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霍金获物理学巨奖 奖金300万美元
2012年12月12日
 


霍金于2007年参与“呕吐彗星”号的无重力体验。图片来源:NASA/Wikimedia


近日,忙于宇宙时空和黑洞研究的英国物理学家斯蒂芬霍金遇到了一个地球上的现实问题,如何花自己银行账户上突然增加的300万美元?诺贝尔物理学奖颁奖仪式惹人眼球,然而细数获奖者时却不难发现一些著名的物理学家却不在其列。比如建树丰富的黑洞理论提出者霍金始终与诺奖无缘。有人说这是霍金学术水平的“含金量”不够,也有人说那是因为诺奖里面也有“水货”。而今霍金终于获得了被誉为“世界上最奢侈的物理学奖”的尤里物理学奖,奖金300万美元,是诺奖的2.5倍。

 

巨额奖金8个人每人300万美元

 

根据英国《卫报》12月11日报道,位于纽约和日内瓦的基础物理学会11日宣布霍金等8位科学家获得2013年基础物理学奖。其中霍金和林埃文斯因其突出贡献被提前确认,其他6人要在2013年3月20日颁奖仪式前夕才会公布。每人奖金300万美元。

 

有趣的是,尽管与霍金的宇宙起源理论出发点相反,“上帝粒子”的研究者、负责设计建造大型强子对撞机的国际科学家小组领导人林埃文斯也同时获得该奖300万美元的奖励。他的获奖理由是对希格斯玻色子(也称“上帝粒子”)研究的突出贡献。科学家认为,希格斯玻色子就是将物质结合在一起的神秘因素。2012年7月,两支参与大型强子对撞机项目的研究小组报告称,他们发现有着“上帝粒子”之称的希格斯玻色子的确定性超过99%。为此哥伦比亚大学数学家彼得沃特说,许多人因为未得到检验或已经显示错误的研究而得到300万美元。

 

霍金回应不是为了奖金而研究

 

霍金在宇宙学上有巨大的贡献,特别是他提出的黑洞熵和黑洞蒸发理论,已经成为宇宙学的基本公式,为人类宇宙研究揭开了新篇章。由于这些贡献,霍金被公认为英国最伟大的科学巨人。但是由于霍金的黑洞理论很难用实验验证,霍金等理论物理学家始终与诺奖无缘。到目前为止,他的理论几乎没有一个被检验过。

 

在接受《卫报》书面采访时,霍金称很荣幸:“没有谁是为了奖金而研究,是发现新事物的喜悦吸引着我。然而获奖对于向公众传播物理学的魅力是重要的。”关于如何花这一大笔奖金,霍金还没有主意:“或许会帮助我女儿,给患孤独症的外孙买一栋度假小屋。”而同样获奖的林埃文斯的首要打算是买一台iPad。

 

>>背景

 

“尤里”PK“诺贝尔”

 

历史:

 

尤里物理学奖:2012年7月成立,旨在奖励全球范围内的杰出理论物理学家的奖项。

 

诺贝尔奖:1900年6月由诺贝尔基金会成立,并于1901年12月10日首次颁发诺贝尔奖。

 

奖金:

 

尤里物理学奖:300万美元(每位获奖者均可获得,不进行分摊)

 

诺贝尔奖:120万美元奖金(最多会分摊给三名获奖者)

 

授予对象:

 

尤里物理学奖:可授予理论尚未被数据支持的物理学家。在首次获奖的9位科学家中,有6人都从事与弦理论有关的研究。尤里说,他的用意是科学和华尔街的股票评级一样重要。因此,尤里奖的获奖者远比诺奖获奖者年轻。

 

诺贝尔物理学奖:只有当一项成果经历了彻底的测试和验证才会被认定为是突破性的进展,才有机会获得提名,有时往往与最初理论的发表相隔几十年。

 

>>人物

 

没修成物理学博士成了投资人

 

尤里·米尔纳最初为世人所知是他作为Facebook、Twitter等网络公司风险投资者的身份,他的投资基金估计有120亿美元,净资产10亿美元。

 

殊不知这位亿万富豪的心中有一个未完成的“物理梦”。尤里上世纪80年代在莫斯科国立大学主修理论物理学。不过,他最终放弃了俄罗斯科学院的物理学博士学位,转读MBA。为了鼓励那些为理论物理做出贡献的科学家们,使世人认识到理论物理的重要性,尤里今年7月31日建立了专门面向理论物理学的该奖项。获奖者由首次获该奖的9名基础物理学家组成的独立评选委员会评选。
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加拿大研发出量子隐形材料 已获美军支持
2012年12月12日













 

据台湾“中央社”12月11日消息,加拿大一家高科技公司研发出名为“量子隐形”的先进材料。这种技术可以用于军事,为士兵穿上“隐形军服”。

 

据报道,“量子隐形”材料制作成衣服,透过反射穿衣者身边的光波,可以使得穿着这种衣服的人达到“隐形”的效果。此技术更可用于军事上,让士兵像穿上“隐形军服”,还可以避过夜视镜。

 

该公司声称,这项新技术已经向美国和加拿大军方展示,而且获美国国防部的支持。
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嫦娥二号成功飞越小行星 最近相距3.2公里
2012年12月15日

 

12月15日,国防科工局传来我国深空探测新突破的佳音——嫦娥二号卫星在距离地球约700万公里外的深空,飞越“战神”小行星图塔蒂斯并进行探测。至此,嫦娥二号再拓展试验圆满成功,嫦娥二号工程完美收官。

 

2010年10月成功发射以来,从距地38万公里外的月球,到150万公里远的日地拉格朗日L2点,再到700万公里外的小行星……嫦娥二号不断刷新“中国高度”。

 

由“替补”到“先锋”

 

原本设计寿命仅半年的嫦娥二号卫星,已超期服役近两年,从备份星到先导星,从月球探测器到太阳系探测器,嫦娥二号华丽转身。

 

“嫦娥二号本是嫦娥一号的备份,我们原计划用它来弥补嫦娥一号任务的不足。”中国探月工程首任总指挥栾恩杰说。

 

2007年10月,嫦娥一号任务取得圆满成功。如何处置备份星成为探月工程领导小组着力研究的重点问题。2008年6月,国防科工局召开专题会议,反复研究论证后将嫦娥二号“升级”为嫦娥三号先导星,验证月球“软着陆”任务部分关键技术。

 

从“绕”起步、为“落”探路的嫦娥二号,由“替补”变身“先锋”。

 

2010年10月1日,肩负着全新历史使命的嫦娥二号划破苍穹,奔向月球。

 

2011年4月1日,设计寿命期满,既定的六大工程目标和四大科学探测任务圆满完成,星上剩余燃料充足,嫦娥二号的拓展试验随即展开。

 

2011年6月9日,嫦娥二号正式飞离月球,奔向150万公里远的日地拉格朗日L2点,开启了中国深空探测的新征程。2011年8月25日,嫦娥二号精确捕获L2点环绕轨道,标志着拓展试验圆满成功。

 

2012年6月1日,嫦娥二号受控变轨,进入飞往小行星的转移轨道。

 

2012年12月13日,嫦娥二号卫星成功受控飞抵距地球约700万公里远的深空。16时30分09秒,嫦娥二号与“战神”由远及近擦身而过,交会时星载监视相机对小行星进行了光学成像。

 

700万公里,新的“中国高度”诞生!

 

几多创新几多艰辛

 

“嫦娥”奔月难,奔向150万公里深空更难,飞往700万公里外的深空与行进中的小行星交会难上加难。嫦娥二号的再拓展之旅无疑是中国航天史上最远的一次跨越。这跨越背后,蕴藏着太多的创新与艰辛。

 

依据交会时间、交会星地距离、速度增量、小行星亮度等约束条件,在已知的60多万颗小行星中,“战神”图塔蒂斯小行星被确定为嫦娥二号拓展试验探测目标。这颗近地小行星因运行时与地球距离近,被美国航空航天局列入“潜在危险小行星名单”。

 

“战神”的轨道很难预测。科研人员集智攻关,组织地面应用系统及相关单位使用国内光学天文望远镜进行小行星测轨,提高了测量精度,推演出中国自己的图塔蒂斯小行星轨道,为交会飞行轨道设计提供了重要依据。

 

“向深空的每一步迈进都面临巨大挑战。距离越远信号衰减越厉害,测控难度越大。”嫦娥二号测控系统副总设计师周建亮说。

 

为确保对嫦娥二号进行有效测控,总装备部、中电集团、中科院通力合作加紧推进喀什米35和佳木斯66米两个大型深空测控站,以及上海65米甚长线射电干涉测量站研制建设。

 

原计划为嫦娥三号任务新建的上述三大站提前于今年10月投入使用,标志着我国深空测控网正式建成。嫦娥二号深空飞行,为我国深空测控站提供了空间测试和校验目标。

 

截至目前,嫦娥二号已超期服役20多个月。科学的规划、零窗口发射、精准的测控、创新的轨道设计,使卫星节省了大量燃料,确保了嫦娥二号的远征之旅能量充裕。

 

