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  中科院云南天文台抚仙湖太阳观测与研究基地研究者王金成、闫晓理等,利用1米新真空太阳望远镜(NVST)的高时空分辨率观测数据,揭示了太阳物质来源以及传输过程的重要物理机制。相关成果近期发表在《英国皇家天文学会月报》上。  太阳暗条的形成过程,主要分为磁场结构的形成过程以及暗条物质的来源两个方面。在磁场结构形成方面,国内外学者已经做了许多方面的研究,但对暗条物质来源这方面的研究比较少,特别利用高时空分辨望远镜的观测研究少之又少,主要是由于暗条形成过程比较缓慢,完整的暗条物质注入很难被观测到。  作者研究了位于活动区NOAA11903中某一暗条从无到有的完整形成过程。他们发现低温物质通过暗条南部足点的喷流注入到暗条当中,并且发生喷流处有磁场浮现,同时发现低温喷流同样可以把低温物质抬升到暗条高度并为暗条提供物质,从而推断太阳上低层的小尺度爆发可为暗条的形成提供足够的物质。他们还估算对比了磁浮现所带的能量以及低温物质被抬升所需能量,得到磁浮现所带的能量足以为物质抬升提供能量支持的结论。  (原载于《中国科学报》2019-08-13第8版探索发现)

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在这张由国际空间站宇航员拍摄的照片中,闪电掠过科威特和沙特阿拉伯上空。图片来源:NASA/JSC  在过去的一年里,国际空间站上的一组照相机在雷暴中心观测到数百次伽马射线闪光。通过将这些神秘的闪光与穿越同一风暴的闪电进行比较,空间物理学家开始破解几十年来困扰他们的这一高能量爆发成因之谜。  研究人员发现,这种被称为地面伽马射线闪光(TGF)的爆发,是在强电场穿过大气层时形成的——仅仅就在闪电沿着同一路径传播之前。在此期间,带电粒子与大气相互作用,产生超高速闪烁的伽马射线,而这是肉眼无法看到的,但安装在国际空间站上的专业照相机却可以拍摄到这一画面。  这些仪器为研究普通闪电和TGF之间的关系提供了迄今为止最好的视角。科学家从1994年就知道了TGF,但一直无法给出很好的解释。  “这是一项改变游戏规则的工作。”挪威卑尔根大学空间物理学家NikolaiOstgaard说。他于7月9日和12日在加拿大蒙特利尔举行的国际大地测量学和地球物理学联盟会议的两次发言中描述了这一发现。  这种对TGF如何形成的洞察来自于大气—空间相互作用监测器(ASIM),后者是一组由哥本哈根附近的丹麦技术大学领导、几所欧洲大学和公司合作制造的盒子状的照相机和传感器。ASIM于2018年4月发射至国际空间站。与其他研究大气电学的任务不同,它是设计用来以前所未有的精确度同时研究普通闪电和TGF的。  在最初10个月的数据收集过程中,ASIM发现了94次TGF和闪电彼此之间非常接近的情况。超过一半的情况遵循同样的顺序——一次微弱的光脉冲出现,可能是在带电粒子开始沿着雷暴中的一条导电通道移动之后。随后TGF爆发,到处都是伽马射线。在几百微秒内,一个巨大的电流脉冲沿着同样的带电路径流动,最终形成了闪电。  Ostgaard指出,这些数据支持了这样一种理论,即在导电通道的尖端需要一个小而强的电场才能产生一次TGF。一些相互竞争的理论认为,当一场雷暴在云层中形成一个同样很强但规模要大得多的电场时,TGF就形成了。“我们的研究结果确实更多支持前一种观点。”Ostgaard说,“我们已经解决了这个问题。”  美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校空间物理学家DavidSmith说,这些新数据非常“鼓舞人心”。达勒姆市新罕布什尔大学空间物理学家JosephDwyer则希望,这些观测结果“将为我们指明正确的方向”,从而帮助弄清TGF是如何产生的。  