【菜科解读】

　　土星在自己的光环中制造波动。

土星内部的振荡使这个气体巨人轻微晃动，这些运动反过来会在土星环上引起涟漪。

　　在《自然天文学》杂志接受的一项新研究中，两位加州理工学院的天文学家分析了这些波纹状的环，揭示了关于土星核心的新信息。

对于他们的研究中，他们使用的捕获旧数据美国宇航局的卡西尼号，即绕行带有环巨头13年才一头扎进了这颗行星的大气层，并在2017年解体航天器。

　　研究结果表明，这颗行星的核心并不是一个坚硬的岩石球，正如之前的一些理论所提出的那样，而是冰、岩石和金属流体的扩散汤——或者科学家们所说的“模糊”核心。

分析还显示，地核延伸到行星直径的60%，这使得它比以前估计的要大得多。

　　“我们像使用巨大的地震仪一样使用土星环来测量行星内部的振荡。

”共同作者、加州理工学院理论天体物理学助理教授吉姆富勒说。

　　“对土星波纹环的详细分析是一种非常优雅的地震学形式，可以推断土星核心的特征。

”加州理工学院地震实验室矿物物理学威廉 E.莱昂哈德教授詹妮弗杰克逊说。

　　该研究的主要作者是 Christopher Mankovich，他是在富勒小组工作的行星科学博士后研究员。

　　这些发现为土星模糊核心提供了迄今为止最好的证据，并与美国宇航局朱诺号任务的最新证据一致，这表明气态巨行星木星也可能有类似稀释的核心。

　　“模糊的核心就像污泥。

”曼科维奇解释说。

“当你向行星中心移动时，行星中的氢气和氦气逐渐与越来越多的冰和岩石混合。

这有点像地球海洋的一部分，随着你进入越来越深的层次，咸度会增加，从而形成稳定的结构。

”

　　土星的振荡可以在其环中产生波，因此环可以用作地震仪来研究土星内部的想法首先出现在 1990 年代早期 Mark Marley ，后来成为卡西尼成像团队的负责人。

2013 年，Matt Hedman 和 PD Nicholson（PhD ‘79）首次观察到这种现象，他们分析了卡西尼号采集的数据。

天文学家发现，土星的C环包含由土星引力场波动驱动的多个螺旋模式，这些模式不同于环中由与行星卫星的引力相互作用引起的其他波。

　　现在，曼科维奇和富勒已经分析了环中的波浪模式，以建立土星晃动内部的新模型。

　　“土星总是在颤抖，但它很微妙。

”曼科维奇说。

“这颗行星的表面每隔一到两个小时就会移动大约一米，就像一个缓慢荡漾的湖水。

”

　　研究人员说，观察到的引力涟漪表明，土星的深处内部虽然作为一个整体晃动，但由较重的物质沉入行星中部并停止与上方较轻的物质混合后形成的稳定层组成。

　　“为了使行星的引力场以这些特定频率振荡，内部必须是稳定的，而且只有当你进入行星中心时，冰和岩石的比例逐渐增加，这才有可能。

”富勒说。

　　他们的研究结果表明：土星核心的质量是整个地球的55倍，其中17个地球质量是冰和岩石，其余是氢和氦的流体。

　　Hedman 没有参与当前的研究，他说：“Christopher 和 Jim 能够证明一个特定的环特征提供了强有力的证据，证明土星的核心非常分散。

想到土星产生的所有其他环特征可能会告诉我们关于这颗行星的什么，我很兴奋。

”

　　此外，这些发现对当前的气态巨行星形成模型提出了挑战，这些模型认为岩石核首先形成，然后吸引大包气体。

如果研究表明行星的核心确实是模糊的，那么行星可能会在此过程中更早地吸收气体。

小行星对恐龙来说可能是坏消息，但对真菌来说却是好消息

二叠纪-三叠纪灭绝（2.52亿年前）后，全球范围内都有真菌大量繁殖的记录，但在恐龙灭绝后，只在新西兰的一个地点有记录。

美国巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学彭博公共卫生学院的研究人员Rosanna P.Baker和Arturo Casadevall想要调查这种后来的真菌爆发是否也是一种全球现象。