深空探索任重道远

 

嫦娥二号任务及拓展和再拓展试验的成功实施,圆满实现了对月球、日地拉格朗日L2点、小行星等多任务多目标的探测,创造了航天领域多项“第一”——

 

在国际上,我国开辟了奔月时间短、卫星燃料消耗少的直接奔月轨道,首次获得7米分辨率的全月球立体影像,首次实现从月球轨道出发飞赴日地拉格朗日L2点进行科学探测,首次实现对图塔蒂斯小行星近距离探测。

 

对内而言,我国首次实现对月球以远的太空进行探测,首次拥有了飞入行星际的探测器,首次突破并掌握了1千万公里远的轨道设计与控制技术,采用光学定轨形成了具有中国特色的图塔蒂斯小行星轨道。

 

以月球探测为起步的深空探测工程,集成了我国国防科技工业的高精尖技术成果。在迈向深空的征途上,科研人员实现了中国航天研发、制造、应用能力和水平的跃升。

 

在即将到来的2013年,国人期待着来自“嫦娥姐妹”的更多好消息——

 

飞越小行星后,嫦娥二号正向更远的深空飞行,明年1月有望突破1千万公里。

 

明年下半年,嫦娥三号将披挂“登月”,力争实现我国探测器地外天体着陆零的突破。
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嫦娥三号研制进展顺利 将实现在月球表面软着陆
2012年12月16日

 

据中国之声《新闻和报纸摘要》报道,我国嫦娥二号卫星实现人类首次对小行星近距离观测。嫦娥三号研制顺利,计划明年下半年在月球表面首次软着陆。

 

12月13日下午四点半,北京航天飞行控制中心大屏幕显示,嫦娥二号卫星顺利到达距离地面700万公里的名为“战神——图塔蒂斯”的小行星附近,在仅有3.2公里的地方成功相会,也就在这一两分钟内,星载监视相机完美的对“战神”进行了光学成像,中国探月工程总设计师吴伟仁自豪的说:

 

吴伟仁:这是我们国家第一次对深空进行探测,也是我们全人类第一次对小行星进行近距离观测,看清了它的真面目,所以在我们进入深空探测,对我们深空的轨道设计、轨道控制、轨道测量,我认为都上了一个新的台阶。

 

嫦娥二号卫星总设计师黄江川解释说,行星虽小,但能量可不小,这个“图塔蒂斯”正是在《对地球危害名录》上的小行星,也就是数十颗周期或非周期性的将光顾地球的小行星之一:

 

黄江川:像去年8月我记得一颗百米量级的小行星就从地月,是40万公里,中间穿过去了,真正砸到地球上,那要引起相当的灾难的,毁灭一个千万级的大城市没问题。

 

中国科学院院士、嫦娥二号、三号、五号总设计师顾问叶培建:

 

叶培建:如果我们今天能够绕着小行星飞行,飞跃它,将来我们进一步能够伴飞它,甚至能够附着它,粘上去,再有一定的动力,就有可能改变小行星的轨道。

 

事实上,嫦娥二号在完成既定任务后已经是超期服役,38万、150万、700万公里,它一次次刷新了中国高度。同时,在本次飞行任务中,它还对我国新建成的喀什66米和佳木斯35米两个深空站进行了标校试验。北京飞控中心总工程师周建亮介绍:

 

周建亮:按照现在的轨迹,预计明年1月6日,嫦娥二号有望突破1千万公里。

 

嫦娥二号电池耗尽后,嫦娥三号将正式接棒:

 

周建亮:目前计划是在明年下半年发射嫦娥三号,将把着陆器、巡视器送入月球轨道,在月球表面软着陆,开展巡视勘察。

 

探月工程一共三期,分为“绕、落、回”,探月三期则要在月球表面实现采样返回,而此后载人登月也将包括以上几个步骤:

 

周建亮:最终实现把航天员送到月球,然后安全返回地球。
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美GRAIL探测器将撞击月球搜寻水冰
2012年12月17日



月球轨道上的GRAIL探测器想象图,这对探测器分别被称为Ebb和Flow(意为“潮涨”和“潮落”)


想象图,位于距离地球100万英里处(L2平动点)的赫歇尔望远镜


北京时间12月12日消息,欧洲航天局(ESA)决定取消将退役的赫歇尔太空望远镜撞向月球的决定,而让其在太阳轨道上自生自灭。但月球并未因此逃脱被撞击的命运,完成任务之后的GRAIL探测器预计将于12月18日撞击月球。

 

赫歇尔太空望远镜原本预计于明年三月份耗尽所携带的冷却液氮,从而停止工作。处置该航天器的办法之一是让它撞向月球,就像2009年的LAROSS探测器一样。与那次撞击一样,赫歇尔望远镜也将把月球极地的物质扬起,与此同时,月球勘测轨道飞行器将对这些物质进行分析。如今撞击月球的任务落到了GRAIL探测器身上。

 

美国航空航天局(NASA)将在周五的简会上提供有关GRAIL探测器撞击的更多信息,而GRAIL(GRAIL为“重力恢复和内部结构实验室”的缩写)团队仍在继续模拟撞击的场景,并试图将撞击地点控制在月球勘测轨道飞行器的视场之内。这对探测器的燃料正逐渐耗尽,首席研究员玛利亚·朱伯(Maria Zuber)说,他们每天必须进行三次演习,以保证飞行器不自行撞向月球。今年早些时候,这对探测器已经从距月球55公里的主要工作轨道下降到了23公里处,而本周又降到了11公里高度,因此也获得了许多高分辨率的数据。

 

GRAIL探测器提供了有关月球内部结构的细节,精细程度前所未有。这对探测器在围绕月球运行的时候,互相通过无线电信号进行联络,调整彼此的距离。微小至每秒50纳米的距离变化都能够探测到。上周,GRAIL团队披露了他们获得最详细月球重力地图的过程,并证实月球的内壳在无数的撞击下几乎成为细粉状。当探测器撞向月球的时候,将为我们提供更多详细的信息,初步预计撞击将在北京时间12月18日凌晨3:28进行。

 

LCROSS探测器(月球陨坑观测和传感卫星)的撞击曾经证实,在月球南极永久阴影区的一个陨石坑中,存在有水冰和挥发物。此次GRAIL的撞击将检验这一观测结果。

 

本周,赫歇尔望远镜的团队在官网上称:“撞向月球是可行的选择,但成本高于将其置于日心轨道的选项。欧洲航天局决定无限期地将赫歇尔望远镜‘停放’在围绕太阳的轨道上。”

 

赫歇尔望远镜处在围绕L2平动点的轨道上,该轨道并不稳定,因而需要常规的“维护”。因此,当液氮耗尽之后,赫歇尔望远镜将被置于不需要维护的轨道上。这一方案较之让它撞击月球的成本更低。或许数百年之后,赫歇尔望远镜将不能维持在新的轨道上,也有人预计它可能会在某个时刻撞向地球。

 

对于担心GRAIL探测器会“伤害”月球的人来说,大可不必杞人忧天。只要看看过去发生过,而且还将持续下去的各种小行星和流星体的撞击,它们并不会对月球的运行轨道产生不良影响。

 

正如LCROSS主要研究者托尼·科拉普雷特(Tony Colaprete)所说,“我们对月球所做的一切,实际上每个月中都会自然发生4次,不管我们在不在那里。唯一的不同点是LCROSS瞄准了固定的位点,Cabeus陨石坑,”而物理定律决定了撞击的影响是微乎其微的。尽管半人马座火箭撞击月球所扬起的风化层物质重达350吨,但“撞击的影响比波音747飞机的飞行中,乘客眼睫毛掉到地板上所产生影响的百万分之一还要小。”科拉普雷特说道。两个GRAIL探测器的体积约为洗衣机大小,其影响与半人马座火箭比起来更加微不足道。
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美GRAIL探测器成功撞月
2012年12月18日



美国第一位进入太空的女性萨利·赖德,在撞击成功之后,美国宇航局宣布将此次撞击地点以她的名字命名。



这是一张高程图,图中红色表示地势较高,这座红色的山峰便是此次GRAIL探测器撞击的地点。


北京时间12月18日清晨消息,综合英国广播公司及美国宇航局网站报道,美国宇航局的GRAIL月球探测器(包括两颗卫星“潮起”和“潮落”),已经在美国东部时间17日17:28,北京时间18日清晨6:28在地面控制下按计划撞击月球,从而最终为该项目画上圆满的句号。

 

这两艘飞船在地面指令控制下撞向了月球靠近北极附近的一座2500米高的山峰。之所以策划此次撞击,目的是避免这两艘飞船在燃料耗尽后自行坠毁可能会破坏月面上的一些重要历史遗迹,如当年阿波罗探月的着陆点等等。

 

