环球科学：钻石“地球”

云水生涯

http://www.sina.com.cn  2010年04月12日 14:49  环球科学杂志

围绕其他恒星旋转的类地行星可能并非由石头构成，而是由碳组成——地壳是石墨，内部是钻石，海洋则充斥着焦油。

　　

撰文/乔治·马瑟(George Musser)

　　天文学是一门另类的科学，天文学家最想找到的东西却很平常：类似地球的另一颗行星，残酷宇宙中适宜生命生存的另一个避难所。2009年3月发射的开普勒空间望远镜是迄今在类太阳恒星周围寻找类地行星的最佳工具，而现已发现的太阳系外行星大都是气态巨行星。许多人预言，2010年科学家将会发现太阳系外的第一批“地球”。但如果说现在已知的这些与天文学家原先的预想大相径庭的巨行星本身就代表着某种暗示的话，说不定太阳系外的“地球”也会跟我们的地球大不一样。

　　近年来，理论学家已经意识到，质量跟地球相当的其他行星可以是一颗巨型水滴、一个巨型氮气球，或者就是一大块铁。随便写出一种你喜欢的元素或者化合物，都可以用它们“造”出一颗行星。这些行星存在的可能性，在很大程度上取决于碳和氧的比例。这两种元素是排在氢、氦之后宇宙中最常见的元素，在行星系统的胚胎时期，它们会结合成一氧化碳成对出现。在数量上稍稍胜出的元素，最后将主宰行星的化学组成。

　　在我们的太阳系中，氧占据了主导。虽然我们倾向于认为，地球是以生命要素碳为基础的，但其实它只是少数派。类地行星实质上由富含氧的硅酸盐构成。外太阳系则充斥着另一种富含氧的化合物——水。

　　一项新的研究详细向我们展示了太阳系中的碳输掉这场比赛的过程。美国亚利桑那大学和行星科学研究所(Planetary Science

Institute，PSI)的杰德·邦德(Jade Bond)、亚利桑那大学的丹蒂·劳蕾特(Dante Lauretta)及PSI的戴维·奥布赖恩(David

O’Brien)，模拟了太阳系形成过程中不同化学元素在其中的分布。他们发现碳以气态形式出现在原行星盘中，最终会被吹入深空；胚胎期的地球根本挽留不住它们。我们身体里的碳必定是后来由小行星或彗星带来的，它们形成时所处的条件使它们留得住碳。

　　2005年，当时在美国普林斯顿大学的马克·库切纳(Marc Kuchner)和当时在华盛顿卡内基研究所的萨拉·西格(Sara

Seager)指出，如果碳氧平衡偏向另一侧的话，地球就会变得完全不同。地球不再会由硅酸盐组成，而将由碳化硅(silicon

carbide)之类的碳基化合物和真正的纯碳构成。地壳将主要由石墨组成，地下几千米处的压力足以将它们转变成钻石和其他晶体。一氧化碳或甲烷冰将会取代水冰，焦油则可能会形成海洋。

　　银河系中可能充斥着这样的行星。按照邦德引用的巡天观测数据，拥有行星的其他恒星平均的碳氧比要高于太阳，她的小组所做的模拟也预言，绝大多数这样的行星系统会形成碳行星。邦德说：“有些恒星的化学构成跟太阳有着巨大的差异，由此形成的类地行星在组成上也会大相径庭。”

　　当然，其他巡天观测已经发现，太阳在它所处的这类恒星当中是非常普通的。不过开普勒空间望远镜或许可以解决另类行星的问题，因为即使它能提供的有关太阳系外行星的信息很有限，差不多只有质量和半径，那也足以透露它们的大致构成。

　　在更加奇特的环境下，比如在白矮星和中子星周围，碳地球可能会变得尤为普遍。银河系中某些富含重元素的区域，例如银河系中心，会具有较高的碳氧比。随着时间的流逝，恒星不断地制造出重元素，这个天平将会进一步向碳倾斜。

　　诸如此类的天文发现改变了我们对于平常和不平常的观念。银河系中的绝大部分物质是暗物质，绝大多数恒星要比我们的太阳更红、更暗弱，现在看来，似乎其他的地球也可能不再和我们的地球相似。如果说有什么事物偏离了“正常”而被称之为“另类”的话，那就是我们自己。

　　(译/谢懿 校/虞骏)

云水生涯

一周太空图片精选：灵魂星云孕育新恒星(组图)

　　新浪环球地理讯 北京时间4月12日消息，据国家地理杂志网站报道，美国“国家地理新闻”网站刊登了近期拍摄的一组最佳太空照片，灵魂星云、极光以及空间站与月球的合影纷纷榜上有名。
　　1.灵魂星云

灵魂星云(图片提供：NASA/JPL-Caltech/UCLA)

　　2010年4月5日公布的一幅新拼接图，由美国宇航局WISE(广域红外探测器的英文缩写)望远镜拍摄的照片拼接而成。图片中，一群恒星产生的辐射在灵魂星云中部“凿”出一个洞。由气体和尘埃构成的灵魂星云宽度达到150光年，内部形成了星团。在恒星风推开这个大洞过程中，它们会压缩大洞中部附近物质，进而孕育新的恒星。
　　2.极光