ASIM的研究人员还需要检查该仪器的观测结果与针对相同风暴的其他测量结果有何不同,并判断其发现的TGF和闪电之间的关系在观测到越来越多的TGF后是否仍然成立。  预计ASIM将至少再工作两年。研究人员希望在此期间看到更多TGF。“这就像出去钓鱼,你只需要等待那条大鱼。”Ostgaard说。  Ostgaard及其同事甚至试图更近距离地观察这些雷暴。ASIM从距离地表约400公里的高空向下观测,而TGF发生在距离地表约11至13公里的高空。Ostgaard和其他人希望使用安装在一架飞行高度略高于雷暴的飞机上的伽马射线探测器近距离观测TGF信号。  研究人员表示,这些研究飞行最早可能在2021年进行,将提供探索神秘闪光的另一条途径。  伽马射线暴是来自天空中某一方向的伽马射线强度在短时间内突然增强,随后又迅速减弱的现象,持续时间在0.1至1000秒,辐射主要集中在0.1至100MeV的能段。

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包括迅猛龙在内的非鸟类兽脚亚目恐龙很可能会保卫巢穴不受捕食者的侵害。图片来源:MasatoHattori  在戈壁沙漠发现的一个保存完好的恐龙巢穴表明,这些史前动物中有一些是群居的,就像鸟类一样,能够保护自己的蛋。  加拿大皇家泰瑞尔古生物博物馆古生物学家FrancoisTherrien说:“恐龙经常被描绘成一种独居动物,它们自己筑巢、下蛋,然后就离开了。”近日,Therrien与人合作在《地质学》上发表了一篇研究报告称,“但在这里,我们发现一些恐龙更喜欢群居。它们走到一起,建立了一个窝。”  研究人员发现了15个巢穴和50多个约有8000万年历史的蛋化石。它提供了迄今为止最清晰的证据,表明复杂的繁殖行为——如群体筑巢,在现代鸟类6600万年前与恐龙分离之前就已经进化出来了。  某些现代鸟类和鳄鱼在繁殖期会在公共区域筑巢产卵。许多古生物学家认为,这种“殖民式筑巢”最早出现在恐龙身上,是为了对抗掠食者。但美国马里兰州巴尔的摩市约翰斯·霍普金斯大学古生物学家AmyBalanoff表示,这方面的证据并不确凿。  自20世纪80年代以来,古生物学家就已经发现了聚集在一起的化石蛋或巢穴。但研究合作者、加拿大卡尔加里大学古生物学家DarlaZelenitsky表示,研究人员很难判断这些蛋是在同一时间下的,或只是在同一个地方相隔多年下的。  然而最近描述的巢穴地点有所不同。这座286平方米的遗址位于蒙古东南部——一条细细的鲜红色岩石,连接着15个相对未受干扰的恐龙蛋。一些直径约10~15厘米的球形卵已经孵化出来,部分被红色岩石填满。  研究人员表示,这些条纹连接了所有的恐龙蛋,表明恐龙在一个繁殖季节产下了这些蛋。这些蛋的外部和内部结构,以及蛋壳的厚度,都指向了一种非鸟类的兽脚亚目恐龙,这是一个包括迅猛龙和暴龙等恐龙在内的大型群体。研究人员还估计,根据蛋碎片的数量,略多于一半的巢穴至少有一个蛋成功孵化。  加州州立大学洛杉矶分校古生物学家DanielBarta也认为,如此高的比率表明一些恐龙倾向于筑巢。但他警告说,那些已经孵化的蛋和被捕食者打破的蛋通常看起来很相似。

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  今年是人类登上月球五十周年。1969年7月20日,美国宇航员阿姆斯特朗踏上了月球,宣告人类首次成功登月,并留下标志性的名言,“个人的一小步,人类的一大步”。  自从人类首次踏上月球,至今半个世纪的时光流逝,五十年不断的反思与质疑,老生常谈的得失与纠结。阿波罗登月计划给美国和世界到底带来了什么?其意义何在?中国的嫦娥探月工程可以从中获取哪些经验和裨益?  