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银河系或源自与“香肠”星系相撞  穿越银河系银盘需光速飞行20万年
银河系或源自与“香肠”星系相撞 穿越银河系银盘需光速飞行20万年
7/5/2018 6:00:32 PM | 浏览:121 | 评论:0

银河系或源自与“香肠”星系相撞  穿越银河系银盘需光速飞行20万年


  据美国太空网2日报道,一项新研究发现,我们所处银河系的银盘比我们以前想象的要大,如果宇宙飞船能以光速飞行,则需要20万年才能穿越整个银河系。相关论文发表于最近的《天文学与天体物理学》杂志。

  西班牙加那利群岛天文研究所的研究人员利用美国阿帕奇波因特天文台银河系演化实验(APOGEE)和大天区多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)提供的恒星光谱数据,对恒星中金属(重元素)的丰度进行了分析。恒星的光谱将恒星发出的光分解成不同颜色,通过分析颜色模式,可以了解恒星内部存在哪些元素。

  研究人员惊讶地发现,当越过以前假设的银河系银盘边界后,仍有组成成分与银盘星相似的星体。研究报告共同作者卡洛斯·阿连德说:“研究表明,(边界外)有相当一部分星体金属丰度更高,具有银盘星的特征,如此看来,银盘的直径比此前假定的更大。”

  银盘是银河系的主要组成部分。过去的研究表明,银河系直径介于10万光年到16万光年之间;而新研究估计,银盘的直径为20万光年。一光年指光在一年内行进的距离,约10万亿公里。

  研究人员表示,新发现的银盘星到银河系中央的距离,是太阳到银河系中央距离的3倍,而在太阳到银河系中央距离4倍远的地方,可能有更多银盘星。

  这并非科学家首次修改银河系的参数。最近对仙女座星系的一项研究表明,仙女座星系的质量实际上与银河系的质量相同,而非更大。这影响了对这两个星系运动的预测,因为它们在40亿年内不可避免地会碰撞在一起。

 

银河系结构或源自与“香肠”星系相撞

银河系或源自与“香肠”星系相撞  穿越银河系银盘需光速飞行20万年
 

 据英国剑桥大学官网4日消息,一个由该校天文学家领导的国际团队称,他们发现了银河系和被称为“香肠(Sausage)”的更小星系间古老而剧烈的迎面碰撞,这是银河系早期历史上的一个决定性事件,重塑了银河系的结构,形成了其内部“隆起”和外部“恒星晕”。最新研究有助于科学家重新认识银河系家园早期的历史。

  研究团队认为,大约80亿到100亿年前,一个未知的矮星系撞上银河系,该矮星系未能幸免于难,很快就解体了。这次撞击把矮星系撕成碎片,其恒星沿着像针一样的轨道运行,距银河系中央非常近。借助欧洲空间局的“盖亚”(Gaia)卫星收集的数据,研究人员画出了恒星的速度和运行路径,从而发现了该星系的“香肠”形状。

  “盖亚”一直在绘制银河系恒星的图谱,记录恒星经过银河系的轨迹,使天文学家能以前所未有的精确度掌握天体的位置和轨迹。目前,银河系仍在与其他星系,如弱小的人马座矮星系等发生碰撞。然而,“香肠”星系要重得多。它的气体、恒星和暗物质的总质量是太阳质量的100多亿倍。

  研究人员称,当“香肠”撞进年轻的银河系时,引发了极大的骚乱。它的俯冲轨迹意味着,银河系的银盘很可能在撞击后膨胀甚至断裂,需要重新生成。“香肠”碎片如天女散花般洒落,形成了银河系中心的“隆起”和周围的“恒星晕”。

  新研究还发现了至少8颗大的球状星团,它们由“香肠”星系带进银河系。小星系通常没有自己的球状星团,所以“香肠”星系一定足够大,可容纳一群星团。

  研究人员表示,“香肠”星系的正面碰撞是银河系早期历史中的一个决定性事件,这一事件的“记忆”仍然存在于其恒星的运动轨迹和化学物质中,我们可以通过“盖亚”卫星提供的数据回溯到遥远的过去,并重建银河系家园的前史。