极光(图片提供：NASA)

　　在自己的太空博客中，日本宇航员野口宗千为追随者们奉献了一幅精彩的极光照。2010年4月5日，国际空间站上的宇航员在空间站将以时速17400英里(约合每小时28000公里)的速度穿越一道极光时拍下了这幅照片。随着“发现”号航天飞机于上周与空间站成功对接，空间站同时出现了山崎直子和野口宗千这两位日本宇航员，这在太空探索史上还是第一次。
　　3.猎户座星云

猎户座星云(图片提供： NASA/JPL-Caltech)

　　这幅红外照片由宇航局斯皮策太空望远镜拍摄，于2010年4月1日公布，展示了闪烁着淡蓝色和铁锈色的猎户座星云。这个正在形成恒星的星云位于著名的猎户座。2009年5月，“斯皮策”的冷却液耗尽，从此开始其“暖身”任务。作为此项任务的一部分，“斯皮策”将对猎户座星云内的恒星变化进行研究。由于一些设备只能在冷却条件下工作，任务管理人员正在调整使用“斯皮策”设备的策略。
　　4.空间站与月球合影

空间站与月球合影(图片提供： Fernando Echeverria via NASA)

　　照片于2010年4月5日在位于美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心拍摄。照片中的国际空间站成为一个亮点，与月球面面相对。给人的感觉是，拍摄时似乎有一只苍蝇趴在照相机镜头上。这幅照片是在“发现”号航天飞机发射升空前拍摄的。“发现”号携带一个满载补给的新货舱进入空间站，执行为期13天的太空任务。
　　5.Gum 19星云

Gum 19星云(图片提供：ESO)

　　在红外光条件下，Gum 19星云呈现出一侧明亮，一侧暗淡的景象。这是因为右侧的氢气正被加热同时又受到内部一颗超大蓝星辐射影响。这幅新照片于2010年3月31日公布，由欧洲南方天文台拍摄。Gum 19星云明暗分界线一带正在形成新的恒星。(孝文)

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国家地理09十佳太空照片：宇宙中的圣诞节

新浪环球地理讯 北京时间12月24日消息，据国家地理网站报道，即将过去的2009年对于太空探索来说是非常重要的一年，发生了很多重要事件，科学家们取得了一系列重大突破，也拍摄了大量太空照片。以下是十佳太空照片。
　　1.“亚特兰蒂斯”号前往哈勃途中

“亚特兰蒂斯”号前往哈勃途中(图片提供：NASA/Thierry Legault)

　　摄影师蒂埃里·莱格特利用一台拥有特殊太阳滤光器的望远镜，捕捉到“亚特兰蒂斯”号航天飞机5月从太阳前面飞过时的微小轮廓。这张照片显示了进入轨道的“亚特兰蒂斯”号，一天后它将靠近哈勃太空望远镜，以便宇航员能执行一系列太空行走，对哈勃望远镜上的先进设备进行维修和升级。
　　2.冲击波喷发出高速运行的粒子

冲击波喷发出高速运行的粒子(图片提供：NASA/CXC/Univ. of Utrecht/J.Vink et al.)

　　看一看大型强子对撞机的榜样吧：扮演超高效粒子加速器角色的冲击波。6月，钱德拉X射线天文台的科学家公布了这张冲击波穿过超新星残余物RCW 86的照片，这张照片是从X射线和可见光范围拍的。科学家表示，虽然冲击波运行速度很快，但是它释放出来的能量并没像它应该做的那样，加热周围的气体。这张新图片显示，额外的能量给粒子提供动力，使它们以接近光速的速度冲向太空。
　　3.撒哈拉“恐怖之地”

撒哈拉“恐怖之地”(图片提供：ESA)

　　从欧洲航天局10月公布的这张照片上看，塔奈兹鲁夫特(Tanezrouft)盆地上的白色盐碱地似乎融化了黑色砂岩山。欧洲航天局与日本合作，6月利用日本的先进陆地观测卫星拍到这张图片，它采用的一种仪器从可见光和近红外线范围内记录了这一地区陆地和植被的覆盖情况。位于阿尔及利亚中南部的塔奈兹鲁夫特盆地是撒哈拉沙漠中一处最荒凉的地方，有时这里被称作“恐怖之地(land of terror)”。右上侧的黄色带状物是Erg Mehedjibat区域，它由一群小型星状沙丘组成，这些沙丘向上生长，而非并列生长。
　　4.双子座流星划过夜空

双子座流星划过夜空(图片提供：Wally Pacholka, TWAN)

　　在2009年12月每年一次的流星雨达到顶峰时，从加利福尼亚州莫哈维沙漠上空经过，划破夜空的一颗明亮的双子座流星，就像投进太空的一把银枪。双子座流星雨比其他流星雨的速度更慢，它们在穿过夜空时，身后会留下长长的美丽弧线。专家表示，这可能是因为它们诞生于一颗潜伏彗星的碎片，主要由非常坚硬、被太阳烤干的岩石构成，因此在地球大气层里燃烧的速度更慢。
　　5.哈勃望远镜发现太空“蝴蝶”