寻找古代孢子两人分析了从科罗拉多州和北达科他州保存良好的地质遗址采集的沉积样本。

他们考察了晚白垩纪、白垩纪-古近纪边界以及早古新世的材料。

为了提高发现古老真菌孢子的机会，贝克和卡萨德瓦尔采用了更温和、无酸性的制备技术，而非传统的处理方法，后者能去除脆弱或较小的孢子。

研究人员在他们调查的三个地点发现了真菌爆炸。

具体来说，他们报告称，在小行星撞击前大约3万到1万年，真菌大发已经开始。

他们认为这可能与现今印度地区德干陷阱火山大规模喷发期间的气候冷却有关。

那颗消灭恐龙的小行星可能引发了全球真菌大流行鲍林坑段有真菌刺。

（A）左侧的照片显示了岩石地层学，K/Pg边界由黄色虚线表示，与每个样品中真菌形态在总微化石计数中所占百分比的柱状图（右侧）对齐。

（B）三种真菌穗中最丰富的真菌形态类型的代表性图像。

研究作者在论文中写道：“晚白垩纪真菌繁殖事件与德干火山活动的时间关联表明，生态动荡发生在波利斯撞击前数万年，可能促成了白垩纪-古近纪灭绝事件。

”然后，小行星撞击后，真菌活动出现了更显著的激增。

“我们的结果证实了K/Pg边界出现真菌激增，支持了这一假设：这次大规模灭绝，就像标志着二叠纪末期的那次灭绝一样，随后是全球范围内真菌活动增加的时期。

”真菌盛宴科学家们认为，这两种真菌爆发的主要驱动力是大量死去的有机物积累。

首次花期，由于大量二氧化硫和灰烬喷射到大气中，导致的快速气候变化很可能扰乱了陆地植物生态系统。

作为自然的循环利用者，真菌会在突然大量死去的有机物中繁衍。

同样的过程将在小行星撞击后以更大尺度发生，该撞击使地球陷入全球撞击冬季，留下更多腐朽物质。

科幻或成现实：激光武器改变小行星飞行路线

该系统将利用激光束拦截并改变小行星的飞行路线。

左图为DE-STAR系统进行多种任务的示意图，包括小行星转向、成分分析、长距离航天器供能和推进等。

右图是激光束导致小行星气化的想象图。

　　左图为DE-STAR系统进行多种任务的示意图，包括小行星转向、成分分析、长距离航天器供能和推进等。

右图是激光束导致小行星气化的想象图。

　　新浪科技讯 北京时间3月4日消息，据英国《每日邮报》报道，科学家正在建造应对小行星撞击的终极武器——DE-STAR，即"靶向小行星及勘探的定向能量系统"(Directed Energy System for Targeting of Asteroids and exploRation)。

该系统将利用激光束拦截并改变小行星的飞行路线。

　　激光拦截小行星的概念已经提出了好多年，而近日一篇论文指出，这是阻止"近地天体"(NEOs)威胁地球的可行方案。

加州大学圣塔芭芭拉分校的物理学家菲利普·鲁宾(Philip Lubin)和加州理工州立大学的加里·休斯(Gary Hughes)教授是这一理论的提出者。

　　另一个较小规模的系统"DE-STARLITE"也在开发之中。

研究者希望该系统能与有潜在威胁的小行星"并肩"飞行，在一段相对较长的时间里使其飞行路线发生偏移。

　　研究者称，总体而言，这些技术目前已经可以实现，主要的挑战是如何建造一个足够规模、足够有效的DE-STAR系统。

　　在近期发表于《地球和行星天体物理学》(Earth and Planetary Astrophysics)期刊的论文中，作者之一、加州大学圣塔芭芭拉分校的Qicheng Zhang解释了激光如何使小行星移动，甚至使其气化的过程，从而避免地球受到撞击。