格林尼治时间17日22:30(北京时间18日清晨6:30左右),美国宇航局的深空探测网(DSN)确认这两颗卫星的信号已经失去,这意味着撞击已经发生,由于撞击发生在阴影区,因此地面无法监测到闪光现象。在撞击成功之后,美国宇航局随即宣布将此次撞击的地点命名为萨利·赖德(Sally Ride),这是今年年初去世的美国历史上首位女宇航员。

 

GRAIL探测项目由两颗相同的卫星组成阵列开展探测工作,它们发回了大量有价值的信息。这颗探测器获得了迄今为止精度最高的月球重力场数据,这些数据将帮助科学家们解开许多有关这颗星球悬而未决的重要问题。GRAIL探测器的正式名称是“重力恢复和内部实验室”,它已经于今天清晨撞击了月球靠近北极的一座山峰,两颗卫星的撞击间隔大约为30秒。

 

这座山峰大约位于月面北纬75度,靠近戈德施密特陨击坑,当撞击发生时这里正处于阴影区。由于GRAIL探测器的两颗卫星都非常小,体积仅仅相当于一台家用洗衣机大小,而且燃料箱已经清空,因此科学家们预计此次撞击将无法产生从地球上可以被观测到的闪光现象。

 

不过由于另外一艘美国宇航局的飞船:月球勘测轨道器(LRO)正在月球轨道运行。如果运气足够好的话,月球勘测轨道器的紫外成像仪是有可能捕捉到由于此次撞击而被溅射出来的挥发性物质的。

 

此次任务期间,GRAIL探测器得到了精度超越历史上任何其它探测项目的月球全球重力场数据,使得目前月球的重力场测量精度甚至超过了地球。月球上显示出的这种重力场局地差异是由于月球内部的质量分布不均造成的。明显的案例可以从月球的表面上看得到:巨大的山系和深邃的撞击坑到处都是,而月球内部的物质分布也显示出明显的不均一性。

 

尽管目前为止来自本次探测项目的科学数据绝大部分还需要进行分析,不过仅就目前已经获得的一些初步分析结果来看,研究人员们已经取得了一些重要的成果。GRAIL项目首席科学家,美国麻省理工学院的玛丽娅·祖玻尔(Maria Zuber)教授表示:“我们取得的其中一项重要发现便是,我们意识到月壳的厚度远小于我们此前的估算。另外,我们发现月面上的一些大型撞击盆地的挖掘深度很大,甚至可能已经抵达了月幔层。这些发现对于我们研究月球以及地球的物质组成是非常有帮助的,因为我们认为地球的地幔区域物质组成成分应当是和月幔层相似的。”

 

探测的结果也显示月球最外层物质的孔隙密度也可能远大于人们此前的估算。这些密布的裂隙和疏松空隙都是月球在其最初形成后的数十亿年间遭受的严重撞击的见证。除此之外,GRAIL还在浅月表下方探测到疑似岩浆填充的裂隙系统的存在。这些可能是近月表的岩墙系统,其长度均绵延数百公里,其基部似乎深入月表地下,专家们认为这可能代表了月球在其早期高温膨胀过程中留下的痕迹,在那之后月球逐渐降温并收缩。

 

GRAIL探测器的数据对于研究月球起源将产生关键性影响。目前主流的认识是认为在数十亿年前地球遭受了一次严重的撞击,此次撞击溅射出的大量物质逐渐冷凝后形成了今天我们所看到的月球。

 

一些科学家甚至还曾提出这样的理论,认为在地球历史早期曾经存在两个月球。不过看起来此次GRAIL探测器获得的数据可能并不支持这样的看法。祖玻尔教授表示:“我们一直在搜寻第二颗月球存在的线索,但是在月球的内部机构方面我们没有发现任何与之相关的证据。”她说:“当然这一点本身到目前为止还并不能完全否定这种看法。我们还需要进一步审视更多细节。”
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土卫六发现迷你版尼罗河:长达400公里
2012年12月18日



美国宇航局的“卡西尼”号飞船在土卫六“泰坦”上发现迷你版尼罗河。


北京时间12月17日消息,据美国探索频道报道,美国宇航局的“卡西尼”号飞船在土卫六“泰坦”上发现迷你版尼罗河。这条河流从源头到流入一个巨大海洋的长度达到400公里,是迄今为止发现并拍摄高分辨率照片的最长地外河流。“泰坦”是土星的最大卫星。

 

借助“卡西尼”号的雷达成像设备,科学家发现了这条河流,蜿蜒穿过暗淡而平滑的地表。这一发现再度证明土卫六上存在液体。此前,科学家就发现土卫六上存在巨大海洋,是太阳系内除了地球外唯一一颗地表存在液体循环的天体。然而,土卫六的厚厚大气层温度极低,意味着液态水可能无法流动。“泰坦”上的液体可能由碳氢化合物构成,例如甲烷和乙烷。

 

根据“卡西尼”号的观测发现,“泰坦”上的河流系统不仅流动,同时还存在“断线”现象,说明“泰坦”上的岩床存在裂缝。“卡西尼”号雷达项目组成员、杨百翰大学的贾尼-拉德巴弗表示:“虽然存在一些较短的区域性曲流,但这个河谷相对比较直,说明至少穿过一个断层,与流入‘泰坦’同一海洋南部的其他大型河流类似。这些断层——‘泰坦’岩床的裂缝——可能并不意味着板块构造与地球类似,但仍会形成盆地,本身也可能形成巨大的海洋。”

 

“泰坦”上发现巨大河流系统可能是一种“不可避免”。“卡西尼”号此前证实“泰坦”上存在大量液体,包括南半球由液态乙烷构成的湖泊“安大略-拉库斯湖”。此外,“卡西尼”号还探测到“泰坦”大气中存在降雨现象,说明这颗卫星不仅存在水文循环(赋予地球雨水、河流和海洋),同时存在甲烷循环。

 

很难想象,如果亲自登上“泰坦”并站在这个河流系统附近,我们将看到怎样的景象。根据“卡西尼”号的雷达观测,“泰坦”上的河流拥有很多我们熟悉的特征,例如曲流和河槽。“泰坦”是一个复杂而令人着迷的小世界,拥有复杂的生命起源前的化学特性。2005年,“惠更斯”号探测器登陆“泰坦”。在此之后,科学家还没有制定任何针对“泰坦”地表的实地考察任务。

 

“泰坦”可能包裹着一层冰冷的高压大气层,导致我们的机器人很难对其进行勘察,但不可否认的是,这颗卫星拥有大量支持生命产生的存在的化学特征。如果孕育出生命,它们可能不会像地球上的生命一样依赖于水,而是依赖液态甲烷和乙烷。我们现在要做的就是静待“卡西尼”号为我们找到答案。顺便提一句,尼罗河长6650公里。
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北大西洋涛动影响青藏高原夏季降水
2012年12月18日



青藏高原夏季降水REOF分解后的第一旋转特征向量场(REOF1)(a)、第二旋转特征向量场(REOF2)(b)、


第三旋转特征向量场(REOF3)(c),图中阴影部分为信度达到99%的降水异常区域



高原南北区夏季降水及NAOI变化



 
夏季(6-8月)平均沿95°E经向环流圈(单位:m·s-1


 
降水是青藏高原上水分循环最重要的因素,它的多寡不仅直接决定着长江、黄河上游的径流,而且对当地的生态景观和生态系统变化起决定性作用。

 

西风带和季风是影响青藏高原气候最主要的两大环流系统,这两大环流相互作用,通过环流调整影响青藏高原降水的变化,西风带和季风的强弱变化直接控制其各自影响的范围。影响西风带强弱变化的一个重要因素是北大西洋地区的气压场,而大西洋地区大气活动的主要模态是冰岛低压与亚速尔高压之间气压变化的反相关现象,这一现象被称为北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)。

 

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所科研人员利用青藏高原中东部1961-2004年60个气象台站夏季(6月-8月)降水资料,通过旋转经验正交函数分解发现青藏高原夏季降水存在南北反向变化的空间模态,分析表明这种变化模态与北大西洋涛动(NAO)密切相关。利用NCEP/NCAR再分析资料进行环流场分析,研究了NAO对青藏高原这种降水空间变化模态的影响机制。结果显示:强NAO年份时,高原北部水汽输送通量强度增强,水汽辐合增强,而高原南部水汽输送通量强度减弱,此时高原切变线位置明显偏北,正是在这种水汽输送和环流形式配置下使得高原北部降水偏多而高原南部降水偏少;在弱NAO年份,上述情况基本相反。

 

本研究项目受到国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2010CB951703)、国家自然科学基金项目(40971290)、中国科学院西部之光项目(O928701001)共同资助;研究成果发表于《冰川冻土》。
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美科学家发现细胞分裂新形式
2012年12月19日



 

据物理学家组织网12月18日(北京时间)报道,美国威斯康辛大学卡邦癌症中心发现了一种人类细胞分裂的新形式,并称之为“核分裂”(klerokinesis)。这种新分裂形式是一种对错误细胞分裂的天然补救机制,能预防某些细胞步入“癌”途。他们在12月17日于旧金山召开的美国细胞生物学协会年会上报告了这一发现。

