行星探测

“搞行星探测不是一个国家的事情，要由全世界感兴趣的科学家一起解决。中国正在进入行星科学研究领域，而且会越做越好，我愿意提供力所能及的帮助。”在接受《科学时报》采访行将结束时，王阿莲真诚地表示。 目前供职于圣路易斯华盛顿大学地球与行星科学系的王阿莲，主持该系行星表面物质研究团队的激光拉曼光谱、红外光谱、穆斯堡尔谱以及正在建造中的激光等离子体谱等4个实验室和若干NASA科学研究项目。自2004年至今，她一直作为科学团队成员操控火星登陆车“勇气”号。2007年，她受NASA资助参与欧空局“地外火星”登陆车计划，负责发展激光拉曼及激光等离子体光谱仪并将用其分析研究火星物质。 从1975年“海盗1号”和“海盗2号”在火星降落以来，华盛顿大学地球与行星科学系一直是NASA火星探测飞行任务的主要参与者之一。王阿莲介绍说，华盛顿大学的研究团队都直接参与最近几次的NASA火星探测飞行任务，包括2004年登陆的火星探测车“勇气”号和“机遇”号，以及2008年登陆的“凤凰”号极地探测器。华盛顿大学行星表面物质研究团队保存有上千阿波罗月壤样品，也是NASA将于2009年发射的月球复兴号轨道卫星的科学团队成员。 同时，华盛顿大学地球与行星科学系还是NASA行星探测数据中心(GPS)之一。NASA自成立50年来，所有行星探测飞行任务的科学数据都存在几个数据中心，为美国公众及全球科学家共享。除了参与飞行任务及行星探测数据分析，王阿莲等系里的科学家还参与设计和制造用于行星科学探测的仪器。此外，行星科学基础研究历来都是华盛顿大学地球与行星科学研究的中心议题，也是NASA历次行星探测飞行任务的主题。这些研究涉及一些当前行星科学的基本问题，比如水在火星发展进化史中的作用，月球的内部构造及元素矿物分布的相关性，金星大气与表面物质的相互作用，太阳系外缘行星及其卫星系统的特征和进化等。 “我们每个人都要作多个方向的研究。”王阿莲说，“华大的团队可以看做是一个松散的科学联盟。每个科学家都是独立的，有各自特殊的研究趣味和研究方向，并在有可能的领域相互合作。” 美国的科学界崇尚自由竞争，这是王阿莲自认受益匪浅之处。“在科学上，公开批评和公平竞争很重要。有了新想法就撰写论文，写项目申请参与公开竞争和评审。这种环境确实为我创造了很多机会，鼓励了我的很多新的思想、新的方法，并产生了不少新的结果。美国是个移民国家，鼓励外来科学家凭本事开创新领域。” 和现在的年轻学子相比，王阿莲的经历比较曲折。这位北京姑娘没上完中学就下乡到内蒙古插队。至今回想起来，她依然表示“非常喜欢那个地方和那里的老乡”。 插队虽说耽误了不少学习时间，但确实让她这个在大学校园里长大的孩子懂得了老百姓的辛苦。“要是你有机会做事情就一定要做好。就是为了老百姓也要做好。” “文革”后，王阿莲得以在山东大学继续学业，读完北大研究生后来到法国读博士，以后来到美国工作。“我是从物理学的角度参与行星科学研究的，在国内地学界工作的几年也学了些地质学，把物理学、地质学还有化学都结合起来研究行星科学，我觉得非常合适。” 王阿莲正在尽自己的力量帮助中国的行星科学研究。2006年，她促成了华盛顿大学与山东大学共建国内第一个达到国际标准的行星探测数据分析中心，并为该中心提供美国宇航局和欧洲空间局所采集的行星项目数据。同时为山东大学培训了第一批2名联培博士生。 2007年，她帮助中国地质科学院与华盛顿大学达成一个长期科学合作框架性协议和5个拟议中的单项合作课题，包括用北京SHRIMP离子探针对阿波罗月岩样品及月球陨石的年龄测定，中国“嫦娥1号”探月飞船月球遥测数据的合作研究，以青藏高原盐湖及硫化矿床风化带为模本的火星模拟地质研究，南极地壳及地幔地球物理研究，以及陨石同位素分析研究等。 2008年，由王阿莲推荐并亲自担任科学审校的《登陆火星》中文版由中国宇航出版社正式出版，向中国航天界及青年学子介绍了NASA火星探测车项目的全貌。 目前，第二批2名山东大学博士生即将赴美来到王阿莲的实验室学习工作。同时她也期待着9月份带队回国，与中国地质科学院的合作者中国工程院院士郑绵平，一同奔赴青藏高原盐湖区从事火星模拟地质的第一次野外考察。

