詹姆斯·韦伯太空望远镜在“温暖的木星”
【千问解读】
据美国太空网罗伯特·李：詹姆斯·韦伯太空望远镜JWST已经在一个大约163光年远的类木星世界的大气中探测到了甲烷和水蒸气。
天文学家通过使用这台强大的红外太空望远镜来观察太阳系外行星或“系外行星”WASP80 b经过其母红矮星的表面，这是一个发现，它大约每3个地球日绕地球运行一次。
到目前为止，天文学家已经在大约12颗行星的大气层中发现了水蒸气，但使用天基光谱学检测甲烷——尽管在木星、土星、天王星和海王星等太阳系世界的大气层中常见——却非常罕见。
这就是包括亚利桑那州立大学地球和空间探索学院的科学家Luis Welbanks和Michael Line以及海湾地区环境研究所BAERI研究员Taylor Bell在内的团队现在用詹姆斯·韦伯太空望远镜所做的事情。
威尔班克斯在一份声明中说:“这是我们首次用肉眼在凌日系外行星光谱中看到如此明显的甲烷光谱特征，与半个世纪前在太阳系巨行星光谱中看到的光谱没有太大不同。
”
需要说明的是，这不是JWST首次发现大气中的甲烷。
例如，天文台今年早些时候在系外行星K1218b周围发现了这样的分子。
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WASP80 b被归类为“温暖的木星”，因为它不像所谓的热木星那样靠近其母星，但仍然比所谓的冷木星更近。
原始的木星，我们太阳系中最大的行星，也是给这类行星命名的气态巨行星，从技术上讲是一颗“冷木星”。
由于这种相对的接近，区分WASP80 b和它的红矮星并不容易。
事实上，这甚至是价值100亿美元的JWST的能力。
这相当于从9英里14.5公里外看到一根头发。
幸运的是，天文学家有办法应对这一挑战。
他们基本上是等待WASP80 b过境其轨道运行的红矮星的表面，然后观察与该行星相关的集体光谱。
因为化学元素和分子吸收特征波长的光，观察组合光谱并将其与太阳的单独光谱进行比较，可以揭示行星大气中特定分子的独特指纹。
“使用凌日方法，当行星从我们的角度移动到它的太阳前面，导致我们看到的星光变暗一点时，我们观察到了这个系统。
这有点像当有人从一盏灯前经过时，，灯光变暗了，”威尔班克斯说。
“在这段时间里，”威尔班克斯继续说道，“行星白天/晚上边界周围的行星大气薄环被太阳照亮，在行星大气分子吸收光线的某些颜色的光线下，大气看起来更厚，阻挡了更多的星光，与大气透明的其他波长相比，导致了更深的变暗。
“这种方法有助于像我们这样的科学家通过观察哪些颜色的光被阻挡来了解行星的大气层是由什么组成的，”研究人员解释说。
但是团队并没有就此止步。
科学家们也使用了另一种方法来测量WASP80 b的大气。
詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的WASP80 b的凌日光谱上图和日食光谱下图图片来源:uux.cn/美国国家航空航天局
你越来越暖和了…在寻找甲烷的时候
像所有的行星一样，WASP80 b以热辐射的形式发出一些光。
这种光的波长种类和强度都取决于行星的温度。
WASP80 b如此接近其太阳，使得这颗行星的表面温度达到1025华氏度552摄氏度。
相比之下，典型的热木星温度为2150华氏度1177摄氏度，而我们的木星温度为零下235华氏度148摄氏度。
温暖和炎热的木星也与它们的太阳潮汐锁定，这意味着它们有永远面向太阳的较热的永久“昼侧”，和永远面向太空的较冷的永久“夜侧”。
就在WASP80 b遮蔽其太阳之前，它的昼侧指向地球，这意味着在遮蔽期间测量来自太阳的光的下降会显示来自行星的红外光，这是其热辐射的结果。
这给了天文学家“日蚀光谱”，其光吸收模式与行星大气中的分子有关。
这些模式看起来像是地球发出的特定波长的光减少了。
两全其美
结合日食和凌日数据，研究小组可以看到WASP80 b大气层在不同波长下阻挡和发射了多少光。
然后，研究人员使用两种不同的模型来模拟WASP80 b这样的行星的大气层在温暖的木星的极端条件下会是什么样子。
