撞上宇宙中的小行星？ 在太阳系中，火星与土星之间存在小行星带，其中直径大于1公里的小行星数量至少有110万颗，而尺寸更小的小行星数量更多。
尽管如此，旅行者号穿越小行星带时，也没有与其中的小行星发生碰撞，这是因为宇宙极其空旷。
再加上小行星和旅行者号都很小，引力很弱，所以旅行者号与小行星相撞的可能性极低。
只要幸免正面撞上几大行星，旅行者号就能安全地在宇宙中飞行。
未来，当旅行者号进入更为浩渺的星际空间之后，它们更大可能不会撞上宇宙中的天体，这两艘无人宇宙飞船将会像太阳一样环绕银河系中心运动。
2030年，中国将踏上火星！这份行星探测时间表，让世界惊叹
这要从上周五的一堂科学课说起。
那天,老师带着全班同学来到了学校的天文台。
当天空中繁星点点时,老师指着天空说:"孩子们,你们看,那颗红色的星星就是火星。
"小明睁大了眼睛,兴奋地问道:"老师,我们能去火星上看看吗?"老师笑着回答:"现在还不行,不过我们国家正在努力探索火星呢!"这句话勾起了小明的好奇心。
回家后,他立即上网搜索相关信息。
没想到,他发现了一个激动人心的消息:我国行星探测的最新时间表刚刚公布!重大消息:行星探测新时间表2024年6月27日,一个重要的新闻发布会在北京举行。
国务院新闻办公室邀请了国家航天局的领导来介绍我国航天事业的最新进展。
在发布会上,国家航天局副局长卞志刚公布了一个令人振奋的消息。
他介绍说,我国已经制定了未来几年行星探测的具体计划。
这个计划包括了三个重要的探测任务,分别是:天问二号:计划在2025年前后发射,主要任务是探测小行星。
天问二号:计划在2025年前后发射,主要任务是探测小行星。
天问三号:计划在2030年前后发射,目标是实现火星采样返回。
天问三号:计划在2030年前后发射,目标是实现火星采样返回。
天问四号:同样计划在2030年前后发射,将开展木星系的探测任务。
天问四号:同样计划在2030年前后发射,将开展木星系的探测任务。
这个消息一经公布,立即引起了广泛关注。
很多人都在讨论:这意味着什么?我们离探索宇宙又近了一步吗?为什么要探测行星?说到这里,可能有人会问:为什么我们要花这么大力气去探测其他行星呢?这个问题,其实和我们的日常生活息息相关。
想想看,我们每天都在使用手机导航,看天气预报。
这些便利的服务,很大程度上依赖于我们的卫星技术。
而行星探测,正是推动航天技术进步的重要动力之一。
通过探索其他行星,我们可以获得更多关于宇宙的知识。
这些知识不仅能满足人类的好奇心,还能帮助我们更好地理解地球。
比如,通过研究火星的气候变化,我们可能找到应对地球气候问题的新思路。
再比如,木星的强大引力场,可能帮助我们更好地了解行星形成的过程。
所以说,行星探测看似遥远,实际上与我们的生活紧密相连。
天问二号:探索小行星的奥秘在这次公布的计划中,最先要执行的是天问二号任务。
它计划在2025年前后发射,主要目标是探测小行星。
小行星,顾名思义就是体积较小的星体。
它们大多分布在火星和木星轨道之间,形成了所谓的"小行星带"。
那么,为什么我们要去探测小行星呢?首先,小行星是太阳系形成早期的"活化石"。
研究小行星,可以帮助我们了解太阳系的起源和演化。
其次,一些小行星含有稀有金属等宝贵资源。
未来,它们可能成为人类开发利用的对象。
最后,还有一个重要原因:防御地球。
有些小行星的轨道可能与地球相交,存在撞击地球的风险。
通过探测小行星,我们可以更好地预测和防范这种风险。
天问二号的具体任务还在规划中。
但可以想象,它可能会近距离观察小行星,甚至采集样本。
天问三号:火星样本的归来之旅在天问二号之后,我国的行星探测计划还将继续推进。
下一个重要任务就是天问三号。
这个任务计划在2030年前后发射,其主要目标是火星采样返回。
说起火星,相信大家都不陌生。
这颗红色的行星一直是人类探索的热点。
我们已经通过多次探测任务,对火星有了初步的了解。
但是,要真正揭开火星的奥秘,仅仅依靠远程观测是不够的。
我们需要直接获取火星的岩石和土壤样本。
这就是天问三号任务的重要性所在。
那么,为什么火星样本如此重要呢?首先,火星样本可以帮助我们了解火星的地质历史。