 

正常细胞分裂每次都是一个母细胞变成两个子细胞。细胞先按照原有成分复制出一套完全一样的副本,包括细胞核中的DNA染色体;然后进入有丝分裂阶段,将这两套完全一样的成分朝相反方向分开,此时它们还在同一个细胞内;最后是胞质分裂,一个细胞分成两个子细胞,时间恰好在有丝分裂结束时。

 

一个世纪前,德国生物学家西奥多·博韦里通过海胆卵实验提出假说,错误分裂会导致细胞染色体倍数异常和细胞不受遏制地生长,这就是癌症。在癌细胞的细胞核中,染色体常常会在分裂过程中形成不止两套而是多套,约14%的乳腺癌和35%的胰腺癌细胞会有3套或更多染色体,没有多余染色体的癌细胞则含有错误染色体。

 

研究小组给人类细胞复制出了多倍染色体,以模拟癌症。他们用一种常规化学物质阻止了胞质分裂,结果发现分裂并未显出异常,子细胞在大部分情况下看起来都很正常,这和博韦里假设相悖。

 

他们进一步观察了人类细胞是怎样恢复正常染色体倍数的。该校医学与公共卫生学院医学部血液—肿瘤学副教授、主管研究员马克·博卡德说:“我们从一个细胞变成两个核开始观察,吃惊地发现细胞没经过有丝分裂,而是直接由一个细胞变成了两个细胞。”每个新细胞都遗传了一个完整无缺的细胞核,包含一套完整染色体。分裂发生的时间出乎预料,是在延迟生长阶段,而不是在有丝分裂结束时。他们还做了大量额外实验,以确定这种分裂和正常的细胞分裂形式“胞质分裂”不同。

 

他们还发现,有90%的子细胞恢复为正常的配对染色体。博卡德认为,在一个生物经过的所有细胞分裂周期中,每次的胞质分裂偶尔也会失败。这种新分裂是一种补救机制,让细胞能从故障中恢复正常。

 

“如果我们能促进这种新形式的细胞分裂,就可能预防某些癌症的发展。”博卡德说,他希望能把这一数字提高到99%。现在他们的目标是为有多倍染色体的乳腺癌患者开发出新的治疗方案。
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收到,受到影响!
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《自然》杂志评出2012年度图片
2012年12月21日


 
《自然》杂志在12月20日的年度回顾专刊中,评选出了11张年度图片,分别如下:

 

1. 今年北极海冰面积打破最低纪录


2. 活体斑马鱼的血-脑屏障
 

 


 
3. 美国6月发生的一场龙卷风
 

 


 
4. 8月31日太阳表面等离子体喷射画面
 

 


 
5. 8月6日,美国“好奇号”登陆火星
 

 


 
6. 俄罗斯白海岸发现的沙蚕属新种
 

 


 
7. 黑獒蝙蝠的胚胎
 

 


 
8. 头盔星云“雷神”
 

 


 
9. 咖啡的晶体形状
 

 


 
10. 奥地利高空跳伞运动员Felix Baumgartner在39千米高空跳下


11. 新种蜥蜴16mm,够小吧!

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《科学》公布2012年度十大科学突破
2012年12月21日



中国大亚湾反应堆中微子实验

 

美国《科学》杂志12月20日公布了本年度10大科学突破(《科学》相关报道),科学家在难以捉摸的希格斯玻色子亚原子粒子研究领域取得的成果被评为2012年最重要的科学发现。40多年前,科学家假定了希格斯玻色子的存在,它是解释其他基本粒子(诸如电子和夸克等)如何获取其质量的关键。

 

1.希格斯玻色子

 

7月4日,科学家宣布找到了希格斯玻色子存在的证据,从而完成了粒子物理标准模型。该模型解释了粒子如何通过电磁力、弱核力和强核力相互作用以组成宇宙中的物质。然而,在今年之前,科学家无法解释这些基本粒子如何获得它们的质量。

 

《科学》新闻记者艾德里安表示,物理学家假设空间由与电场类似的“希格斯场”所填充。粒子与“希格斯场”相互作用以获取能量以及质量。“希格斯场”是由分布在真空中的希格斯玻色子组成,物理学家现在将它们从真空中轰出并进入短暂的存在状态。

 

但是,观察到希格斯玻色子可谓来之不易甚或代价不菲。在瑞士日内瓦附近的粒子物理实验室中,与造价高达55亿美元的原子加速器相伴的数千名研究人员借助两台巨型粒子探测器(ATLAS和CMS)发现了盼望已久的玻色子。

 

除希格斯玻色子的发现外,《科学》杂志及其发行机构美国科促会确认的本年度其他9项具有开创性的科学成就如下:

 

2.丹尼索瓦人基因组

 

一种将特定分子绑定在DNA(脱氧核糖核酸)单链上的新技术帮助研究人员仅用一块远古人的小指骨碎片,就完成丹尼索瓦人完整的基因组测序。该基因组序列让研究人员能够将丹尼索瓦人——这是与尼安德特人密切相关的古老人类——与现代人进行比较。研究显示,该指骨属于生活在7.4万年至8.2万年之间的一个眼睛、毛发和皮肤均为棕色的女孩,她死于西伯利亚。

 

3.让干细胞形成卵子

 

日本研究人员证实,小鼠的胚胎干细胞可被诱导成为具有生育能力的卵细胞。在研究中,他们让实验室中受精的细胞在代孕母体发育并产下小鼠幼仔。这种方法要求发育中的卵子在雌性小鼠体内存留一段时间。虽然这没有达到科学家追求的完全在实验室中得到卵细胞的终极目标,但是它为研究基因和其他影响生育力和卵细胞发育的因素提供了强有力的工具。

 

4.好奇号的着陆系统

 

尽管无法在火星条件下测试其探测器所有的着陆系统,但在加州帕萨迪纳美国宇航局喷气动力实验室里承担探索火星使命的工程师们仍安全并准确地将好奇号探测车抵达火星表面。这个3.3吨的飞行器因过重而无法以传统的方式登陆,为此该团队从起重机和直升飞机那里得到灵感,创建了“空中起重机”着陆系统,它将带轮的好奇号吊挂在3根线缆的末端让其着落。这一完美无暇的着陆让设计人员再次获得了信心,宇航局希望未来在已有的探测车附近让第二辆探测车着陆,并将第一辆探测车取得的样本收集起来送回地球。

 

5.X射线激光解开蛋白质的结构

 

研究人员用一种比传统的同步加速辐射源亮10亿倍的X射线激光确认了布氏锥虫所需的一种酶的结钩,这种寄生虫是引起非洲昏睡病的原因。新的研究进展证明了X射线激光解密蛋白质的潜力,而这是传统的X射线源所无法做到的。

 

6.基因组的精密工程

 

通常,人们无法确定对高级生物的DNA进行修改和删除的最终结果。然而,在2012年,名为“转录激活子样效应因子核酸酶”(TALENs)的工具赋予研究人员改变或关闭斑马鱼、蟾蜍、牲畜及其他动物甚至病人的细胞中特定基因的能力。这种技术以及其他新兴的技术与已有的基因靶向技术一样廉价和有效,同时它能让研究人员在健康人和病人中确认基因及变异的特定作用。

 

7.马约拉纳费米子

 

人们有关马约拉纳费米子是否存在的问题的争论已有70多年,该粒子会作为它们自己的反物质并湮灭它们自己。今年,由荷兰物理学家和化学家组成的研究小组首次提出了马约拉纳费米子以准粒子形式存在的可靠证据,它们是相互作为的电子群,其行为像单个粒子。该发现促使人们努力将马约拉纳费米子结合到量子计算中,因为科学家们认为由这些神秘粒子组成的“量子比特”与目前数字计算机中所拥有的比特相比,能够更有效率地存储和处理数据。

 

8.ENCODE项目

 

今年,超过30篇文章报道的一项长达10年的研究显示,人类基因组比研究人员曾经认为的更具“功能”。尽管只有2%的基因组会为实际蛋白编码,但“DNA元素百科全书”(ENCODE)研究项目表明,基因组的大约80%是有活性的,可帮助开启或关闭基因。这些新的细节有望帮助研究人员理解基因受到控制的途径,以及澄清某些疾病的遗传学风险因子。

 

9.大脑/机器界面

 

曾经用大脑神经记录移动电脑荧幕上光标的同一个研究团队在2012年向人们展示,瘫痪的病人能够用他们的思想来移动一个机械臂并从事复杂的三维运动。该技术虽然仍处于试验阶段且极端昂贵,但科学家希望更先进的计算程序可改善这种神经性假体以帮助因中风、脊髓损伤及其他疾病导致瘫痪的病人。

 

10.中微子混合角

 