一个模型是严格的，考虑到现有的物理和化学来确定这样一个世界中甲烷和水的含量。
另一个模型更灵活，尝试了数百万种不同的甲烷和水的丰度和温度的组合，以找到最符合数据的配方。
将transit和eclipse数据与两个模型进行比较，团队得出了相同的明确结论。
他们肯定在WASP80 b的大气中发现了甲烷。
“在JWST之前，甲烷在巨大程度上一直未被检测到，尽管人们期望用哈勃太空望远镜在甲烷本应丰富的行星上检测到它，”莱恩解释道。
“这些探测的缺乏产生了一系列的想法，从碳的内在损耗到它的光化学破坏，再到深层甲烷耗尽气体的混合。
”
下一步是探索WASP80 b的化学成分可以告诉科学家关于系外行星的特征、形成古代和演化的信息，因为它们与甲烷和水的丰度有关。
这样的研究也可以让研究小组推断出大气中碳和氧的比例。
这个比率是根据行星在太阳周围形成的精确位置而变化的；它可以揭示WASP80 b是否形成于它现在所处的位置，或者它是否在朝着它的太阳迁移之前诞生于更远的地方。
该团队还将利用已经访问过木星和土星的太空任务收集的样本和数据，将太阳系外温暖的木星大气与绕太阳运行的行星大气进行比较。
“甲烷不仅是追踪大行星大气成分和化学成分的主要气体，而且被假设为与氧气结合，可能是物种学的标志，”威尔班克斯总结道。
“可居住世界天文台是继JWST和罗曼之后的下一个美国国家航空航天局旗舰任务，它的重要目标之一是在类日太阳周围的类地行星中寻找氧气和甲烷等气体。
”
该团队的研究发表在11月22日的《自然》杂志上。
月球上看地球四大建筑是什么，太空中能看见万里长城/造谣
流传最多的就是在月球上能看见万里长城，说万里长城在月球上看像蚯蚓！月球上看地球四大建筑是哪四个建筑呢？太空中能看见万里长城(造谣)在月球上看见地球上的建筑，从理论上来说是不可能的。
但网络上流传着一种说法，说在月球上能看见万里长城，月球上看地球四大建筑颇为流传，但并没有照片为证。
很多国内的记者还对此新闻进行了报道，那么在月球上真能看见地球上的建筑物吗?我国太空第一人杨利伟在顺利返回地面后，接受了媒体的采访。
有记者好奇地问：“你在太空上看到了万里长城了吗?”杨利伟不假思索地回答：“没有。
”记者提的这个问题也是很多人想问的，不知从何时起，“中国的万里长城是太空中能够看到的地球上惟一的人工建筑”的说法就广为流传。
据说是得到了众多宇航员的亲口核实，并有照片为证。
各大媒体争相报道，甚至有媒体煞有介事地说：“美国宇航员称，他们从月球上用肉眼能看到的人类最大的建筑物是长城。
在上面看到的长城像条黑色的蚯蚓。
”于是，这一说法更加深入人心。
月球上看地球四大建筑除了长城外还有什么呢?那么在太空中真能看到长城吗?从理论上来讲，这是绝对不可能的。
因为长城是狭窄且不规则的，而在太空中对不规则事物很难观察;不仅如此，长城平均宽度不到10米，也很容易被周围的地形背景隐没，因此仅靠肉眼，在20公里的高度就很难将它分辨出来，长城完全从人的肉眼里消失的高度也只有60公里。
这相对于航天器平均400公里的轨道高度来说，相差实在太大。
如果在月球上也能看到长城，就相当于在2688米外看一根头发丝一样。
如果说宇航员能看到长城，显然不真实，更别说月球上看地球四大建筑。
外星生物无法进太空或永久困住，因“超级地球”强重力
我们可以用火箭发射物体进入太空，这是我们习以为常的事情，但如果我们的星球质量更大呢？是否我们还能像之前正常地发射火箭和宇宙飞船？这是一个值得探索研究的问题，因为在银河系中存在大量超级地球，巨大岩石系外行星具有很强的表面重力作用。
正如一项最新研究表明，生活在这些行星的智慧外星人可能很难使用化学火箭离开这些星球，这并不意味着对于超级地球外星人而言太空旅行是不可能的，他们会找到另一种方式发射火箭。
对于搜寻地外文明狂热者来讲，这是一个非常重要的问题，因为行星大小可能决定哪些外星人可能探索和殖民太空，而一些外星人则注定生活在自己的星球摇篮之中。
超级地球行星虽然有巨大周长，但这样的星球也很可能孕育生命。