俄罗斯卫星通讯社6月23日消息，俄罗斯科学院空间研究所所长阿纳托利彼得鲁科维奇在向俄科学院空间委员会提供的报告中表示，俄罗斯仪器将搭乘中国“郑和”号探测器前往“埃尔斯特-皮萨罗”小行星。彼得鲁科维奇指出，用于研究“埃尔斯特-皮萨罗”小行星等离子体环境的仪器应在2023年4月运到中国。俄罗斯卫星通讯社报道截图在介绍该项目时彼得鲁科维奇说：“参加‘郑和’项目能够收获重大科研成果，推动俄中空间科研领域的合作发展。这是俄中首个此类合作项目。这非常重要。”2021年2月，俄罗斯科学院空间研究所副所长奥列格科拉布列夫曾介绍了“郑和”号探测器选择俄罗斯仪器的情况。中国此前宣布，计划在2024年发射“郑和”号探测器，研究近地小行星Kamoʻoalewa（469219）并将其土壤样本带回地球，还将研究“埃尔斯特-皮萨罗”小行星（7968）。

国际著名学术期刊《自然》最新发表一篇天文学论文称，根据韦布空间望远镜(JWST)的观测结果，地球大小的系外行星TRAPPIST-1b上未发现大气的迹象。该论文介绍，研究人员利用哈勃望远镜和斯皮策空间望远镜，通过投射光谱技术观测了TRAPPIST-1系统内的所有行星，但并未探测到任何大气特征。TRAPPIST-1b是距离该系统的M型矮星最近的行星，接收的辐射是地球从太阳接收辐射的4倍。这种相对较大幅度的恒星加热表明，TRAPPIST-1b的热发射也许是可测量的，而这或能用来了解该行星的大气。论文通讯作者和第一作者、美国国家航空航天局(NASA)艾姆斯研究中心托马斯格林(Thomas Greene)和同事与合作者一起，利用韦布望远镜上可观测中长波辐射的中红外设备(MIRI)，评估了TRAPPIST-1b的热发射。他们探测到了该行星的次食(当TRAPPIST-1b运行到M型矮星背后时)，并测量了该行星白昼侧的温度及其大气特性。论文作者指出，对他们研究发现的最直接解释是：几乎没有或只有很少的行星大气能让来自宿主星的辐射再分布，而且几乎没有可探测到的来自二氧化碳或其他物种的大气吸收。这或许是因为TRAPPIST-1b吸收了来自M型矮星的几乎所有辐射，而且没有高压大气。该地球大小系外行星上缺乏充足大气的研究结果，与建模预测结果也是一致的。论文作者表示，今后的观测有望使人们进一步理解TRAPPIST-1b上热的再分布，以及M型矮星类地行星的性质和它们与太阳系同类行星的差异。

太空一直是人类魂牵梦萦的所在，众多太空主题电影大片的大获成功足以印证这一点。在维萨拉，我们对太空的兴趣远远超出了科幻小说的范畴。维萨拉传感器目前正在用于欧洲航天局 (European Space Agency) 于 2016 年启动的 ExoMars Mission。为了评估火星的环境并为未来的探索铺平道路，欧洲航天局通过该计划向火星发射了航天器。此外，“好奇号火星探测器”(Mars Curiosity Rover) 也已经在这颗红色星球上取得了许多突破性发现。维萨拉技术并不仅仅在前文描述的情形中进入过太空，我们为太空探索提供传感器的悠久历史可以追溯到 20 世纪 50 年代。为什么要去往火星？ExoMars 是火星探索计划的第 44 次尝试，第一次由苏联于 1960 年发起，但未能成功。自那时起，人类已在 23 次飞行计划中成功抵达了这颗红色星球，其中几次均采用了维萨拉技术。例如，我们的传感器是“好奇号火星探测器”任务的一部分，通过这次任务，人们于 2015 年首次发现了火星上存在液态水的证据。研究太空能给我们带来什么好处？火星等星球的研究价值体现在以下方面：太空探索可推动创新和国际间合作，能让我们更进一步了解地球以外是否有生命存在，还可以满足人类渴望探索并了解周边世界的天性。由于火星与地球的相似性可以帮助我们更好地了解我们在地球上面临的挑战（比如气候变化），因此研究火星尤其重要。这一点得到了芬兰气象学院（FMI，维萨拉的长期合作伙伴）雷达与空间技术研究部门负责人 Ari-Matti Harri 的强调。他说：“通过研究相对于地球较为简单，且在动态层面上与之类似的火星大气层，我们将有机会了解由于受到水系、植被和高湿度水平的影响而在地球上可能被忽略的一些东西。”火星探索任务已带来很多重要的发现。我们现在知道，随着时间的流逝，地球的气候发生了巨大变化，而在维萨拉技术的帮助下，人类在火星上发现了水，这为火星曾经存在生命，甚至现在可能仍然存在生命的可能性提供了重大支撑。人们还发现火星上的辐射水平不对人类造成严重的健康威胁，这为将来人探索火星提供了可能性。