数百名在中国大亚湾反应堆中微子实验中工作的研究人员报告了一个模型的最后的未知参数,该模型描述了被称作中微子的这种难以捉摸的粒子在以接近光速穿行时,如何从一种类型或“特色”变形为另一种类型。这些结果显示,中微子和反中微子可能会以不同的方式改变其特色,并提示中微子物理可能有朝一日帮助研究人员解释为什么宇宙含有如此多的物质及如此少的反物质。如果物理学家无法发现超越希格斯玻色子的新粒子,那么中微子物理可能会代表粒子物理学的未来。
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我国天文学家新近发现三颗超新星
2012年12月25日

 

本报讯(记者张巧玲)近日,中科院国家天文台副研究员张天萌、BATC组首席研究员周旭与清华大学博士生陈俊丞、教授王晓峰合作,发现了3颗超新星。

 

据张天萌介绍,清华大学与中科院国家天文台兴隆基地、BATC课题组成功地联合申请了2012年度国家自然科学基金委—中国科学院天文联合基金重点项目“基于国内观测设备的超新星大视场巡天及相关问题研究”。该项目利用国家天文台兴隆观测基地的60/90厘米施密特望远镜,开展超新星巡天计划,以期在3至4年时间内发现一定数量的各类处于爆发极早期的超新星。

 

该巡天计划已于今年10月正式开展,目前已发现3颗超新星和1颗新星。超新星2012hg是该项目发现的第一颗超新星。11月30日晚发现一颗新星。12月7日晚又发现两颗超新星候选体,在丽江高美古2.4米望远镜帮助下已获得光谱证认,其中一颗已经命名为超新星2012hm,另外一颗红移达到0.08,编号为2012hq。此两颗超新星都是Ia型超新星,并在光度达到极大前就被发现。

 

该巡天计划将从2012年开展到2015年,“我们预期每年能发现30到50颗超新星,之后还要进行后续的跟踪观测。”张天萌说。
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地球生物多样性图谱百余年来首次更新
2012年12月25日



地球生命生物多样性更新图谱



华莱士在1876年绘制的原图


一张展现地球生命的生物多样性的图谱在经历了一个多世纪后得到了更新。由博物学家艾尔弗雷德·拉塞尔·华莱士在1876年绘制的原图是描绘世界各大陆生命进化的无数种方式的首次尝试。

 

如今,现代科技的进步和两万多个物种的数据让科学家可以以详细得多的方式记录生物多样性。《科学》周刊在网上发表的这张新图表明自然界分成11个生物地理大区,并展示了它们是如何相互联系的。(《科学》文章

 

所有已知的哺乳动物、鸟类和两栖动物———共两万多个物种———的进化信息和地理信息被结合了起来。一个由15名国际研究人员组成的团队花费了20年的时间来编辑这些数据。

 

该研究的主要科学家、来自丹麦哥本哈根大学宏观生态学、进化与气候中心的本·霍尔特博士说:“我们的研究是对自然科学领域最基本的图谱之一所做的迟了很久的更新。我们终于能根据成千上万种脊椎动物极为详细的信息对自然界做概括性描述,这在华莱士做出尝试以来尚属首次。”

 

共同作者、加拿大麦基尔大学的让-菲利普·莱萨尔说:“这张图为今后的生态和进化研究提供了重要的原始信息。考虑到持续不断的生物多样性灾难和全球环境变化,它在环境保护方面也有重大意义。环保规划者一直根据在特定地方发现的物种的独特性来确定重点地区,现在我们可以根据成百上千万年的进化历史来界定保护重点。”

 

宏观生态学、进化与气候中心主任卡斯滕·拉贝克说,这张图对自然界所做的全面描述或许会成为“基础生物学的基石”。
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研究发现第三种磁性:将改变数据存储方式
2012年12月25日



    麻省理工学院的物理学家在实验室合成的herbertsmithite纯晶体。这种物质拥有一种新物质态,也就是第三种磁性状态。这个晶体长7毫米,重0.2克,历时10个月合成


北京时间12月25日消息,据国外媒体报道,美国麻省理工学院的研究人员发现了一种新物质,拥有第三种磁性状态。他们表示这种新物质将改变电脑的数据存储方式。麻省理工学院的物理学教授李杨(Young Lee,音译)指出:“我们发现了第三种基本磁态。”

 

英国《自然》杂志报道称,麻省理工学院的研究证明存在这种被称之为“液态自旋量子”的新物质。液态自旋量子是一种固态晶体,但它的磁态却呈液态。与其他两种磁性不同,液态自旋量子的单个粒子磁性取向始终处于变化之中,与真正液体中的分子运动类似。李杨表示这种物质内部没有静态磁性取向。他说:“但粒子之间存在强烈的相互作用,由于量子效应,它们不会固定在某个地方。”

 

李杨指出这种怪异的状态很难进行测量或者说很难证实它的存在。这是迄今为止得出的最具有说服力的实验数据,证明存在这种现象。“过去,这种现象只存在于理论家的模型中,现在,我们在现实的物理系统内发现这种现象。”

 

所谓的铁磁性是指磁铁或者指南针的简单磁性。几百年前,人们就已经发现这种现象。反铁磁性是现代电脑硬盘读头的基础,预测这种现象让路易斯-奈耳在1970年获得诺贝尔物理学奖,发现这种现象则让麻省理工学院的名誉教授克利福德-沙尔在1994年斩获诺奖。反铁磁性是指金属或者合金的离子磁场相互抵消。无论是哪一种情况,它们只有温度冷却到一个确定温度之后才能具有磁性。

 

1987年,著名理论学家菲利普-安德森首次提出存在第三种磁态。李杨表示安德森认为这种状态可能与高温超导体有关。“自此之后,物理学家便希望制造出这种磁态。过去几年,我们才在这一研究领域取得进展。”液态自旋量子本身是一种被称之为“herbertsmithite”的矿物晶体,以矿物学家赫伯特-史密斯(Herbert Smith)的名字命名。1972年,史密斯在智利发现了这种矿物。

 

2011年,李杨和同事首次合成这种物质的一个大尺寸纯晶体,整个过程历时10个月。随后,他们一直对这种晶体的性质进行细致研究。绝大多数物质都拥有不连续的量子态,量子态的改变用整数表达,相比之下,液态自旋量子表现出碎片式的量子态。研究人员发现这种被称之为“自旋振子”的量子态能够形成一个连续体。他们在发表于《自然》杂志上的论文中将这一观测发现描述为“引人注目的第一次”。

 

李杨表示:“这项研究成果是物理学家和化学家等学科的科学家共同努力的结晶。你需要合成这种物质而后利用先进物理学技术进行研究。理论学家对我们的这项研究起到了重要作用。”李杨指出可能需要很长时间才能让这种非常基础的研究转化成实际应用。

 

麻省理工学院的研究成果有助于改进数据存储或者通讯,可能的方式是利用一种被称之为“远距离缠结”的怪异量子现象。远距离缠结是指两个相隔很远的粒子能够同时影响彼此的状态。此外,这一研究成果也有助于研发高温超导体,让这一领域取得新进展。李杨说:“我们需要进一步了解这种现象。目前还没有任何理论能够描述我们观测到的现象。”美国哈佛大学物理学教授苏比尔-萨奇德夫表示:“这是一个重大研究发现,为研究多主体系统内的量子缠结打开了一扇窗。”
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火星发现粘土矿物:或曾存中性水环境
2012年12月25日



    这张照片是由机遇号的前部避险相机(Hazcam)拍摄的,所展示的是机遇号的机械臂伸展开的情景,此时它正在对一块名为“Onaping”的目标岩石展开考察。这里是奋进号陨坑西部边缘,图像的拍摄时间是2012年12月16日


北京时间12月25日消息,据国外媒体报道,美国宇航局长寿的机遇号火星车近日在火星上发现一处含有水成矿物的地点,这处地点的含水历史可能要远比科学家们此前的设想更加丰富。

 

该项最新研究所追踪的是由在火星运行的轨道器所探测到的矿物成分。轨道观测显示在机遇号所在的“奋进”陨石坑内部分布有多种粘土矿物成分。机遇号此前经过1000多天,长途跋涉超过13英里(约合20.9公里)才抵达这里。在地球上,粘土矿物的形成一般需要有水的参与。

 

机遇号和它的姊妹火星车勇气号于2004年先后着陆在火星上展开找水之旅,后者目前已经停止工作。不过在这两辆火星车漫长的工作期间,两者都发现了清晰的证据证明在火星地质历史上曾经拥有丰富的水。不过当时存在的水环境可能是偏酸性的,有点像是蓄电池酸液,这种环境对生命的生存并不友好。

 

然而美国康奈尔大学科学家,火星车项目首席科学家史蒂夫·斯奎尔斯本月在旧金山美国地球物理学年会上表示,粘土的发现表明了另外一种不同环境的存在,其指示的是一种更接近中性的水环境。中性的水环境让人想到我们日常饮用的水。

 

如果机遇号还能继续坚持工作,那么科学家们将会发现他们进入了一片富饶的发现之地。机遇号原本的设计寿命是90天,但是它的实际寿命已经远远超过了当初的设计。正在火星轨道运行的美国宇航局火星勘测轨道器(MRO)搭载的CRISM相机获取的数据显示在奋进号陨坑周围和内部含有比原先认为的更为丰富的粘土矿物。