事实上，天体生物学家推测，一些超级地球行星可能是“超级宜居性”，较强的重力作用可保持密集大气层，保护生命免遭有害宇宙射线辐射（想像一下你可以节省多少防晒霜！）。
同时，超级地球的平坦地形和强表面侵蚀将形成一颗“群岛”星球，存在大量温暖和浅层海洋，适合生物多样性发展。
如果这颗星球位于恒星的宜居地带，像这样的行星可能继续孕育智能生命形式，就像我们地球人类一样，最终仰望勘测太阳系之外的宇宙空间。
在地球上，我们已经实现载人太空飞行的挑战，这归功于化学推进燃料足以产生一定的速度，使飞行器脱离地球重力（地球重力逃逸速度是每秒11千米）。
但是随着行星表面重力的增加，向太空发射火箭所需的燃料数量将呈指数级增长，但在一份两页的研究报告中，天体物理学家迈克尔·希普克（Michael Hippke）与桑内伯格天文台进行交流，试图确定使用常规火箭技术离开超级地球的实际限制，发现化学推进燃料逃离比地球质量大10倍的星球是不切实际的。
为了证明这一点，希普克考虑了从Kepler-20b表面发射常规火箭的假设挑战，Kepler-20b是距离太阳系905光年的一颗超级地球行星，它的质量差不多是地球的10倍，逃逸速度是地球的2.4倍。
这听起来产生的差距并不大，但是相应的数字信息告诉我们一个完全不同的事情，例如：要发射重量6.6吨的人造卫星，必须装载60600吨燃料，这大约是一艘大型战舰的重量。
在阿波罗任务中发射50吨重太空货物，这个火箭需要440000吨燃料，这相当于大金字塔的质量。
这显然是一项完全不切实际的壮举，但即使这是可能的，也完全无法进行证实。
希普克在研究报告中指出，因为超级地球行星为了克服重力作用，每次发射时需要大量的化学燃料，从而限制了太空发射总次数。
一种方案是从最高山顶发射火箭，但是考虑到超级地球的平坦地形结构，高山发射平台很难找到。
另一个挑战是多数超级地球缺少陆地表面积，科学家指出，多数超级地球都是水世界，如果整个地球都被单一、巨大的海洋所覆盖，在这样的水世界出现类似地球人类的智慧生命，太空探索并非完全不可能。
希普克指出，水世界星球上的火箭可以从漂浮的浮筒结构上发射，或者直接从水面上发射，水下潜艇火箭发射使用传统爆炸物将水蒸发为蒸汽。
爆炸气体的压力使导弹在管子中向上运动，这对从水下潜艇发射的洲际弹道导弹非常有效。
但是超级地球水面发射复杂性可能并不适用地球海洋火箭发射理论观点，相比之下，陆地发射条件可能与地球人类陆地发射火箭相近。
更有可能的是，希普克说超级地球生命将必须发展其他方式进入太空，其中包括：核动力火箭（但潜在巨大危险）和太空电梯（只有外星人进入太空之后才能建造） 哈佛大学天文系主任阿维·洛布（Avi Loeb）称，这篇最新研究报告仅是一个开始，关键的一点是脱离轨道比脱离地球表面更具挑战性，这是我们为什么在地球上幸运生存的另一个重要因素。
我们不仅可以很容易地逃离地球引力，而且我们还能相对容易地脱离太阳引力（从地球位置角度太阳逃逸速度为每秒42千米），这就是为什么我们能够将“旅行者号”探测器和“新视野号”探测器发射至太阳系边缘区域。
但是洛布在一份研究报告中指出，一些系外行星——特别是那些环绕矮恒星的行星——可能会阻止智慧生命进入太空并开始星际旅行。
如果化学燃料火箭不够强大，这些探测器需要像太阳帆这样的替代技术 牛津大学未来人类研究所研究员安第斯·桑德伯格（Anders Sandberg）很喜欢这篇最新研究报告，但是他表示，超级地球很可能是水世界，这意味着制造火箭会遇到金属材料缺乏的困境，很可能让生命开始变得困难，因为这可能对于早期生物分子需要一个潮湿-干燥循环。
不管怎样，希普克的研究报告表明，有一些物理条件最终会阻止太空殖民计划。
对于我们来讲，这似乎是不可能的，因此希普克的论文可能解释为什么我们的地球没有被外星人造访过。
像这样的研究让我们意识到我们的星球是多么地特殊，希望我们的文明继续下去，我们能够继续享受自己的特殊宇宙地位。
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