哈勃望远镜发现太空“蝴蝶”(图片提供： NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team )

　　从大视野照相机3拍到的这张图片上看，一颗濒临爆炸的垂死恒星产生了一个宇宙“蝴蝶”。宇航员在5月执行第五次哈勃太空望远镜维修任务时，把这台新相机安装在它上面。9月哈勃科研组公布了这台升级后的望远镜拍到的第一批照片。“蝴蝶”状天体是一个行星状星云。天文学家借助哈勃太空望远镜的光学过滤器，可以准确查明该星云的化学组成、温度和密度，并追踪恒星的死亡过程。位于星云中间的恒星在尘埃团的影响下，显得特别昏暗。它的质量曾是我们的太阳的5倍。在过去2千年间，这颗恒星把包裹在它外层的大部分气体都驱散开，形成如梦如幻的“蝴蝶翅膀”，这两个“翅膀”的延伸长度大约是2光年。

6.珍珠般悬在天际的土卫五

珍珠般悬在天际的土卫五(图片提供：NASA/JPL/Space Science Institute)

　　这幅罕见的照片由“卡西尼”号飞船拍摄，悬在土星环前方的小卫星土卫五就像是一粒珍珠。11月初，绕轨道运行的“卡西尼”号欣赏到这一罕见的景象。文中刊登的照片并非“原版”，而是进行了旋转。
　　“卡西尼”这个名字来源于意大利天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼，正是他在1672年发现了土卫五。天文学家2008年宣布，土卫五可能是第一颗已知拥有自身昏暗环系统的卫星。
　　7.宇宙中圣诞节日景象

宇宙中圣诞节日景象(图片提供：)

　　借助于哈勃太空望远镜，天文学家得以发现这个五彩缤纷的花冠，也算是为即将到来的圣诞节送上的一份礼物。这个宇宙花冠照实际上代表一个年轻的星团——R136，所呈现的节日景象位于大麦哲伦云内的一个恒星诞生区。大麦云是银河系的一个卫星。
　　照片中，红色(氢气)和绿色(氧气)气体花冠环绕在冰蓝色“钻石”周围。这里的“钻石”实际上是一些已知的大质量恒星，其中一些的质量是太阳的100倍。
　　8.火星沙丘波纹

火星沙丘波纹(图片提供：NASA/JPL/University of Arizona)

　　照片由火星侦察轨道器于8月拍摄，10月对外公布，展示了穿过“诺克提斯迷宫”的沙丘波纹。“诺克提斯迷宫”是一个平地，被峡谷，槽谷和深坑所分割。在这幅由火星侦察轨道器HiRiSE(高分辨率成像科学实验的英文缩写)照相机拍摄的照片中，我们可以看到浅色层的含铁硫酸盐以及暴露在沙丘地带附近的粘土矿物。这片沙丘位于火星赤道附近。
　　9.双尾彗星鹿林

双尾彗星鹿林(图片提供：Bill Ingalls/NASA )

　　照片在2月23日拍摄于弗吉尼亚的仙纳度国家公园，一棵棵红树像边框一样分布在鹿林彗星周围。这颗绿色双尾彗星2月时与地球间的距离达到最低点，此时的距离大约在3800万英里(约合6100万公里)左右。专家们表示，鉴于其近抛物形轨道，鹿林彗星的第一次造访也可能是最后一次。
　　由于靠近时的角度，鹿林彗星在逐渐接近地球时似乎拥有另一条指向太阳的反彗尾。这颗彗星蒸发的冰中含有氰和二价碳，在太空真空环境下被阳光照射时，两种气体均发出绿光。
　　10.战神火箭的蒸汽锥

战神火箭的蒸汽锥(图片提供：)

　　10月，美国宇航局的战神I-X火箭在佛罗里达州肯尼迪航天中心进行亚轨道试飞。飞行过程中，火箭上方被一个蒸汽锥环绕。类似这样的“音爆云”会在飞行器达到足以将周围空气冷却的速度时出现，空气中的湿气最终被液化。发射后不久，战神I-X的飞行速度便达到音速的4倍。
　　此次试飞历时6分钟，耗资4.5亿美元，用于帮助宇航局改进其战神I计划。战神I是下一代太空运输工具，负责搭载“猎户座”乘员舱。它们将取代老化的航天飞机，成为美国向太空运送人员和货物的主要手段。(孝文)

雨露

引用 “质量跟地球相当的其他行星可以是一颗巨型水滴、一个巨型氮气球，或者就是一大块铁……”

好想知道那颗大水滴星球在哪里，早点搬上去住。{:8_439:}

云水生涯

引用 “质量跟地球相当的其他行星可以是一颗巨型水滴、一个巨型氮气球，或者就是一大块铁……”
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雨露 发表于 2010-4-13 16:41

    雨露住到大水滴星球上，那可是真找到家了{:8_433:}