 

乔治亚工学院助理教授,行星科学家詹姆斯·沃利(James Wray)表示:“如果机遇号能够找到一份样本并对其开展进一步的详细考察,我们将有机会确定这块岩石是如何形成的,比如说它是形成于水深较大的湖泊中,较浅的池塘,抑或是火山成因。”

 

科学家们现在希望最新加入探测队伍的好奇号火星车将能为我们提供有关粘土矿物的更进一步的信息。好奇号于今年8月6日降落在火星上的一个巨大的陨坑内部,它的着陆地附近有一座3英里(约合4800米)高的高山,观测显示这座山的山麓地区堆积着大量沉积物。

 

和机遇号不同的是,好奇号搭载了一整套复杂的车载化学分析设备,可以用于对岩石和土壤样本开展分析工作。对于机遇号来说,问题还不仅仅是携带的设备比较少而已,它还有两台车载设备已经停止工作。有关这项发现的论文已经发表在近期出版的《地球物理学研究通报》上。
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科学家完成棉花基因组测序
2012年12月27日

 

来自8个国家的70名科学家共同参与的国际合作项目——棉花基因组测序近日完成。12月20日,该项研究的学术文章《棉花基因组的多倍化及纤维的发育》发表在英国《自然》杂志上。据悉,由河北联合大学生命科学学院院长王希胤领衔的团队从2010年开始参与该项目,主要负责比较基因组学的研究工作。

 

该文章推测称,项目的完成将推动棉花相关经济的规模化发展,世界棉田的种植面积将突破3290万公顷,棉花产量预计达到2490万吨,世界棉花贸易总量将达到近400亿美元。

 

王希胤介绍说,该研究有三个重大发现:一是发现棉花有一个多倍体的祖先物种;二是发现这个祖先物种很可能是在6500万年前造成恐龙灭绝的大绝灭事件中产生的;三是发现不同棉花基因组间在四倍体棉花中的大规模基因置换现象。另外,项目组还深入研究了与棉花纤维发育相关的基因的功能。“基因组测序的完成,对于棉花生物学研究是一个里程碑式的工作,意味着可以在一个崭新的平台上,更深入地研究棉花品质优化和产量提高的问题。”

 

王希胤告诉记者,下一步课题组将把与棉花纤维产量、品质相关的基因找出来,通过杂交等技术实现基因改良,培育棉花新品种,再到大田生产,推动棉花经济发展。

 

据介绍,中国是世界上最大的棉花生产大国和用棉国,但近年来受病毒影响造成棉花减产。基因组测序取得的全部基因信息,有助于提高棉花等农作物的产量和品质。(
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知识爆炸的年代 我们不能堆砌知识 而是要善于找到知识并且利用和学习他们
春波老师辛苦了 但是论坛不应该是知识堆砌的仓库 这个留给度娘去做吧
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俄罗斯幼童-25℃雪地中冲凉水澡
2012年12月28日











 

当地时间12月26日,俄罗斯西伯利亚地区温度已经降至零下25摄氏度,当地的一所幼儿园的老师却带领仅着泳衣的幼童来到雪地里冲洗凉水澡。据在该幼儿园工作的称,这不是对学生的惩罚行为,学生的参与完全是自愿的,学生的父母也有权利选择让孩子退出该活动。据悉,该项活动已经举行了数月,孩子抵御病毒的能力明显增强,他们也因此变得更加强壮。
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探测器拍火星大型陨坑霜封壮观景象
2012年12月28日



    欧洲航天局“火星快车”探测器的高分辨率立体照相机拍摄了一组精彩照片,展现火星瑞腾山脉地区(Charitum Montes)被霜覆盖的陨坑。一幅电脑生成的图像,展示了火星瑞腾山脉地区一大型陨坑的壮丽景象。这个陨坑直径50公里,内部存在大量小沙丘。



    瑞腾山脉的彩色俯视图,展示了火星表面不可思议的撞击坑。这些陨坑给人一种冬天里的感觉,似乎这颗红色星球也要过一次圣诞节。瑞腾山脉靠近美国宇航局“好奇”号火星车登陆地盖尔陨坑,存在季节性“二氧化碳霜”。



    瑞腾山脉的照片由欧洲航天局“火星快车”探测器的高分辨率立体照相机拍摄。这台照相机能够拍摄惊人的3D照片,揭示火星的壮观地貌。这一地区由大量崎岖的山脉的构成,借助于大型望远镜,地球上的天文爱好者能够观察到瑞腾山脉。



    瑞腾山脉连绵1000公里,环绕阿尔及尔撞击盆地的最南端,拥有大量陨坑。阿尔及尔撞击盆地是迄今为止在火星上发现的第二大撞击盆地。“火星快车”拍摄的照片显示,瑞腾山脉地貌拥有悠久的历史,布满大型陨坑,所有陨坑都被物质填满。整个地区被尘土和明亮的二氧化碳霜覆盖。

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2012国际空间站宇航员摄影集公布
2012年12月31日





















 

12月29日消息,一组国际空间站宇航员在2012年从太空拍摄的各种景象图片公布。

[此贴子已经被作者于2013-1-3 10:58:38编辑过]

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我觉得这么好的资料应该放到资源中心去,不介意吧?
王琦峰
浙江省慈溪市龙山镇龙山小学 315311
QQ:151412943
Email:FS00120@163.com   wangqf@zjxxkx.com
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不介意!
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科学家称2013年将发现首颗外星地球
2013年1月3日



可居住(太阳)系外行星指南将会有规律地增加行星新成员。迄今为止还没有足够小,被认为是“地球双胞胎”的行星,但是这种情况可能很快就会发生改变


不同恒星系的可居带会发生变化,这主要取决于恒星自身的温度。可居带常被定义为是恒星周围适合液态水存在的区域。所有智能文明都被认为能把行星环境转变成可居环境,即使它并不位于可居带内,结果也会如此

 

北京时间1月1日消息,据国外媒体报道,第一颗真正的类地系外行星有可能会在2013年被发现,这一重大发现将会导致人类重新评估其在宇宙中的地位。

 

虽然在过去几年间天文学家已经发现大量与我们的地球存在一个或者两个共同点的系外行星,例如大小或者是推断出的地表温度,但是迄今为止他们还未找到一颗名副其实的“外星地球”。不过科学家表示,这种情况应该会在2013年发生改变。负责美国阿雷西沃波多黎哥大学“可居住性行星实验室”(PHL)的艾贝尔-门德斯说:“我很肯定第一个地球的双胞胎将在明年发现。”

 

系外行星发现越来越多

 

1995年天文学家发现第一颗系外行星。自此他们已经在我们的太阳系外发现超过800个“世界”,以及更多有待进一步研究确认的候选对象。例如,美国宇航局硕果累累的开普勒太空望远镜自从2009年3月发射升空至今,已经发现2300多颗潜在的行星。迄今为止仅有100多颗得到证实,但是据任务科学家估计,至少80%最终都将被证实是系外行星。第一批被发现的系外行星是炙热、像木星的世界,它们围绕距离主星很近的轨道运行,因为这种行星最容易被发现。

 

但是随着时间推移,新工具的加入和行星猎人的技术不断提高,会促使人们发现更小、更遥远,而且更像地球的行星。例如,去年12月,开普勒望远镜发现一颗比地球大2.4倍的行星,它在距离主星的可居带里运行,这个距离正好适合液态水存在,也许这里还存在我们已知的生命形式。开普勒科研组及其他研究组已经发现其他几个世界,其中的Kepler-22b最近使门德斯推算的潜在的可居系外行星的数量增加到9颗。

 

着眼地球的双胞胎

 

目前门德斯的“可居住(太阳)系外行星指南”里没有一个世界足够小,能成为真正的地球孪生子。迄今为止发现的少数地球大小的行星都距离它们的主星太近,根本不适合生命生存。但是发现一颗小岩石行星,而且它位于可居带里只是时间问题,门德斯并不是唯一一个认为很快就会实现这个愿望的研究人员。加州大学伯克利分校资深行星猎人、开普勒科研组成员杰夫-马西说:“发现大小、轨道合适,且恒星通量适合生命生存的第一颗系外行星的消息,有望在2013年宣布。”

 

门德斯和马西都认为,这项标志着转折点的重大发现将会由开普勒获得,它通过观测行星从恒星前面经过时引起的亮度微小变化,发现行星。开普勒找到这样一颗行星需要发现3次这种亮度变化,因此它的早期发现都倾向于距离主星较近的世界,因为它们更常发生凌日现象。但是随着时间推移,该望远镜发现的距离主星更远的行星越来越多,其中包括一些位于可居带里的世界。

 