红色星球上的维萨拉维萨拉是如何精准帮助探索太空的？从 20 世纪 90 年代起，我们的气压和湿度传感器陆续用于火星及其他太空领域的探索任务中，帮助科学家深入研究大气层，以更好地了解外太空，以及火星等行星是否曾经或仍然存在生命。为什么在太空探索中使用维萨拉技术？我们的技术稳定，这一点很关键，因为在太空中会遇到极端的环境条件。维萨拉传感器能够承受高温和低温，并且高度耐受摇晃和振动。正是这种高稳定性，确保了这些传感器能够针对其他行星上发生的真实环境变化提供准确读数。 从人造卫星到土星在维萨拉，我们从 20 世纪 50 年代便开始参与空间探索任务，对于这一悠久历史，我们倍感自豪。1957 年，我们通过对无线电经纬仪的频率进行转换，来帮助追踪世界上第一颗人造卫星 Sputnik I，它的发射是太空探索历史上的一个关键时刻。从那时起，我们参与了许多极富吸引力的任务，提供了有助于理解我们所处的宇宙空间的技术。好奇号火星探测器维萨拉为 FMI 提供了 2011 年发射的“好奇号火星探测器”所用的压力和湿度传感器，这是两个组织于 1998 年首次合作以来第五次参与太空探索任务。2015 年，“好奇号火星探测器”在火星上发现了首个液态水证据，这是迄今为止在火星上最为重要的发现之一。这项任务还发现，火星曾经含有我们所知道的维持生命所需的化学元素，如硫、氮、氧、磷和碳。此外，它还提供了火星辐射水平的详细信息，对于未来的任何载人航天任务而言，这都是一项重要信息。该探测器仍活跃在这颗“红色星球”上，而原定仅进行两年的任务已无限期延长，因为 NASA（美国国家航空航天局）表示它有潜力继续提供 55 年的数据。另一台探测器计划于 2020 年发射。凤凰号火星探测器2007 年，FMI 为亚利桑那大学领导的“凤凰号火星探测器”(Phoenix Mars Lander) 任务提供了一种基于维萨拉传感器的压力测量仪器。该项目实现了火星极地地区的首次成功登陆，并为科学家提供了针对火星这一地区气候和地质的大量深入信息。凤凰号的发现包括火星极地地区存在冰雪和高氯酸盐，而高氯酸盐是地球上某些细菌生命体的食物。这些发现让我们对火星的气候和天气有了更详细的了解，也进一步证明了这颗行星在某个时间点可能存在过生命。卡西尼号土卫六探索任务火星并不是维萨拉技术造访的唯一行星。我们的压力传感器是 NASA 于 1997 年发射的卡西尼号 (Cassini) 任务的一部分，2005 年卡西尼号首次在太阳系外的卫星 — 土卫六上着陆，土卫六是土星最大的卫星。这是有史以来最雄心勃勃的太空发射任务之一，并于 2017 年结束。它带来了许多价值非凡的发现，包括土卫二（土星的另一颗卫星）上存在冰冻水、一颗绕土星运行的新卫星可能诞生，以及土卫六上存在类似地球的地质过程。卡西尼号任务是同类任务中的先驱，它带来的经验教训将对未来的外太阳系探索尝试产生巨大影响。 火星探测器，这张图片由 NASA 提供。太空生命科学研究收获经验未来会怎样？

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火星距离地球较近，是人类有望率先登陆的地外行星，因此一直是国际行星探测的重点目标，是除月球外人类探索最多的地外天体。火星大气数据测量能够建立和完善火星大气模型，而所有的火星航空器，例如气球、直升机、扑翼机和固定翼飞机等，必须参考火星大气测量数据进行开发和研制，才能确保其工作性能。这对未来开展火星探测研究、载人登陆和开发火星资源具有重要的意义。“天问一号着巡合影”　　1.火星大气数据测量是火星探测的首要任务　　在太阳系中，火星环境与地球最为相似，可能保存着太阳系生命起源和行星演化中，灾难性变化的最好记录，对研究地球起源与演化具有非常重要的比较意义，是探寻地外生命、探索生命起源与演化等重大科学问题最有价值的目标之一。火星距离地球较近，也是人类有望率先登陆的地外行星，因此一直是国际行星探测的重点目标，是除月球外人类探索最多的地外天体。　　火星大气数据测量是火星探测的首要任务，对了解探测器来流参数、大气环境和探索火星尘暴具有重要的意义。这种测量可以获取火星大气静压、密度和风速等参数，建立和完善火星大气模型，为下一步火星表面常规航空飞行器，如气球、直升机、扑翼机和固定翼飞机等开展探测提供技术支撑。　　