通过分析样本中的矿物成分,我们可以推断火星过去的环境变化。
其次,火星样本可能包含生命存在的痕迹。
虽然目前我们还没有发现火星上的生命,但不排除过去存在的可能性。
如果能在样本中发现有机分子或微生物化石,那将是一个重大发现。
最后,火星样本还可以帮助我们评估未来人类登陆火星的可能性。
通过分析样本,我们可以更好地了解火星环境对人类的影响。
天问三号的任务难度非常大。
它不仅要在火星表面采集样本,还要将样本安全带回地球。
这个过程涉及多个复杂的步骤,每一步都充满挑战。
首先,探测器要精确着陆在预定地点。
然后,它需要在火星表面进行采样作业。
接下来,装有样本的容器要从火星表面发射升空。
最后,还要完成地球轨道交会和大气层再入等关键步骤。
每一个环节都需要突破多项技术难关。
但是,一旦成功,天问三号将成为中国航天史上的又一个里程碑。
它将使中国成为继美国之后,第二个实现火星采样返回的国家。
天问四号:探索木星的奥秘在天问三号之后,我国的行星探测计划还将更进一步。
天问四号任务计划在2030年前后发射,其目标是木星系探测。
木星是太阳系中最大的行星,它的质量相当于地球的318倍。
这颗巨大的气态行星,一直是科学家们关注的焦点。
那么,为什么我们要去探测木星呢?首先,木星系统可以被看作是一个"迷你太阳系"。
木星有众多的卫星,其中最大的四颗被称为"伽利略卫星"。
这些卫星的大小和复杂程度,堪比一些行星。
通过研究木星系统,我们可以更好地理解行星系统的形成和演化。
其次,木星的大气层蕴含着丰富的科学信息。
木星表面的大红斑是已知最大的行星风暴,已经持续了数百年。
研究木星的大气活动,可以帮助我们理解行星大气的运动规律。
最后,木星的一些卫星可能存在液态水。
比如欧罗巴,科学家推测在其冰层下可能存在液态海洋。
这些地方可能是寻找地外生命的潜在场所。
天问四号的具体任务还在规划中。
但可以预见,它可能会包括对木星大气的观测,以及对木星卫星的近距离探测。
这个任务的难度非常大。
首先,木星距离地球非常远,探测器需要长时间的飞行才能到达。
其次,木星有强大的辐射带,这对探测器的电子设备是一个巨大挑战。
最后,如何在木星系统中进行精确的轨道控制,也是一个技术难题。
尽管困难重重,但天问四号的意义重大。
它将是中国首次挑战外行星探测,标志着我国深空探测能力的又一次跨越。
未来展望:中国航天的新征程随着天问二号、三号和四号任务的逐步展开,中国的行星探测事业将进入一个新的阶段。
这些任务不仅将为我们带来宝贵的科学数据,还将推动航天技术的全面进步。
比如,为了实现火星采样返回,我们需要突破多项关键技术。
这些技术不仅可以用于深空探测,还可能在地球上找到应用。
例如,高精度的制导控制技术,可以用于改进无人驾驶系统。
再如,用于保护样本的特殊材料,可能在医疗领域派上用场。
同时,这些探测任务也将激发更多年轻人对科学的兴趣。
就像小明被老师的一句话点燃了对航天的热情一样。
未来,可能会有更多的孩子们因为这些任务而梦想成为科学家或宇航员。
此外,这些任务也体现了中国参与国际合作的开放态度。
在发布会上,国家航天局表示欢迎国际合作。
这意味着,中国的行星探测任务可能会成为国际合作的新平台。
通过合作,我们可以分享资源,互补优势,共同推动人类的太空探索事业。
回到文章开头的小明,他现在可能正在憧憬着未来。
也许有一天,他真的能参与到火星或木星的探测任务中。
这就是科学的魅力,它能让我们的想象力插上翅膀,飞向宇宙的深处。
正如一位著名科学家所说:"探索太空,就是探索人类自身。
"通过探索宇宙,我们不仅能了解更多关于星球的知识,还能更深入地认识我们自己。
我们是谁?我们从哪里来?我们要到哪里去?这些古老的哲学问题,或许能在太空探索中找到新的答案。
所以,让我们一起期待中国航天事业的新征程。
期待天问二号、三号、四号带来的每一个惊喜。
期待有朝一日,我们能亲眼看到火星的红土地,感受木星的磅礴气势。
探索永无止境,未来充满可能。
中国的行星探测计划,正在为我们开启通往宇宙的新大门。
让我们一起,怀着好奇心和探索欲,勇敢地迈向星辰大海!