高精度径向速度行星搜索器(HARPS)也是开普勒的一个重要竞争对手,它已经发现大量潜在的可居世界。位于智利欧洲南方天文台的3.6米口径望远镜上的该搜索器,能帮研究人员通过恒星指示性的引力摆动(gravitational wobbles)来寻找其周围轨道上的行星。门德斯说:“高精度径向速度行星搜索器应该能够发现最有趣,而且更接近地球的双胞胎。把它的灵敏度与长期观测资料相结合,现在已经获得回报。”

 

研究人员表示,在我们的银河里或许能发现很多外星地球。英格兰赫特福德大学的米克-托米说:“谨慎估计结果显示,差不多有2000亿颗恒星拥有至少500亿颗行星。假设类似地球的行星的比例是一万分之一,我们就能发现500万颗这样的行星。”托米领导的科研组在今年的报告中提到发现几颗潜在的可居行星,其中包括围绕距离地球11.9光年的恒星Tau Ceti运行的系外行星。“因此我可以说,我们正在谈论的至少有数千颗此类行星。”

 

这将意味着什么

 

无论何时第一个地球的孪生子被证实,这项发现都将有可能会对人类产生深远影响。马西说:“我们人类将会仰望夜空,就如同我们凝望大洋的另一侧。我们将会明白,宇宙海洋里包括几十亿岛屿和大陆,它们既能支持原始生命,也能支持整个文明。”他希望这种发现能够促使我们人类采取走出太阳系的第一步。

 

马西说:“人类将会闭上搜集的眼睛,开始驶往半人马座阿尔法星系。”这是距离我们最近的恒星系统,今年早些时候天文学家在那里发现一颗地球大小的行星。他说:“人类的这一小步,将是我们物种的一次巨大飞跃。向距离我们最近的恒星发射遥控探测器,将是有史以来我们智人进行的最冒险的尝试。这项艰巨任务将需要世界上的所有主要国家的合作与贡献。通过这么做,我们将会进行进入宇宙海洋的第一次尝试,并提高我们在这个陆地海岸的共同的使命感。”

 
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科学家造出低于绝对零度的量子气体
2012年1月4日



 

据《自然》杂志网站1月3日报道,德国物理学家用钾原子首次造出一种低于绝对零度的量子气体。科学家称这一成果为“实验的绝技”,为将来造出负温度物质、新型量子设备打开了大门,有助于揭开宇宙中的许多奥密。

 

18世纪中期,开尔文男爵威廉·汤姆森定义了绝对温度,在此规定下没有物质的温度能低于绝对零度。气体的绝对温度与它所包含粒子的平均能量有关,温度越高,平均能量越高,而绝对零度是气体的所有粒子能量都为零的状态,这是一种理想的理论状态。到了上世纪50年代,物理学家在研究中遇到了更多反常的物质系统,发现这一理论并不完全正确。

 

慕尼黑路德维格·马克西米利安大学物理学家乌尔里奇·施奈德解释说,从技术上讲,人们能从一条温度曲线上读出一系列温度数,但这些数字表示的只是它所含的粒子处于某个能量状态的概率。通常,大部分粒子的能态处于平均或接近平均水平,只有少数粒子在更高能态上下。理论上,如果这种位置倒转,使多数粒子处于高能态而少数粒子在低能态,温度曲线也会反过来,温度将从正到负,低于绝对零度。2001年诺贝尔物理学奖获得者沃尔夫冈·克特勒也曾证明,在磁场系统中存在负绝对温度。

 

施奈德和同事用钾原子超冷量子气体实现了这种负绝对零度。他们用激光和磁场将单个原子保持晶格排列。在正温度下,原子之间的斥力使晶格结构保持稳定。然后他们迅速改变磁场,使原子变成相互吸引而不是排斥。施奈德说:“这种突然的转换,使原子还来不及反应,就从它们最稳定的状态,也就是最低能态突然跳到可能达到的最高能态。就像你正在过山谷,突然发现已在山峰。”

 

在正温度下,这种逆转是不稳定的,原子会向内坍塌。他们也同时调整势阱激光场,增强能量将原子稳定在原位。这样一来,气体就实现了从高于绝对零度到低于绝对零度的转变,约在负十亿分之几开氏度。

 

克特勒现任美国麻省理工大学物理教授,他称此最新成果为一项“实验的绝技”。在实验室里,反常高能态在正温度下是很难产生的,而在负绝对温度下却会变得稳定——“就像你能把一个金字塔倒过来稳稳的放着,而不必担心它会倒。”克特勒指出,该技术使人们能详细研究这些反常高能态,“也可能成为创造新物质形式的一条途径。”

 

德国科隆大学理论物理学家阿希姆·罗施说,如果真能造出这些物质系统,它们会表现出奇特的行为。根据和他的同事计算,正常情况下原子云受重力影响会被向下拉,如果一部分云处于负绝对温度,某些原子就会向上运动,明显违背重力作用。

 

负绝对温度气体还能模拟“暗能量”。暗能量是推动宇宙加速膨胀、抵抗万有引力内向拉力的力量。施奈德指出,在他们生成的气体中,相互吸引的原子也有向内坍塌趋势,但负绝对温度却能遏制它们向内运动而保持稳定。这种宇宙中普遍存在的奇特现象如今也能在实验室看到,值得宇宙学家进一步研究。
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美科学家称银河系至少存在一千亿颗行星
2013年1月10日



加州理工的研究人员指出银河系中至少存在1000亿颗行星


北京时间1月8日消息,据物理学家组织网站报道,当你在夜晚仰望星空,你会看到什么?恒星,毫无疑问。但除此之外,在你眼前出现的其实还有无数颗的行星,亿万颗的行星。这是根据一项最近由美国加州理工学院开展的一项研究结果得到的结果,该项研究进一步证明行星在宇宙中是非常常见的。研究小组的科学家们对一个行星系,即Kepler-32中的行星成员进行了研究,他们认为这个行星系具有代表性,因此可以作为研究大部分行星如何形成的完美样本。

 

约翰·约翰森(John Johnson)是加州理工学院行星天文学助理教授,也是这项研究的合作研究者,他们的论文近期已经被《天体物理学杂志》接受。他说:“在我们所在的银河系中至少存在1000亿颗行星,至少。”对此,加州理工的博士后研究员乔纳森·斯威夫特(Jonathan Swift)表示:“这听起来让人难以置信。如果你仔细想一想,这确实是一个令人瞠目的数字:几乎银河系中每颗恒星都可以分到一颗行星了。”而此次被研究小组用作样本的Kepler-32系统中共有5颗行星,不过目前其中仅有两颗行星的存在已经得到确认,其余三颗行星的存在与否仍然存在疑问。

 

而此次加州理工学院的研究小组首先确认了该系统中另外三颗行星的存在,随后将其与其它开普勒望远镜发现的系外行星系统进行对比。这5颗行星所围绕运行的是一颗M型红矮星,这种恒星的数量是最多的,它们几乎要占据整个银河系中3/4的恒星数量。而这5颗行星的大小都和地球相当,不过围绕恒星运行的距离要比日地距离近得多,这些情况都和其它情况下在M型恒星周围发现行星的特点相同,显得非常典型。因此在银河系中存在的大部分行星系可能都会拥有和这5颗行星相类似的性质。那么既然这个行星系统是如此平常和典型,那么研究小组又为何要选中它作为研究对象呢?它为何可以在筛选中脱颖而出呢?这其中的原因和这个行星系独特的朝向有关:其恰好侧面朝向地球,因此当我们从地球上观测过去的时候,这个行星系中的每一颗行星都会相继遮掩其中央的恒星,从而被开普勒望远镜探测到其存在。

 

通过对行星遮掩恒星光芒的研究分析,科学家们可以确定出行星的大小和轨道周期等重要信息。由于这个行星系统的独特朝向,科学家们得以获得一个极好的机会可以对该系统进行研究,并且由于科学家们认为这几颗行星极具代表性,那么对该系统开展研究将会有助于科学家们理解我们银河系中大部分行星的一般形成机制。乔纳森表示:“我尽量避免将什么东西称为是罗塞他石碑,但是这真的是我见过的最接近罗塞他石碑性质的案例。”他说:“这就像是掌握了一门我们一直在尝试理解的新的语言,那就是关于行星形成的语言。”而有关行星形成话题中很重要的一个基本问题便是:银河系中究竟存在多少行星?