这是因为，所有的火星航空器必须参考火星大气测量数据进行开发和研制才能确保其工作性能。因此，火星大气数据测量对未来探测火星、载人登陆和资源开发具有重要的意义。　　“天问一号”是我国首次探测火星的飞行任务，在国际上首次通过一次飞行任务实现火星“环绕、着陆、巡视”的三步跨越，是我国航天事业发展又一具有里程碑意义的进展。　　此次“天问一号”任务实现了中国火星探测零的突破，也是国内首次搭载火星进入大气数据测量系统（MEADS），获取了一手火星探测大气科学数据。这使国内行星科学大气探测研究取得显著进步，成功开启了中国行星大气探测的新征程。“天问一号”任务的实施，构建了中国独立自主的行星大气探测基础工程体系。　　目前，利用“天问一号”火星探测器搭载的大气数据测量系统，我国已成功获取了沿探测器飞行弹道海拔60千米以下的大气静压、密度、风速、总压、马赫数、攻角和侧滑角等珍贵数据，完善和修正了现有的火星大气数据模型，成为继美国之后，世界第二个近距离测量火星大气的国家。　　2.火星大气受环境影响非常多变　　我国此次“天问一号”的火星进入大气数据系统，其测量结果与欧洲航天局提供的火星大气模型偏差较大，特别是在20千米高度以下，静压偏差达到120Pa，相对误差接近100%。　　这种情况此前也曾出现过——美国“机智”号火星直升机，多次出现由于静压降低，在地面无法正常起飞的现象。可以推断，火星大气静压受到环境影响变化很大。这是对火星大气探测的新进展。　　此前，世界其他国家也多次开展了火星探测，在火星大气探测方面，也取得了很多进展。科学家们已经发现，火星大气非常稀薄，密度只有地球的1%左右，表面大气压500Pa~700Pa。　　火星大气的主要成分为二氧化碳和氮气等，而且经常有沙尘暴。火星大气层与地球大气层都有氮气、二氧化碳存在，这是火星与地球最大的相似之处。火星表面温度白天最高可达28℃，夜晚降低到-132℃，平均-57℃。虽然二氧化碳含量是地球的几倍，但因缺乏水汽，所以温室效应只有10℃，比地球的33℃低得多。火星大气的这些特征决定了深空探测器在火星进入阶段必须要经历比地球大气更稀薄、声速更低的大气环境，大气介质在飞行器高超声速进入中更易电离，电离后的高温气体将使探测器温度升高。　　二氧化碳是火星大气的主要成分。冬天时，火星的极区进入永夜，低温使大气中多达25%的二氧化碳在极冠沉淀成干冰，到了夏季则再度升华至火星大气中。这个过程使得极区周围的气压与大气组成在一年之中变化很大。　　和太阳系其他星球相比，火星大气有着较高比例的氩气。不像二氧化碳会沉淀，氩气的总含量是固定的，但因为大气中二氧化碳的浓度会在冬夏季发生变化，氩气在不同地点的相对含量也会随季节而改变。根据近期的卫星资料，南极区在秋季时氩气含量提高，到了春季则会降低。　　火星大气变化很大。当夏季二氧化碳升华回大气时，留下微量的水汽。季节性、时速接近400公里的风吹过极区，带着大量的沙尘与水汽，其中水汽造就了霜与大片卷云。2008年，美国国家航空航天局“凤凰”号发现火星地下冰——当地大气中的水分在晚上时会消失，同时土壤的水分则会增加。　　火星大气中含有十亿分之一级的微量甲烷，这由美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的团队于2003年首次发现。甲烷的存在十分吸引人，它是不稳定的气体，必有某种来源。据估计，火星每年产生约270吨的甲烷，但由小行星带来的只占0.8%。虽然地质活动也可提供，但火星近期缺乏火山活动，甲烷来自热液活动、热点等的可能性较低。微生物（如甲烷古菌）也可能是其来源之一，但尚未证实。火星甲烷的分布不是全球性的，这表示它在充分分布均匀之前就已被破坏，不过这也指出它是被不时释放至大气中的。目前火星探测计划希望寻找可能的伴随气体，借以推测其甲烷的来源。因为，在地球海洋中，生物产的甲烷常伴随着乙烯，而火山作用产生的甲烷则伴随着二氧化硫。　　2005年，有研究发现橄榄石与水、二氧化碳于高温高压下蛇纹岩化后可产生甲烷，过程与生物无关。在地表下几公里深即可满足反应的温压条件，且要维持目前甲烷浓度几十亿年，所需的橄榄石量并不多，增加了甲烷无机来源的可能。不过，如果要证实，就得发现此反应的另一产物蛇纹岩。　　欧洲航天局发现甲烷的分布不均匀，但却和水汽的分布相当一致。