阿波罗号载人登月的回顾  1969年7月16日,美国宇航局的超重型运载火箭“土星5号”将“阿波罗11号”飞船推向太空,执行首次载人登月的任务,三位宇航员尼尔·阿姆斯特朗、迈克尔·科林斯与巴兹·奥尔德林,第一次踏上光荣与梦想的征程。  7月20日,阿姆斯特朗第一个踏上了月球。宇航员在月球表面进行了两个半小时的各种科学实验,包括钻探月表、月面行走、拍摄照片,并采集了22千克月球岩石标本。  阿波罗计划始于1961年,由于受到苏联宇航员加加林在1961年4月12日首次飞翔太空的激励,美国总统约翰·肯尼迪担心在太空竞赛中败给苏联,他立即建议美国宇航局实施月球探测计划,代号阿波罗工程。这个计划从1961年到1972年共历时11年,堪称世界历史上具有划时代意义的一项成就,继阿波罗11号登月后,美国又有5次成功地将12名宇航员送上了月球并顺利返航。  阿波罗登月花费255亿美元,这在上世纪60年代可谓巨大支出。1969年的黄金价格是每盎司35美元,而2019年达到1400美元,提高近40倍,所以阿波罗登月的现在可比价格是一万亿美元,这绝对是天文数字!如此天价的阿波罗登月是否值得,那就打个算盘来估算一下。1969年美国GDP总值是1万亿美元,而2019年超过20万亿美元,提高近20倍。  经济学家认为,阿波罗工程通过长期的杠杆效应,拉动美国经济增长,使之投入产出比例高达1:20。历史学家认为,阿波罗登月好比诺曼底登陆,最后美国在冷战中发动“星球大战计划”并击败苏联。所以,阿波罗计划被看成是美国高科技战争的全民总动员,这一点也不为过。  阿波罗计划推动高科技发展  阿波罗计划曾经动员近30万科技人员参加,约200多个大学、80多个研究院所和2万多个工业部门介入,创造并带动了上世纪70年代后美国的近3000项高科技产业,为加快美国工业的现代化进程和更新换代、确立美国在世界的领导地位,奠定了雄厚的基础。  一个阿波罗的超级工程涉及4万多个基础工业部件,这些产品的优化、升级、可靠性增强夯实了美国的生产力。通过阿波罗计划的运作过程,美国完善了国家高科技管理、运行以及顶层设计能力,强化了其操作实施的执行力。  阿波罗计划还激发了美国青少年一代学习科学的热情,大量科普作品应运而生,见于影视、文学、科技馆、博物馆和图书馆,这直接提升了美国的民众科技素质,营造了一个高科技立国的文化氛围。  进而技术革新派生出新的高科技核心产品,诸如全球定位导航系统GPS、超级计算机和国际网络、卫星发射、高性能的火箭发动机和航天航空器件,这推动了相关产业链终端的进步,诸如材料工业、电子工程、微电子技术、信息通信、大数据云计算、化学工业等等。无线电雷达是“阿波罗”飞船的联络通信和信号传输设备,当时世界上最先进的天文学射电望远镜参加了阿波罗登月任务,诸如美国阿雷西博305米口径射电望远镜、澳大利亚64米口径帕克斯望远镜等等。  基于阿波罗计划而形成的这些发明和创新增加了新的就业岗位,强化了美国文化信心,在美国梦的吸引下,全球大批人才投奔美国,这又进一步提升了美国的人口素质。可以说,直到今天,美国还在继续享用着阿波罗登月工程的“红利”。  中国“嫦娥”将创造新的里程碑  1972年,时任美国总统尼克松访问中国时,送给毛泽东主席的见面国礼就是阿波罗登月带回的一克月球岩石碎片,其中0.5克交由我国嫦娥探月工程首席科学家欧阳自远院士进行研究,这也激励他构想中国的首个月球探测计划“嫦娥工程”。  2004年嫦娥探月工程开始启动,以“绕”“落”“回”三步走的战略方案实施。首先发射环绕月球的卫星,接着发射月球探测器进行实地探测,最后送机器人上月球实地采样并返回地球,整个计划大概需要二十年的时间完成。  正如欧阳自远总结,在嫦娥工程取得的成就基础上,人类将开启重返月球的新征程,并孕育出月球科学的新突破,最终形成人类开发利用月球的能力。嫦娥探月工程的全部三个阶段成功在望。  可以预期,若干年后中国航天员将踏上月球,留下中国人的脚印。  (作者:张承民,系中国科学院国家天文台研究员)  (原载于《中国科学报》2019-07-16第8版探索发现)

