韦伯太空望远镜 JWST可能已经打

作者:小菜 更新时间:2022-07-27 点击数:
简介:据cnBeta:还有人记得GLASS-z13吗?它是由詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)发现的,并被誉为“有史以来最古老的星系”--而

【菜科解读】

  据cnBeta:还有人记得GLASS-z13吗?它是由詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)发现的,并被誉为“有史以来最古老的星系”--而且它还是在六天前被宣布的。

不到一周前,两篇预印本论文被发布到科学文章库arXiv上,它们详细介绍了对JWST拍摄的图像的一些最早的分析。

  

詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)可能已经打破看到的最遥远星系纪录

  数据中潜藏着两个星系--可能是人类所见过的最遥远的星系。

其中一个被称为GLASSz-13(简称GL-z13)。

  “JWST发现了我们在宇宙中见过的最古老的星系”,一个标题写道。

这个故事在网上炸开了锅,Twitter上一片哗然,主流媒体也纷纷报道了这个破纪录的发现。

它甚至还有了自己的维基百科页面。

  在众多的报道中有几个关键点被忽略了。

这不是我们所见过的“最古老的星系”。

它也许是我们所探测到的最古老的光,但它可能是一个非常年轻的星系,在其生命中不超过1000亿年。

同样重要的是,菜叶说说,要注意GL-z13目前只是一个需要进一步调查的“候选者”--根据天文学家的说法,数据是相当不错的--但进一步的观测将有助于将它勾选为纪录保持者。

  但所有这些可能都不重要。

  在周一发表在arXiv上的一系列新论文中,天文学家们挑选出了可能比GL-z13还要远的星系。

这是革命性JWST力量的一次展示。

  研究人员一获得韦伯的第一批数据就开始在其中搜寻遥远的星系。

韦伯最善于发现这些星系,因为它是用红外光来观察宇宙而不是像哈勃太空望远镜那样用可见光。

  来自宇宙中最早的星系的可见光已经被“红移 ”了。

由于宇宙自大爆炸以来一直在膨胀,所以光的波长被拉长了。

当你拉伸我们用眼睛可以看到的光时,这种拉伸会使其向更红的波长转移,在这种情况下就是红外线。

韦伯是专门为捕捉这种光而设计的。

  天文学家用z来表示红移。

更高的z值基本上代表了对时间的进一步回顾。

如z=1对应的是约77亿年前,而z=10对应的是约132亿年前。

  在上传到arXiv的论文中,至少有三个提出了z值大于16的候选星系。

这将对应于约136亿年前。

其中一篇论文提出了一个z=16.7的星系,这将对应于大爆炸后约2.5亿年。

  另一个则是由天体物理学家Steve Finklestein在这个Twitter上总结而出,他提出了一个z>14的星系。

Finklestein以他女儿的名字将其命名为Maisie's Galaxy。

  