 

探寻外星生命:水未必是唯一线索

银河系或源自与“香肠”星系相撞  穿越银河系银盘需光速飞行20万年

  说到寻找外星生命,科学家脑海首先浮现出的主要是水。但据美国太空网日前报道,来自美国哈佛大学等机构的研究人员在一份最新研究报告中提出,寻找磷、钼、钴这样的“生物要素”也有助于判断某个天体是否有生命存在的可能性。

  水是科学家眼中的“香饽饽”

  在地球上,从地表以上的云层到地壳深处,几乎有水的地方就有生命。而且,“逐水而居”是从古至今人类争取生存与发展空间一直遵循的基本规则。正因如此,科学家在地球以外的世界寻找生命时,通常会聚焦“宜居”世界——这些地方的温度有助于星球表面保存液态水。

  例如,金星现在是地球有毒的“兄弟”,这两颗星球的大小和密度相仿,但金星表面温度(约465℃—485℃)高到足以让铅融化。不过,美国《地球物理通讯》2016年8月刊发的一项研究指出,就在7.15亿年前,金星表面可能还是宜居的。

  研究人员解释说,几十亿年以前,太阳的光照比现在略弱,或许金星表面相对较凉爽,液态水可以汇聚成适宜生命存活的大海。后来,即使来自太阳的热量增加,金星的气温可能也只比之前仅提高了4℃,这种微小的升温可能使金星上的海洋存续数亿年,成为可以孕育生命的“温床”。

  科学家甚至推测,如果金星上曾经有过生命,它们仍有可能在其云层中生存至今。

  磷对地球生命进化起了推动作用

  最新研究报告资深作者、哈佛大学天文学系主任阿维·洛布指出:“尽管如此,我们知道生命还需要其他组成要素。”例如,在地球上,决定海洋中生物数量的关键要素可能包括氮和磷。氮对于制造蛋白质来说不可或缺;氮和磷都是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的关键成分。最近一些研究结果表明,在大约6.35亿年—8亿年前,海洋中磷含量的增加对地球上动物的进化起到了推波助澜的作用。

  为了观察这些生物要素在外星生命的进化过程中可能扮演了什么角色,研究人员将重点放在了一些“外冷内热”的天体——冰冻的表面之下拥有液态海洋的天体(如木卫二和土卫二)上。他们主要研究在这些天体内,这些生物要素是否容易获得。

  洛布说:“人们怀疑,在木卫二和土卫二冰层下的液态水中可能存在生命,美国国家航空航天局(NASA)和欧洲空间局都制订了拜访它们的太空飞行计划,比如NASA的‘欧罗巴快帆’任务、计划多次飞掠木星的‘木星冰月’,都是为了探测木星卫星上是否有生命所需的化学成分。”

  研究表明,木卫二的表面不断“沐浴”在木星的辐射中,生成了被称为氧化剂的分子,而且,随着木卫二的冰面发生剧烈搅动,这些氧化剂会进入木卫二的隐蔽海域,在那里与硫化物发生反应,让海水变得高度酸化。如此一来,木卫二拥有的磷可能足以支持生命存在,尽管高度酸性的海洋或许会扼杀生命存活的可能。

  钼、锰、钴等成外星生命搜寻“新宠”

  科学家还表示,钼、锰和钴等微量元素可能也是生物要素。最新研究报告第一作者、哈佛大学天体物理学家马纳斯维·林加姆说:“钼在多种酶中发挥着至关重要的作用,尤其是在固氮(瓦解让氮原子成对的强大化学键,并将得到的单个氮原子‘固定’入重要的化学分子内)方面。”

  此外他还指出,钼“影响着许多生物体的蛋白质合成、新陈代谢与生长;锰在通过叶绿体的光合作用生成氧气方面发挥着重要作用;而钴在新陈代谢方面发挥多种生物学作用——最突出的一点是,它是维生素B12的组成部分。”