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卡西尼VIMS捕捉到的土星A、B和C环的红外光谱图。图片来源:NASA木星和土星云层下数千公里处的物质微妙地牵引着绕轨运行的航天器。图片来源:NASA  美国卡西尼土星探测器在近土星环绕旅程的最后一年,为人们拍摄下了土星复杂光环运行的复杂细节。  尽管2017年卡西尼陨落,但科学家仍从其收集的大量数据中不断获得新发现。近日,发表在《科学》上的论文描述了卡西尼4架探测器对土星环进行的有史以来最接近的观测结果。  结果中包括土星环的细节、纹理和图案等,这有助于了解是什么样的相互作用促成了土星环的形成。新公布的图片显示了土星环的颜色、化学构成和温度如何发生变化。  “有关卫星是如何以各种方式‘雕刻’土星环的新细节,为人们了解太阳系形成打开了新窗口。”该论文通讯作者、美国加州山景城地外文明搜寻研究所卡西尼项目科学家MattTiscareno说。  “这些结果来自卡西尼号任务的掠环轨道和最后的观测,揭示了土星环和相关卫星的详细结构。它们有力地表明,土星环比土星本身年轻得多,并为土星环和卫星的起源提供了重要线索。”未参与该研究的日本东京理工大学地球生命科学研究所的ShigeruIda告诉《中国科学报》,“不得不说,卡西尼是一项伟大的长期任务。”  神秘的土星环  主要由水冰小颗粒组成的土星环是太阳系颇为壮观的景色,而与形成于45亿年前的土星相比,土星环的历史相对短暂。科学家预测,它形成于约1亿年至1000万年前。当时的地球正处于恐龙时代。  但一直以来,科学界对土星环的年龄有截然不同的观点。有观点认为,在45亿年前土星诞生后不久,太阳系内的冰残骸就形成了土星环。另有观点认为,土星环形成得很晚,它来自土星引力捕获的一颗彗星或是柯伊伯带小天体,逐渐演变为环绕土星的颗粒带。  “天文学家和行星科学家需要观测证据证明理论模型。由于土星距离我们十分遥远,要获得土星环和卫星的观测证据需要时间。即使在宇宙飞船到达土星后,也需要时间使用许多不同的仪器详细探测。”Ida说,于是,科学家从更简单的观察开始,试图测量越来越困难,但却更重要的结果。  正如Ida所言,随着研究深入,新谜题出现了,旧谜题加深了。本次近距离观测图片显示,土星环有3种纹理质地,分别是块状、光滑状和条纹状,不同纹理之间有清晰边界。但是,这些特征究竟如何形成,仍是不解之谜。  Tiscareno说:“这告诉我们,土星环的外观不仅取决于物质的多少,还涉及这些物质的特性,它们之间的差异可能会影响到彼此碰撞和反弹时的情况。我们还不知道这是什么。”  无论如何,卡西尼传回地球的数据,或许能成为指引人们穿越土星环“迷雾”的领航灯。  穿越“迷雾”  新研究数据是卡西尼于2016年12月至2017年4月在土星“掠环轨道”以及2017年4月至9月其任务“压轴”前飞越土星云顶时搜集的。2017年9月15日,卡西尼燃料用尽坠入土星大气层,为长达13年的土星探测画上了句号。  就像一个由原始行星物质组成的星盘中正在建造一颗行星,嵌在土星环(按发现顺序从A到G排名)中的小卫星与它们周围的物质相互作用,而土星环则延伸到土星以外辽阔的空间。  此次,卡西尼的可见光和红外测绘光谱仪(VIMS)揭开了一直困扰人们的谜团。VIMS能在可见光和近红外光下对土星环进行成像,并在土星环A的最外层发现了异常微弱的水冰带。研究人员表示,这是一个惊喜,因为该地区是众所周知的高反射区,这通常是存在污染较少的冰的迹象。  而且,新的光谱图也揭示了土星环的组成。