詹姆斯-韦伯太空望远镜(JWST)可能已经打破看到的最遥远星系纪录

  这些发现让Twitter上的天文学家们再次大呼过瘾。

据了解,GL-z13星系的z值约是13。

它仍有机会成为有史以来观察到的最遥远的星系。

对此,墨尔本莫纳什大学的天体物理学家Michael Brown说道:“这些论文中的许多候选星系都没有(GL-z13)那么有说服力。

  当你把天体物理学家之间关于宇宙膨胀速度的温和分歧带入时,距离的不确定性甚至更大。

我们不会在这里讨论这个问题。

简而言之,确认这些星系是真正的星系需要进一步的观测,而这些观测很可能在韦伯太空望远镜运行的头几年就会出现。

  是的,韦伯太空望远镜准备为今天以后观测到的最遥远的星系提供更多的候选人。

它们甚至可能明天就会出现在arXiv上。

虽然这些候选星系中的许多很快就会从公众的意识中消失,但每一个都将为天体物理学家提供一块踏脚石,以拼凑出我们宇宙的最早时刻。

这些星系将回答的一些问题甚至还没有被提出。

  事实上,天体物理学家已经发现早期宇宙可能比他们预期的要繁忙得多。

恒星开始形成的速度可能比一些模型预测的要快得多。

对于物质是如何在早期凝聚并开始形成这些星系的我们还不知道。

但韦伯似乎已经在改写我们对一切事物开始的认识。

地球与月球:相辅相成的宇宙共生体

在浩瀚宇宙中,地球与月球这对相距38.4万千米的天体,以独特的方式演绎着相辅相成的共生关系。

从地质演化到气候调节,从生物节律到空间探索,月球的存在深刻塑造了地球的生态特征与文明进程,而地球的引力场与磁场又为月球的演化提供了稳定框架。

这种跨越45亿年的协同进化,构成了太阳系中最具启示性的天体互动范例。

一、引力交互:塑造地球生态的隐形之手月球对地球的引力作用堪称地球生态系统的"无形建筑师"。

根据NASA喷气推进实验室的精确测量,月球引力引发的潮汐力使地球海洋每天经历两次涨落,潮差幅度最高可达13米(如加拿大芬迪湾)。

这种周期性运动不仅塑造了海岸线地貌,更深刻影响着海洋生态系统的物质循环——潮间带生物通过潮汐获取食物与氧气,珊瑚礁借助潮汐水流进行营养交换。

在地质层面,月球引力引发的地球自转减速效应具有深远影响。

地球自转速度每世纪减缓约1.7毫秒,这种变化虽微小却持续累积。

地质记录显示,40亿年前地球自转周期仅6小时,而月球的存在使这一数值逐渐稳定至24小时。

这种变化直接影响了地球的板块运动模式,使得洋中脊扩张速率与俯冲带活动强度形成动态平衡,维持着地球磁场的持续生成。

月球引力场对地球大气层的扰动作用同样不可忽视。

通过激光雷达观测发现,月球引力可引发大气电离层电子密度出现周期性波动,这种"气潮"效应影响着无线电通信质量。

更值得关注的是,月球引力对地球磁场的影响机制:当月球轨道偏心率达到0.0679时(约每18.6年周期),地球磁层顶位置会发生显著偏移,这种变化可能影响极光活动强度与空间天气事件的发生频率。

二、气候调节:月球周期与地球节律的协同月球轨道参数对地球气候的影响存在多尺度特征。

在千年尺度上,米兰科维奇循环理论揭示了月球引力作用下的地球轨道偏心率、黄赤交角变化如何驱动冰期-间冰期转换。

当月球轨道偏心率达到极值时,地球接收的太阳辐射分布出现显著差异,这种变化通过冰川反馈机制引发全球气候突变。

在年际尺度上,月球相位与季风系统存在微妙关联。

印度季风区的降水强度与月球朔望周期呈现0.3的相关性,这种关联可能源于月球引力对海洋-大气相互作用的影响。

当新月与满月期间,海洋热盐环流强度出现0.5%的周期性变化,这种变化可能通过厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)系统影响全球气候。