在上层大气这两种气体分布均匀，但在地表却集中在三处：阿拉伯地、埃律西昂平原和阿卡迪亚平原。有科学家认为这种一致性增加了生物来源的可能。如果要证明甲烷的分布与生物有关，探测船或登陆艇需要携带质谱仪，分析火星上碳12与碳14的比例（即放射性碳定年法），便可辨别出是生物还是非生物源。　　2013年，根据“好奇”号得到的进一步测量数据，美国国家航空航天局科学家报告，并没有侦测到大气甲烷存在迹象，测量值为0.18±0.67ppbv，对应于1.3ppbv上限（95%置信限），因此总结甲烷微生物活性概率很低，可能火星不存在生命。但是，很多微生物不会排出任何甲烷，仍旧可能在火星发现这些不会排出任何甲烷的微生物。　　3.火星航天器都携带大气探测传感器　　火星是太阳系中与地球最相似的行星，是最有可能存在生命和实现人类移民的星球。早在人类开始利用地基望远镜观测深空的时候，对火星的观测就开始了。随着航天科技的发展，人类开始使用航天探测卫星对火星进行详细探测，使系统性火星研究得以开展。　　2012年，美国国家航空航天局的火星科学实验室进入舱成功进入火星大气层，并在火星表面盖尔环形山位置安全着陆，实现了人类首次对火星大气数据的近距离测量研究，其上就携带了嵌入式大气数据传感系统，即火星进入大气数据系统。　　目前，火星研究使用的卫星探测数据主要来自美国和欧洲航天局的火星轨道探测器。火星大气和气候的研究是火星航天探测的主要目标之一，迄今发射的每一个火星航天探测器都携带有大气探测传感器用来研究火星大气的状态，分析火星气候乃至研究火星大气远古时候的状态，进而分析火星大气和气候长期演变的原因。　　由于火星大气非常稀薄，密度只有地球的百分之一左右，其大气的主要成分为二氧化碳和氮气等，而且经常有沙尘暴。这种恶劣的气候条件，对大气数据测量系统的软件和硬件设计产生很大影响。由于探测器在进入火星大气层的飞行弹道马赫数高达30，而到达近地面时马赫数接近2。飞行速域宽，出现马赫数无关性和化学非平衡反应效应等物理现象对火星大气数据测量算法建模造成很大困难。　　在此次“天问一号”的火星大气测量任务中，我们的科研团队针对火星探测器进入飞行弹道的高马赫数、化学非平衡效应和低动压等特点，提出了大气数据测量方法，并利用自主研发的航天计算流体力学软件平台（CACFD）的化学非平衡模型/完全气体模型计算，获得火星探测器宽速域飞行流场的表面压力点数据，建立了基于神经网络的火星进入大气数据系统（MEADS）算法模型。　　4.大气逸散和水汽变化是未来研究重点　　火星大气初期探测阶段主要目的是了解火星大气和气候的属性信息，确定火星大气是否适合生命的存在。二十世纪九十年代后多个火星探测器相继升空，获取了连续的火星航天观测数据，这一阶段火星大气探测的主要目的除了初期的目的之外，理解火星大气和气候的分布和变化规律，研究其演变历程也是主要目的。两个阶段中水汽都作为主要探测目标之一。　　火星就像一个低温、干燥的荒漠式地球，具有明显的季节变化和年际重复性，但南北半球具有不对称性。火星数十亿年前曾经拥有大气层和液态水，曾经适合生命繁衍。但如今的火星却是一个冰冷的不毛之地，曾经浓厚的大气层现在却变得十分稀薄。科学家推测，火星可能经历过重大变化。　　火星大气现状研究能为了解火星发展历程提供基础信息，这对解答火星上是否有生命存在和人类能否移民火星等问题非常重要。此外，研究火星大气和气候的演变过程可以更好地理解地球大气与气候变化，有助于预见地球气候变化带来的灾难性影响。　　火星的大气层从几十亿年前就已经开始流失，逐渐从一个湿润、温暖的宜居星球变成了寒冷干燥的沙漠。迄今为止，科学家们已经知道了火星磁层，但还没弄清磁层如何影响着火星大气层，以及太阳风到底输送了多少能量从而导致大气逸散，这也是未来开展研究的重要方向。　　大气温度是对大气状态的最基本的描述，也是热红外波谱反演大气参数和隔离行星地表热发射的起点。火星大气中常年悬浮着气溶胶，以沙尘和冷凝物两种形式出现，气溶胶会影响大气热结构和影响大气成分的时空分布，水汽含量在火星大气中虽然很少，但水汽是变化最显著的大气成分，水汽循环是火星气候研究的关键因素。　　因此火星大气研究最初多集中在大气温度、气溶胶和水汽的空间分布和时空变化以及三者之间存在的相互影响关系上。随着火星航天探测数据的增多，针对火星大气中的痕量气体(甲烷、水汽和臭氧等)成分的含量与分布研究开始增加。