他表示，轨道行星防御系统将有可能使小行星加热到气化的程度。

　　当小行星开始喷出物质的时候，反作用力将会使它们离开现有的轨道。

据介绍，如果DE-STAR具有大约100米宽的激光阵列，那它就能使一颗320万公里之外、直径约100米的小行星偏离方向。

此外，另一个系统DE-STARLITE如果运行15年，便可以使一颗直径约300米的小行星偏移大约1.3万公里的距离。

研究者用激光将玄武岩加热至白热状态。

这一过程会改变物体的质量，并产生类似"火箭推进器"的效果，利用小行星本身作为推进动力。

在太空中，这一过程产生的能量足以改变小行星的运行路线。

　　研究者用激光将玄武岩加热至白热状态。

这一过程会改变物体的质量，并产生类似"火箭推进器"的效果，利用小行星本身作为推进动力。

在太空中，这一过程产生的能量足以改变小行星的运行路线。

另一个较小规模的系统"DE-STARLITE"也在开发之中。

研究者希望该系统能与有潜在威胁的小行星"并肩"飞行，在一段相对较长的时间里使其飞行路线发生偏移。

　　另一个较小规模的系统"DE-STARLITE"也在开发之中。

研究者希望该系统能与有潜在威胁的小行星"并肩"飞行，在一段相对较长的时间里使其飞行路线发生偏移。

　　就在去年，研究者在实验室中模拟了该系统工作的效果——尽管是在较小的尺度上。

他们利用玄武岩(已知的小行星成分类似)作为激光轰击的目标，使其加热至白热状态。

这一过程会改变物体的质量，并产生类似"火箭推进器"的效果，利用小行星本身作为推进动力。

在太空中，这一过程产生的能量足以改变小行星的运行路线。

　　"这里发生的过程称为升华或气化，能将固体或液体转化为气体，"研究者解释道，"这些气体形成了一缕云雾，也就是物质抛射，从而产生了反向的推动力，而这正是我们要测量的。

"他们利用磁场使玄武岩旋转，然后使激光固定在转动的相反方向上，以减缓旋转速率。

　　视频结果显示，玄武岩样品的旋转慢了下来，停住之后改变了方向，又重新旋转起来。

研究者表示，这一过程表明在太空中减缓小行星旋转并使其改变方向是可能的。

　　对此菲利普·鲁宾表示，对小行星旋转速度的操控提供了另一个重要的可能性：我们或许将有能力对小行星进行探索、捕获和矿产开采。

这些也正是美国航空航天局(NASA)的"小行星重定向任务"(Asteroid Redirect Mission)所制定的目标。

　　这项任务目前还处于理论研究阶段，其目标是探访一颗较大的近地小行星，在其表面采集岩石样品并送回地球。

有可能的话，可以将这颗小行星重定向到一个稳定的、围绕月球的轨道上。

　　"所有的小行星都会旋转；

问题在于绕着什么东西旋转，以及转动的速度有多快，"鲁宾解释道，"如果要在小行星上采矿，那它的旋转速度要足够慢，这样你才能捕获它。

我们的实验生动地揭示出，(激光系统)是使小行星停止转动或重定向的有效方法。

结果显示这项技术能非常好地运行。

" 玄武岩的成分与已知的小行星类似。

研究者利用磁场使玄武岩旋转，然后使激光固定在转动的相反方向上，以减缓旋转速率。

　　玄武岩的成分与已知的小行星类似。

研究者利用磁场使玄武岩旋转，然后使激光固定在转动的相反方向上，以减缓旋转速率。

玄武岩被放在一个扭力天平上，使其在受到激光轰击时保持稳定。

玄武岩被放在一个扭力天平上，使其在受到激光轰击时保持稳定。

　　除此之外，研究人员还在探索光子的推进力，这是该团队最新项目"星系探索定向推进"(Directed Energy Propulsion for Interstellar exploratioN，DEEP-IN)的关键所在。

DEEP-IN项目依赖于光子的推进力，即激光阵列所发出的光子能用于推动航天器飞行。

　　这意味着，未来的星际旅行中，小型宇宙飞船将有可能达到相对论性飞行——速度接近光速。

研究团队还测试了一个光子回收利用装置，能通过激光的反射来回收光子。

"我们在一定距离上设置了第二个反射镜，使光子能够在飞船的反射器上像乒乓球一样来回运动，"研究者Brashears说，"我们回收这些光子是为了达到推进力叠加的效果，使飞船能够飞行得更快。

到目前为止，通过一个简单的工序，我们已经可以达到5倍的放大效果，通过改进提高倍数是可能的。

" 　　这些研究具有非常广阔的前景，但要真正将其整合到航天器的飞行系统中，还涉及到许多非常复杂的问题，研究者还有很长的路要走。