月球周期对生物圈的影响更具启示性。

珊瑚礁年轮记录显示,生物钙化速率与月球周期存在14.76天的共振周期,这种生物钟机制使珊瑚能够精确预测潮汐变化。

更令人惊奇的是,人类睡眠周期中的褪黑素分泌节律与月球朔望周期存在0.08的相位滞后,这种跨物种的节律同步现象暗示着月球引力可能通过地磁场作用于生物体。

三、地质演化:月球起源与地球板块运动的耦合大碰撞假说为理解地月关系提供了关键框架。

根据阿波罗计划带回的月球岩石样本分析,月球玄武岩的氧同位素组成与地球地幔完全一致,这种"基因"相似性支持了火星大小天体撞击地球形成月球的假说。

撞击产生的能量相当于1亿亿吨TNT当量,形成的岩屑环在引力作用下聚集成月球,这一过程同时改变了地球的自转轴倾角与板块运动模式。

月球的存在对地球板块运动具有稳定作用。

数值模拟显示,若失去月球引力,地球自转轴倾角将在0-85之间剧烈摆动,这种混沌运动将导致极端气候事件频发。

月球引力场通过潮汐摩擦消耗地球自转动能,使自转轴倾角稳定在23.51.3范围内,这种稳定性为生命演化提供了必要条件。

月球对地球内部结构的影响存在深层机制。

地震层析成像揭示,月球引力引发的潮汐力使地幔对流速度降低3%,这种变化影响了地核热对流模式。

月球的潮汐锁定效应使地球自转产生的科里奥利力方向保持稳定,这种稳定性对板块运动边界的形成与演化具有关键作用。

四、空间探索:月球基地与地球未来的共生关系月球作为深空探测的战略支点,其资源开发对地球可持续发展具有战略意义。

月球南极-艾特肯盆地存在约66亿吨水冰资源,这些水冰经电解可生产氧气与氢气,不仅能满足月球基地生命维持需求,还可作为深空探测的推进剂。

根据NASA的"阿尔忒弥斯计划",到2030年将建立可持续运行的月球科研站,这标志着人类首次在地球外天体建立永久性设施。

月球资源开发对地球能源结构转型具有潜在影响。

月球土壤中富含的氦-3是核聚变反应的理想燃料,100吨氦-3即可满足全球一年能源需求。

中国嫦娥五号带回的月球样品分析显示,月壤中氦-3含量高达20ppb,这种清洁能源的开发将彻底改变地球能源格局。

月球基地建设将推动空间技术革命。

月球低重力环境(1/6g)为材料科学提供了独特实验平台,3D打印技术在月壤利用方面已取得突破,可实现就地取材建造栖息地。

月球轨道空间望远镜阵列的部署将使人类对宇宙暗物质、暗能量的研究取得突破性进展,这种科学发现将反哺地球物理学与天文学的发展。

五、文明启示:地月关系对人类未来的昭示地月系统为人类文明提供了独特的时空坐标系。

月球周期作为最古老的天文历法,深刻影响了人类文化的形成。

从玛雅历法到中国农历,从伊斯兰历到犹太历,不同文明均将月球周期作为时间划分的基础。

这种天文历法不仅指导农业生产,更塑造了人类社会的宗教信仰与艺术创作。

月球作为地球的"太空实验室",为人类认知宇宙提供了天然平台。

月球无大气层的环境使天体观测不受大气湍流影响,阿波罗17号任务拍摄的"蓝色弹珠"照片改变了人类对地球的认知。

月球基地的建设将推动人类开展地外生存实验,这种经验积累对未来火星殖民具有直接参考价值。

地月关系揭示了文明发展的辩证法则。

月球对地球的潮汐作用既带来自然灾害,也创造了生态机遇;月球资源的开发既可能缓解地球资源危机,也可能引发新的地缘政治冲突。

这种双重性提示人类在追求科技进步的同时,必须建立可持续发展的伦理框架。

结语地球与月球的共生关系构成了宇宙中最精妙的协同进化范例。

月球作为地球的"时空标尺",通过引力作用塑造着地球的生态节律;作为"能量纽带",通过资源开发推动着地球的文明跃迁;作为"文明镜鉴",通过空间探索启示着人类的未来方向。

这种相辅相成的关系不仅体现了自然法则的精妙,更昭示着文明发展的辩证法则:在危机中孕育机遇,在限制中创造可能。

当我们仰望星空时,看到的不仅是两个天体的永恒舞蹈,更是宇宙智慧给予人类的最深刻启示。

驾驶火星探险车是怎样的体验:像是在骑马

重达3吨的SEV是NASA研发的新一代太空探险车,主要用于在类地星球上行驶,比如火星。

  对很多人来说,想要体验驾驶一辆超跑的感觉并不是特别难的事情。

但是并不是每个人都有机会去驾驶NASA(美国航空航天局)最新的SEV(太空探险车)。

  重达3吨的SEV是NASA研发的新一代太空探险车,宇宙战舰山本洋子,宇宙进化者系统,宇宙相亲网,宇宙飞船的速度,主要用于在类地星球上行驶,比如火星。

Business Insider的作者Jessica Orwig就体验了一次驾驶SEV的感觉。

整体来说,她觉得驾驶一辆并非用来在地球上行驶的交通工具,有一种脱离地球的体验。

  1,这次驾驶体验的场地在美国德州肯尼迪航天中心的Mars Yard(火星后院) 进行。

  2,这个地方之所以被叫做火星后院,是因为这里是按照火星表面的地貌来设计的,有小山以及各种障碍物。

  3,相比月球探险车,火星探险车要先进的多。

比如这辆车上有一个压力仓,里面有可供睡眠和洗漱的设施,可以让两名宇航员连续14天不用下车。

  4,另一个突破是,宇航员的航天服可以放火星探险车的后面,对探险车的内部也能起到保护作用,同时也方便宇航员穿着。

  5,因为宇航服里已经有增压处理,穿上宇航服就只要15分钟。

但如果从零开始准备的话,穿宇航服要几个小时。

  6,探险车还有另一个入口在侧面,这个入口可以和火星居所相连接,这样宇航员从居所里进入到探险车就不需要暴露在火星上了。

  7,尽管火星探险车看起来很笨重,但其实非常灵活。

所有12个轮子都是可以360度旋转的,这也意味着这辆车可以向任何方向形式,比如前进、后退、斜走或者平行移动(如果你觉得侧方停车很难,那这真是个很赞的功能),甚至可以原地旋转360度。

  8,这是火星探险车内部摄像头拍摄的画面,因为地面有很多障碍物,所以开这辆车像是在骑马,而不是开一辆特斯拉。

  9,这是一个平行移动的画面,被称为"螃蟹行走",这样可以把侧面入口和火星居所对接。

  10,因为火星上并没有汽修站,所以这辆火星探险车有12个轮子。

如果一个轮子爆胎,可以将其提升,用剩余的轮子继续行进。

  11,有12个轮子,又可以360度移动,你可能会认为这辆车操作起来会很复杂。

但事实正好相反。

这辆车的操作非常简单,它的操作器看起来像一辆卡车的档位杆。

  12,因为操作很方便,这样宇航员就有时间查看外部环境(比如前方开到了悬崖边缘),避免危险情况的发生。

  13,速度并不是这辆火星探险车追求的终极目标,所以你只能慢慢的开。

宇宙之匙,宇宙大灌篮,金宇宙,宇宙如何运行,宇宙夫夫,为什么要探索宇宙,它的最快时速为10公里,比月球探险车要慢3.5公里/小时。

但是它的配置能让这辆车驶离火星居所200公里的距离,之前到达月球的宇航员最大活动半径还不到10公里。

  14,这辆火星探险车还能成为一个避风港。

如果太阳有异常活动导致辐射上升,火星车能保证72小时内车里不受辐射影响。

  15,最后,我们再来看一眼电影《火星救援》里的火星探险车。

看起来和NASA的火星探险车很像,毕竟 NASA 也是这部电影的顾问之一。

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