水汽是火星上变化最大的痕量气体，它的分布尤其是垂直分布，通过光化学反应和它产生的云的辐射效应影响其他大气过程。因而火星大气中的水汽是火星大气研究中最惹人注目的存在，而且水汽本身是变化剧烈的微量气体，对于火星气候循环有重要作用，也是火星上是否存在生命的佐证。　　尽管对火星水汽的观测已经进行了数十年，但对于火星水汽循环机制仍然知之甚少，来源具体在哪儿、空间分布的形成原因、水汽与气溶胶的耦合等也需要科学家们开展更多研究。　　（刘周、李国良、刘晓文、杨云军、周伟江为共同作者，作者单位为：中国航天空气动力技术研究院）

美国“信使”号水星探测器按计划将于3月29日从水星轨道传回首张图片。从4月4日起，它将正式展开对水星的观测，以确定水星表面成分，探测水星的神秘磁场以及水星极地区域永久阴影部分是否存在冰。 　　2011年3月17日，经过15分钟的近水星制动，减速后的“信使”号被水星捕获，进入近水星距离200千米、远水星距离15193千米、周期12小时的水星椭圆轨道，对水星进行为期一年的探测工作。 　　有人说，水星名不副实，因为它是太阳系中距离太阳最近的行星，表面温度很高，所以上面根本没有水。但也有人认为，在水星极地阳光永远照不到的阴暗陨石坑深处，很可能存在水冰沉积物。 　　由于水星离太阳很近，因此在地面观测它和用飞行器探测它都十分困难，至今只有美国的“水手10号”和“信使”号探测器探测过水星，其中1973年11月 3日发射的“水手10号”探测器也仅以掠过的方式探测过水星，故无法对水星进行长期、全面和详细的了解。经过多年研制，第一颗水星探测卫星“信使”号终于在2004年8月3日升空。它耗资4.46亿美元，发射质量1100千克，其中600千克为燃料，体积与大型办公桌相近。 　　水星上太阳的亮度比在地球上高出11倍，表面温度可达450摄氏度，所以设计“信使”号的关键是如何应对这样的高温环境。为此，“信使”号装有先进的大型遮阳罩，能使探测器的温度保持在20摄氏度左右。此外，它还有许多特点，如两翼由数千个小“镜子”组成，其中2/3的“镜子”用于反射水星附近的强烈阳光，剩下的“镜子”用于将阳光转化成电能 各重要系统都有备份 使用现成的部件和标准的数据界面 采用“近地小行星交会”小行星探测器子系统设计等。 　　“信使”号此行有六大任务：水星具有何种磁场特征?为什么水星的密度那样高?水星具有何种地质形成过程?水星核具有怎样的构成和形态?水星两极的异常物质是什么?水星表面有哪些不稳定物质对其外大气层的形成起了重要作用?为了完成这些任务，“信使”号携带了磁力计、伽马射线与中子光谱仪、X射线光谱仪、水星大气与表面成分光谱仪、高能粒子与等离子体光谱仪、水星双重成像系统和水星激光高度计等共7台科学探测仪器。 　　“信使”号当初升空后没有直奔水星，而是借助地球、金星和水星的引力飞行6年半后才进入水星轨道。其间，它一次飞越地球(2005年7月)、两次飞越金星(2006年10月和 2007年6月)、三次飞越水星(2008年1月、2008年10月和2009年9月)，最终于今年3月17日进入环水星轨道。每次借力飞行都可以改变 “信使”号轨道的形状、尺寸、倾角和速度，最终巧妙地把“信使”号从绕太阳的轨道送入环水星的轨道。“信使”号在三次飞越水星的过程中收获了大量成果。例如，绘制了水星表面的详细状况，勘测了这颗行星的构成成分、地磁环境以及稀薄的大气层等多种特征。 　　目前，美国航天局计划将“信使”号探测器的服役期延长一年，但未来能延长多久还需要时间来证明。

记者从中国科学院云南天文台了解到，该台与美国亚利桑那大学研究人员合作，发现光学波段的信号可以作为探测热木星大气逃逸的探针。国际著名期刊《天体物理杂志快报》发表了这一成果。　　早在2003年，人们通过观测远紫外波段的信号，发现离主星很近的热木星大气中处在低能态的较冷氢原子以一种剧烈的形式向外逃逸。这种逃逸可对行星演化造成严重影响。　　“近几年，人们在光学波段成功探测到行星大气中较热氢原子对主星遮挡时产生的微弱吸收信号，如氢的光学波段透射光谱。”云南天文台郭建恒研究员说，然而研究者一直缺乏有力的模型，来论证这些较热的氢原子产生的吸收信号与大气逃逸之间的关系。　　郭建恒与博士研究生闫冬冬以及亚利桑那大学黄辰亮博士等人合作，基于自主开发的流体动力学逃逸大气模型和辐射转移模型，在细致地计算了冷热氢原子的分布后，模拟了热木星WASP-121b在不同观测时刻光学波段透射光谱的数据。研究表明，这颗行星周围存在数量巨大的逃逸中性氢气体，每年损失物质以10万亿吨计。这些被行星抛射的物质中，热氢原子的速度比声速更快，并造成了光学波段的吸收。这也说明，光学波段的信号可以用作探测大气逃逸探针。　　进一步研究发现，行星大气在不同时刻的吸收水平变化，反映了主星不同的活动特性，恒星更强的活动水平可导致行星大气更深的吸收。这一发现有助于更好地理解主星活动性对行星大气逃逸的影响。