虽然科学家已经知道水冰是其主要成分,但新研究发现,土星环成分中不含氨冰、甲烷冰,也没有发现有机化合物。“这也令人惊讶,卡西尼曾发现有机物质从D环流入土星的大气层。”Tiscareno说。  科学家还发现,在土星环外缘的F环上,一系列类似冲击产生的条纹具有相同的长度和方向,表明它们可能是由相同时间与土星环发生的一组撞击形成。土星环的形状是由围绕土星运行的物质流打造而成,而非撞入环中的彗星碎片形成。  美国康奈尔大学卡西尼VIMS科学家PhilNicholson说:“如果有机物质大量存在——至少在主要的A、B和C环中——我们就会看到它们。我还不相信它们是土星环的关键组成部分。”  迎接新时代  美国宇航局(NASA)艾姆斯研究中心的JeffCuzzi说,这项研究标志着卡西尼科学下一个时代的开始。Cuzzi自上世纪70年代以来一直在研究土星环,是卡西尼任务中研究土星环的跨学科科学家。  Cuzzi说:“我们获得了更多的信息,离土星环更近了,也解开了新的、更有趣的谜题。我们已经进入下一个阶段,即建立新的、详细的土星环演化模型,包括卡西尼号数据新揭示的土星环比土星年轻得多。”  今年1月,研究人员利用NASA“深空网络”测量了卡西尼的飞行速度,再根据引力对飞行路径的影响算出土星环质量约为土卫一的40%。研究人员表示,根据已建立的土星环质量和年龄关联模型,这一质量数值表明土星环很年轻,支持了土星环由土星捕获的彗星或柯伊伯带小天体演变而来的理论。  “除了对土星环和土卫六的观测,卡西尼还从土卫二上发现了由水和有机分子组成的间歇泉,这意味着土卫二内部可能有海洋,也就是说那里或许孕育了生命。这一发现开启了天体生物学的新台阶,我认为下一代的探索应该集中在土卫二上。”Ida说。  Ida表示,土星环是何时以及如何形成的,一直困扰着人们,即便现在没有一个明确的答案,卡西尼的数据已经为这个谜题提供了重要线索,但仍有很多诱人的问题等待着人们去解答。  卡西尼—惠更斯任务是NASA、欧洲航天局和意大利航天局的合作项目,于1997年10月15日发射升空,沿途造访过金星、地球、月球、小行星和木星,并于2004年抵达环土星轨道。近20年间,“卡西尼”探测任务大幅刷新了人类对土星的认识,包括它的复杂光环、类型多样的卫星体以及磁场环境等。它曾获得一系列重大发现,如土卫二存在全球性海洋,土卫六上存在液态甲烷海洋、在土卫二喷出的羽流中探测到氢等。

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SRG望远镜(艺术想象图)图片来源:行星学会  据英国《自然》新闻网络版近日消息称,德国和俄罗斯联合开展的“光谱—伦琴—伽马”(SRG)任务,将对几百万个超大质量黑洞和几十万颗恒星进行探测。  该项目搭载两台独立的X射线望远镜:一台是由德国建造的eROSITA,另一台是由俄罗斯建造的ART-XC。二者集结的能力可以让天体物理学家观测到宇宙中那些不发光的昏暗天体,同时,也将首次利用X射线为人们提供一种新的方式来了解宇宙亿万年来的加速膨胀,为人们绘制一幅前所未见的“太空地图”。  SRG任务首席科学家、马克斯-普朗克地外物理研究所天文学家彼德·普利德哈尔表示,在半年的时间内,这个项目就能覆盖整个天际。  据悉,该任务将探测星系间等离子体以及等离子体细丝发出的X射线,由此绘制覆盖约10万个星系团的宇宙网络地图,同时还将探测多达300万个超大质量黑洞和银河系中70万颗恒星发出的X射线。  美国哈佛-史密森天体物理中心天文学家费比阿诺表示,该任务将是一次伟大的观测,其返回的数据会对整个领域产生深远而独特的影响。  俄罗斯科学院空间科学研究所天体物理学家帕弗林斯基则表示,这是一次让俄罗斯重回世界一流研究水平的机会。

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