
3000光年外“NGC 7027”星云发现氦合氢离子踪影 宇宙大爆炸后首种分子
科学家在上世纪20年代,在实验室制造出被认为是约140亿年前,宇宙大爆炸初期形成的第一种分子氦合氢离子(HeH+),并认为太空中仍存在该种分子,但一直未能找到证据。
一个由德美两国科学家组成的团队,早前终于在一个距地球3000光年的星云,发现氦合氢离子的踪影。
德国马克斯普朗克无线天文学院(MPIfRA)与美国太空总署(NASA)合作的“同温层红外线天文台”(SOFIA)探索计划,于2016年5月三度用一架经改装的波音747SP客机,载着一台2.7米长的望远镜及其他红外光谱仪器,飞到地球表面上空1.4万米的大气层进行研究。
该高度可避免探测仪器受地球水蒸气影响,掩盖来自其他分子的信号。
而高解像度红外光谱仪器,则可将来自氦氢化物的光波与其他波长近似的分子区分出来。
探测器最终在来自3000光年外名为“NGC 7027”的星云,检测到HeH+。
此前,科学家难以在自然环境发现HeH+,因为它们被电子撞击后发出的光波信号,会被另一种由碳和氢组成的分子的信号掩盖。
领导研究的MPIfRA天文学家古斯滕(Rolf Gusten)表示:“长期以来,缺少有关氦氢化物在宇宙中存在的证据,令科学家对早期宇宙形成的化学结构有许多疑问。
今次的研究有助消除这些疑问。
”
同样的微风可以在土卫六表面激起巨浪,却仅够在地球上泛起涟漪。
Schneck / Ashton et al. 麻省理工学院(MIT)博士生 Una Schneck 等人,近日在《地球物理研究:行星(Journal of Geophysical Research: Planets)》杂志上刊发表了一篇文章,称他们开发了一个名叫“行星波浪(PlanetWaves)”的新模型,可以精确描述地球之外天体表面液体形成的波浪形态。
据称该模型综合考虑了行星的气压和液体的特性,包括其密度、粘度和表面张力——这些参数能够量化波浪在形成过程所受到的阻力——而非仅考虑行星的引力。
研究人员发现,在地球以外的天体表面,波浪的形态和强度可能与地球迥然不同。
仅够地球泛起涟漪的微风,在土星的卫星土卫六(Titan)表面,却能掀起高达3米的巨浪。
同样的微风可以在土卫六表面激起巨浪,却仅够在地球上泛起涟漪。
Schneck / Ashton et al. 研究人员称,人们可能已经习惯了地球上特定的波浪形态,但通过这个模型,我们可以非常直观地看到在不同的液体、不同的大气和不同的引力条件下波浪运动方式的差异,而这种差异很可能会挑战我们的直觉。
土卫六是迄今为止已知地球以外唯一一个表面存在大量液态物质的天体。
但土卫六表面的液体并不是水,而是油性的甲烷、乙烷等碳氢化合物(烃类物质)。
这些物质只在-179℃的极寒环境中才保持液态。
但是迄今为止事实上没有人直接看到过土卫六表面的这些湖泊或海洋,要想知道那里会产生什么样的波浪,只能靠模拟。
研究人员通过模拟发现,由于土卫六的引力仅为地球的14%,其湖泊或海洋中液体的密度较低,且更易流动,因此仅够地球泛起涟漪的微风,也能在那里掀起3米高的巨浪。
所以如果我们站在土卫六的海边,可能会看到这样一幕超现实主义的景象:尽管迎面而来的只是轻柔的微风,海中却已掀起巨大的波浪——更让人感觉诡异的是,这些巨浪却在以非常慢的速度缓缓移动,其推进的速度像是慢镜头。
由此也引出了另一个让人好奇的谜——在地球上,海浪的长期拍打,会对海岸构成严重侵蚀——那么在土卫六上,这些“巨浪”是否也有同样的能力? 如果我们将地球和土卫六进行比较,会发现在地球表面,河流入海口通常有所谓的“三角洲(Delta)”;
但在土卫六上,尽管也有河流和海岸线,却几乎看不到类似三角洲的地貌。
这种差异是否与波浪的差异有关? 了解这种差异,也有助于工程师设计出能够在土卫六湖泊或海洋表面漂浮的探测器。
这样的探测器必须能够承受“当地”海浪的冲击。
此外,尽管火星表面现在已经没有液态水,但在几十亿年前,却并非如此。
通过该模型,研究人员发现, 当时仅需较小的风力,就可在液态水的表面掀起波浪;
而随着火星大气层的逐渐散失,其表面气压和温度下降,在此过程中产生波浪所需的风力也越来越强。
在太阳系以外,行星 LHS 1140b 位于宜居带,它的密度表明其有高达 19% 的含水量。
LHS 1140b 是一颗“超级地球”,其引力比地球强得多。
那里如果有海洋,那么在相同风速下产生的海浪要比地球上小得多。
一个更为奇异的范例可能是 Kepler-1649b——这颗酷热的系外行星,其引力强度与地球相近,且大气环境可能与金星差不多——富含大量硫酸。
如果 Kepler-1649b 表面存在硫酸湖,那么由于硫酸的密度是液态水的两倍,若要在其湖面上掀起硫酸的涟漪,所需的风力要比在地球上强得多。
而巨蟹座 55e(55 Cancri e)表面则可能覆盖着熔岩湖。
熔岩的黏性非常大,与此同时这颗行星的引力也比地球强,所以要在这些熔岩湖表面掀起涟漪,则需要时速近 130 千米的狂风。
土卫六。
NASA / JPL-Caltech 参考 Waves hit different on other planets https://news.mit.edu/2026/waves-hit-different-on-other-planets-0416 Modeling Wind-Driven Waves on Other Planets: Applications to Mars, Titan, and Exoplanets https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2025JE009490
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