我国第一架近地天体探测望远镜正式运行 小行星、近地天体的搜索和危险评估是这台望远镜主要观测目标 施密特型近地天体望远镜 　　中科院紫金山天文台施密特型近地天体望远镜12月26日通过中科院组织的专家组验收鉴定。这标志着我国第一架近地天体探测望远镜有了自己的“身份证”，进入正式运行阶段。 　　据了解，这架目前国内唯一的近地天体望远镜具备口径大、视场大、探测能力强等特点，观测水平在国际同类望远镜中居前列。 　　为及时搜索出对地球存在潜在威胁的近地天体，在科技部、中科院和江苏省政府的大力支持下，紫金山天文台和南京天文仪器研制中心联合研制了这台1米近地天体探测望远镜。 　　中科院紫金山天文台研究员杨捷兴介绍，这台架设于紫金山盱眙观测台的望远镜采用施密特型光学系统，改正镜口径1.04米，球面反射主镜1.2米，具有大视场、强光力的特点。该望远镜还配备了新一代CCD(电子耦合器件)探测器，这也是紫金山天文台自主研制的目前国内灵敏度最高的CCD探测器，具有漂移扫描功能。有了它的帮助，望远镜便可以将非常暗的星星拍摄下来。 　　2006年10月，该望远镜与CCD探测系统联接成功，随后投入了试观测。紫金山天文台研究员赵海斌26日在项目验收会上介绍，三年多的试运行期间，这台望远镜取得了一系列的观测成果，得到了国内外专家的高度评价。 　　小行星、近地天体的搜索和危险评估是这台望远镜主要观测目标。据赵海斌介绍，截至目前，他们已经向国际小行星中心上报7万多个小行星的近30万次观测数据 发现了拥有临时编号的新小行星721个 发现并命名了一颗新彗星“P/2007S1(ZHAO)。 　　除搜寻小行星外，该望远镜还参与了多个国内外观测项目，包括同步轨道空间碎片国际联测、彗星国际联测、天体测量性能初步分析、死彗星候选体掩星观测等。 　　据介绍，进入正式运行后，紫金山天文台将充分发挥该望远镜在视场、精度上的优势，开展多方面的天文观测研究，包括近地天体碰撞预警、小行星及彗星的深空探测预研究 高轨道空间碎片和目标观测 系外行星系统搜索等前沿科学研究。

据美国国家航空航天局(NASA)官网消息，NASA将于美国东部时间9月8日下午7:05从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射“源光谱释义资源安全风化层辨认探测器(OSIRIS-REx)”。作为美国首个小行星采样返回任务，OSIRIS-REx旨在探测一颗名为“贝努”(Bennu)的小行星，研究地球如何形成，生命如何开始，让人们更深入地认识那些可能撞击地球的小行星。　　OSIRIS-REx首席调查员、亚利桑那州立大学图森分校(UAT)的但丁劳雷塔介绍，OSIRIS-Rex搭载了5台设备来探测“贝努”。由UAT承制的3台照相机组成的相机组主要用于观测“贝努”，并拍摄相关图像，帮助探测器选择合适的采样地点并见证采样事件 激光测高计用于测量航天器和“贝努”表面之间的距离并帮助绘制小行星的形状 热辐射光谱仪研究矿物质丰度并观测红外热光谱提供温度信息 可见光和红外光谱仪主要用于测量“贝努”发出的可见光和红外光，确定其矿物质和有机物组成 风化层X射线成像光谱仪将观测X射线光谱，以确定“贝努”表面化学成分及丰度。　　除了这5台探测设备，还有洛克希德马丁太空系统公司提供的触摸和采样获得机制(TAGSAM)及样品返回舱，前者用于收集“贝努”表面样本，后者拥有一台隔热设备和一个降落伞，以便将样品送回地球。　　按计划，重约2110公斤、完全由燃料驱动的OSIRIS-REx将搭载“阿特拉斯5(Atlas V)”火箭升空，于2018年抵达“贝努”，随后进入距离小行星表面约4.8公里的轨道进行为期6个月的勘测，之后利用机器手臂采集2—70盎司(约60到2000克)的地表样本，并于2023年将样本送回地球。　　NASA科学任务董事会执行副主席杰夫约德说：“这一任务将有助于我们理解宇宙以及我们在其中的位置。”