  纽约罗彻斯特大学天体物理学家亚当·弗兰克并没有参与最新研究,但他表示:“宜居区域的概念可追溯到上世纪50年代。但此后,我们发现了很多新东西,例如地下海洋的存在。因此,在研究宜居性时,我们需要转变想法,不能紧盯着水不放,水当然非常重要,但我们也要扩展思维,除了水,特定元素和化学物质都是生命所必需的。”

  那么,如何从很远的地方看出太阳系以外的外星世界是否有可能存在生物要素呢?方法之一是关注它们的恒星,恒星可能会揭示其行星和卫星的组成成分。林加姆说,恒星中某个元素的存在会在其星光中生成一种独特的可见光谱带,“从而让我们了解与围绕这些恒星运行的所有行星的宜居性有关的信息”。

  康奈尔大学行星学家乔纳森·鲁尼纳说:“(林加姆)等人的新研究是基于简单假设的计算,我们必须时刻铭记,行星和卫星比我们预期的要复杂,这也是我们多年行星探索实践得到的教训之一。不过,尽管新研究并不具有决定性,但对未来的观测和探索任务仍有借鉴意义。”

  研究人员也提醒人们,目前的搜寻工作仅仅考虑了我们已知的生命,“我们并不知道的生命可能遵循与地球上的生命不同的化学路径,发现我们不知道的生命可能更令人兴奋。”(刘霞)

 

深入岩石圈研究 探索地球内部运动


银河系或源自与“香肠”星系相撞  穿越银河系银盘需光速飞行20万年


       峰峦雄伟的高山、江河纵横的平原、富藏资源的盆地以及气势磅礴的冰川,它们的形成都与地球岩石圈有着密切的联系;矿产资源的探查,油气能源的开发,地震、火山和海啸灾害的预测,人类利用地球资源的一切活动都离不开对地球岩石圈的深入探究,那么到底什么是岩石圈?为什么地球岩石圈的研究如此重要?

       什么是岩石圈?

       地球是一个椭圆形球体,从地球表面向地心可以分为地壳、地幔和地核三部分,由于地壳和上地幔顶部都是由岩石组成,地球科学家把它们统称为岩石圈。中国科学院院士滕吉文介绍,地球内部物质属性和结构非常复杂,岩石圈研究主要是研究地球最上层这一圈的领域,岩石圈几乎承载着人类赖以生存的全部能源和矿产资源的供给。

       岩石圈运动的原因是什么?

       越过地平线,探索岩石圈内部的物质属性、结构和运动规律,已经成为各国地球科学家关注的前沿领域,其中,岩石圈物质和能量交换的研究与探索尤为引人瞩目。“大家坐在这里,可能感觉不到地球在运动,实际上地球是运动的,只是很微小,我们感觉不到。”滕吉文说,在整个岩石圈里,有些地方重力均衡,构造不活动,所以是稳定的,有的地方重力没有达到均衡,构造活动,所以它是不稳定的,而地壳重力的均衡与不均衡、构造活动与不活动会直接影响到深部物质和能量的交换,也就是说均衡或不均衡、活动或不活动其本身就是一种力的作用结果,物质和能量交换也必然会导致深部物质运动。

       为什么要研究岩石圈?

       地球岩石圈为人类的生产、生活提供了丰富的矿产资源和油气能源,与此同时,岩石圈也是火山、地震等重大地质灾害的策源地。滕吉文表示,因此岩石圈的研究也更加令人注目。“如果想真正了解并厘定某个地方的资源、能源和灾害情况,就必须深化认识地球本体,把握地球内部物质运动的行为和轨迹,弄清楚其动力学的响应和动力机制。”

       不同地区岩石圈的结构与活动特点,在一定程度上反映着这一地区矿产资源和能源的分布以及火山、地震等自然灾害的情况,岩石圈物理学的深入研究,不仅有助于人类探索和开采矿产资源与油气能源,而且对于掌握自然灾害发生与发展的内在规律和动力学机制具有重要意义。相信随着科学技术的不断进步,越来越多的岩石圈奥秘将会被不断揭开,这将为人类地球资源的高效利用和防灾减灾带来新的可能。

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