 

和加州理工的研究小组一样,之前也有其他研究组估算认为银河系中的行星数量大约是每颗恒星一颗行星,而此次则是天文学家们首次借助对M型恒星的研究得到这一结论,这种恒星是星系中数量最多的。为了开展相关计算,首先加州理工的小组估算了一颗M型矮星周围拥有一个类似Kepler-32那样侧面朝向的行星系的可能性大小。借助这一估算值,加上开普勒望远镜获得的其它观测数据一起,小组估算认为平均而言这样的可能性大约是每1000亿颗恒星周围拥有一颗行星。然而他们的估算值仅仅考虑了那些在近距离上围绕恒星运行的情况,而没有考虑其它轨道距离较远行星的情况,也没有考虑围绕其它类型恒星运行的行星的情况。

 

因此,研究小组表示他们此番给出的估算值是保守的。事实上,正如斯威夫特所说的那样,一个更加精准的估算,加上其他来源的数据结合在一起,得到的结果应该是大约每颗恒星有两个行星左右。围绕一颗M型矮星运行的Kepler-32行星系统相比我们太阳系是非常特殊的。就说一点,M型恒星的光热度和质量都要比我们的太阳小得多。比如恒星Kepler-32,其质量仅有太阳的一半,半径也仅有太阳的一半。而围绕其运行的5颗行星的半径也都不大,大致介于0.8倍~2.7倍地球半径之间,并且这些行星的运行轨道都非常靠近恒星。它们的轨道距离一般都小于1/10AU(AU即天文单位,相当于一个日地距离),这样的近距离几乎相当于水星到太阳距离的1/3。

 

对于乔纳森来说,M型恒星的数量远超其他类型恒星这一事实具有重要意义,那就是:我们太阳系这样的星系是非常罕见的。他说:“这非常奇怪。”天文学家们同时指出,那些距离“太阳”非常近的行星并不意味着就是非常高温炼狱而不适宜生命生存,这两者之间不能画上等号。事实上,由于M型恒星本身质量小温度低,它们周围的宜居带——即可以允许液态水在其表面存在的温度适宜区域的范围要比太阳这样的恒星距离其本体要近很多。尽管对于Kepler-32的个案中来说仅有最外面那颗行星落入了宜居带范围,其它M型恒星就有更多的行星落在了宜居带范围之内。

 

至于Kepler-32行星系统是如何形成的,目前尚无人知晓。不过研究小组称他们已经对此问题给出了一些限制条件。比方说,他们的研究结果显示这些行星当初形成的位置要比现在距离太阳更远一些,它们是在后来轨道才变得那么靠近恒星的。和其它行星一样,围绕Kepler-32运行的行星同样源自于原始的尘埃气体行星盘,天文学家们估计这5颗行星所在区域的尘埃气体量大约相当于3颗木星的质量。不过其它研究人员则认为在距离恒星那么近的地方是根本不可能存在那么多的气体尘埃物质的,因为加州理工小组倾向于认为这些行星最初是在更加远离它们太阳的区域形成后才迁移至行星系内侧的说法。

 

另外一点值得注意的是,M型矮星在其生命的早期,也就是行星开始形成的阶段,其发出的光亮热度要比之后的水平为高。Kepler-32行星系统的距离太近了,当时在那种距离上的温度环境下这些行星甚至根本就没有可能形成。在此之前有其它研究人员指出这个行星系中的第三颗和第四颗行星的密度似乎较低,可能含有很多挥发性物质,如二氧化碳,甲烷或水冰及其它气体。然而所有这些挥发性物质都是无法在如此接近恒星的位置上形成的。另外,天文学家们还发现这其中有三颗行星的轨道运行周期非常独特,它们之间分别形成了1:2以及1:3的轨道共振关系。

 

乔纳森指出,行星在形成之初是不会自动形成这种周期性共振关系的。也就是说这些行星必定是在较远的其它位置形成之后才向内迁移到了目前的位置上。乔纳森表示:“如果你仔细观察这个独特的行星系统的一些细节,你就会忍不住地认为这些行星一定是在较远的位置形成之后迁移到内部的位置上来的。”

 

研究人员指出,意识到一个星系内部事实上充斥着行星这一事实将产生深远意义。对此斯威夫特表示:“从起源角度来看这实在是非常本质的问题。”他还指出由于M型恒星主要在红外波段发出辐射,因而我们在可见光波段很难观测到它们。他说:“借助开普勒空间望远镜,我们了解到其实在天空中行星的数量远超过了我们所能看到的恒星的总数量。”
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好奇号火星车首次清扫火星岩石
2013年1月11日



好奇号在盖尔陨石坑内部一块出露基岩表面清理出了一块直径约6.5厘米的区域



这是DRT设备清理出的基岩表面区域的近距离观测照片


北京时间1月11日消息,据国外媒体报道,这是人类第一次清扫火星表面!近日,美国宇航局的好奇号火星车使用其“尘埃去除工具”(DRT)清除了一块岩石“Ekwir_1”表面的尘埃覆盖,这块岩石出露是好奇号最新选中的考察目标。“尘埃去除工具”是装载在好奇号机械臂顶端的一个用不锈钢材料制成的刷子工具,这枚刷子做工精良,简直是瑞士军刀的火星车版本。

 

在去除这些覆盖在出露岩石表面的尘埃之后,好奇号便可以更好地使用其考察工具,如α粒子X射线光谱仪以及火星手持成像仪(MAHLI)等等,这些设备也都同样安装于机械臂顶端的转动盘上。

 

这里呈现的这张图是在2013年的1月6日(即好奇号抵达火星第150天)使用火星手持成像仪拍摄的。本文中还展示了对这一清扫区域中央位置的清扫后近距离图像。拍摄这张照片时镜头距离目标约1厘米,其拍摄的视野几乎就是火星刷子能够清理的最小面积,也就是一个直径约45毫米的圆。

 

经过对首次使用后拍摄图像的分析,科学家们认为这台设备的工作状况良好。美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的戴安娜·图吉洛(Diana Trujillo)同时也担任着好奇号项目尘埃清除工具设备的任务主管职位。她表示:“我们需要确认当我们首次使用这台工具时所选择的是一个最佳的目标。我们需要将设备布放到距离目标不到1英寸(1英寸=2.54厘米)的地方,但同时要确保不会让我们的硬件设备处于风险之中。因此我们需要找到一个相对平坦的目标,不会那么粗糙,但是其表面应当覆盖有尘埃。现在看起来这一切都相当顺利。”
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眼形恒星“索伦之眼”系统内发现新行星
2013年1月11日



一幅伪色合成图像,利用哈勃太空望远镜获取的数据绘制,展示了北落师门b的轨道



    根据哈勃望远镜最近获取的观测数据计算出的北落师门b运行轨道。这颗行星沿着一条椭圆形轨道运行,穿过一个环绕母星的宽大碎片带


北京时间1月11日消息,据国外媒体报道,在“索伦之眼”恒星系统内,天文学家发现一颗神秘的僵尸行星,环绕一个巨大的碎片盘。这颗行星被称之为“北落师门b”。之所以将其称之为“僵尸行星”是因为自2008年发现以来北落师门b一直被视为一个尘云,2012年才根据新的观测发现证明它的行星身份。

 

美国宇航局公布了哈勃太空望远镜拍摄的“索伦之眼”和一颗神秘行星的照片。“索伦之眼”是一颗眼形恒星,被称之为“北落师门”。这颗神秘的行星被称之为“北落师门b”。天文学家吃惊地发现北落师门b环绕的碎片带的宽度超过此前预计,在140亿到200亿英里(约合225亿公里到320亿公里)之间。根据天文学家的计算,北落师门b沿着一条与众不同的椭圆形轨道运行,导致其穿过巨大的尘环,进而造成破坏。

 

北落师门b与母星之间的最近距离为46亿英里(约合74亿公里),最远时达到270亿英里(约合430亿公里)。之所以将其称之为“僵尸行星”是因为自2008年发现以来北落师门b一直被视为一个尘云,2012年才根据新的观测发现证明它的行星身份。2012年,科学家根据哈勃望远镜最新进行的观测重新计算了它的轨道。美国加利福尼亚州山景城搜寻地外文明研究所和加州大学伯克利分校的保罗-卡拉斯表示:“我们都感到非常吃惊。这一发现完全出乎我们预料。”

 

北落师门b沿轨道运行一周需要2000年之久。根据科学家的推测,一颗尚未发现的行星因自身引力将北落师门b“驱逐”出原来的位置,使其进一步远离母星。遭驱逐的北落师门b进入现在的延伸到尘带以外区域的轨道。美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的研究员马克-克拉姆皮恩表示:“热木星因为一系列离散的事件遭到投掷,一颗行星进一步靠近母星,另一颗则遭到驱逐。这颗行星便遭到驱逐。”

 

哈勃望远镜发现环绕北落师门的尘埃和冰带存在一个明显的缝隙,穿过这个碎片带,可能被另一颗尚未被发现的行星“雕琢”而成。根据研究小组提出了第二种假设,一颗矮行星曾与北落师门b发生灾难性碰撞。这种假设能够解释北落师门为何拥有一个与一颗极端行星相连的狭窄的外部碎片带。北落师门的这条碎片带非常年轻,不到1万岁。对于这样一个非常年轻的系统,发生巨大撞击的难度很大。
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这几天在做科普宣传版面就想到了春波老师的这个帖,呵呵,感谢不断分享科学前沿报道。
曹文佳的2012/2013,我的个人帖http://www.zjxxkx.com/bbs/dispbbs.asp?boardID=4&ID=11950
http://www.zjxxkx.com/bbs/dispbbs.asp?boardID=4&ID=14393
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好资料,以后跟着春波多增长些知识。
享受教育
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