近日，中国“天问一号”、美国“毅力号”以及阿联酋“希望号”火星探测器飞抵火星轨道。中国“天问一号”携13台科学仪器踏入环火轨道2月10日，“天问一号”火星探测器顺利实施近火制动，完成火星捕获，正式踏入环火轨道。据了解，天问一号共携带了13个高科技科学仪器，火星磁力仪，火星矿物学光谱仪，火星离子和中性粒子分析仪，火星高能粒子分析仪，火星轨道地下探测雷达，地形摄像机，火星探测器地下探测雷达，火星表面成分检测器，火星气象监测器，火星磁场检测器，光谱摄像机，还有两个先进摄像头。其中，轨道器配备了7个科学仪器，火星巡视车配备了6个科学仪器。火星表明成分探测仪结合了被动短波红外光谱探测和主动激光诱导击穿光谱探测技术，可以探测火星表面物质反射太阳光的辐射信息，同时其可主动对几米内的目标发射激光产生等离子体，测量原子发射光谱可准确获取物质元素的成分和含量。火星矿物光谱分析仪搭载在火星环绕器上。在环绕器对火星开展科学遥感探测期间，该仪器可在近火段800km以下轨道，通过推帚式成像、多元实时动态融合的总体技术，获取火星表面的地貌图像与相应位置的光谱信息，为探测火星表面元素与矿物成分等提供科学数据。小型化、高集成化是深空探测载荷发展的主要趋势。火星离子与中性粒子分析仪采用从传感器到电子学进行最大限度共用的设计思路,在一台仪器中实现对离子和能量中性原子进行能量、方向和成分的探测,大大降低了仪器对卫星平台的资源需求。仪器采取静电分析进行离子的方向和能量测量、采取飞行时间方法进行离子成分的测量。中性原子采用电离板电离成带电离子,后端的能量测量和成分测量与离子相同。鉴定件样机已经完成了初步的测试定标,结果表明其满足设计要求。 阿联酋“希望号”携3组设备抵达火星当地时间2月9日，阿联酋“希望号”火星探测器抵达火星，对火星大气开展科学研究。这是阿联酋首枚火星探测器，由阿联酋和美国合作研制。“希望”号探测器历经半年时间，飞行近5亿公里，阿联酋由此成为第五个到达火星的国家。“希望”号于2020年7月20日从日本鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空。“希望”号主要任务是研究火星气候和大气的日常和季节变化。由于阿联酋政府明确要求该国项目团队不能直接从别国购买探测器，阿联酋的工程师深度参与了合作研发。“希望”号高约2.9米，其太阳能电池板完全展开时宽约8米，重1.5吨，携带3组研究火星大气层和监测气候变化的设备。“希望”号的主要任务是拍摄火星大气层图片，研究火星大气的日常和季节变化。与人类今年计划发射的另外两个火星探测器不同，“希望”号不会在火星着陆，而是在距火星表面2万至4万公里的轨道上环绕火星运行。“希望”号绕火星运行一周需要大约55小时，它将持续围绕火星运行至少两年。美国“毅力号”漫游者火星车将登录火星美国宇航局的“毅力号(Perseverance)”漫游者火星车目前计划于2021年2月18日着陆。该次着陆顺序大多为自动化。据了解，“毅力号”（Perseverance）火星探测器为NASA公布的新一代火星车，由美国的初一学生亚历山大马瑟命名，用于搜寻火星上过去生命存在的证据。2020年5月18日，NASA公布“毅力号”火星车多项测试视频集锦，由于火星车登陆后无法对其进行维修，团队需确保其能承受极端温度变化及持续辐射的环境。2020年7月30日，美国“毅力”号火星车从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空。毅力号探测器将进行一次近7个月的火星旅行，并于2021年2月18日在火星杰泽罗陨坑（Jezero）内以壮观的“空中起重机”方式安全着陆。“毅力号”是一个2300磅（1043千克）的火星车，是世界最大的行星漫游车。其样品处理臂由一对组件组成：Bit Carousel和Adaptive Caching Assembly（自适应缓存装置），它们将用于收集、保护这些灰尘和岩石样本并将其返回给科学家。Bit Carousel 由9个钻头组成，火星车将使用它们钻入地面，拉动样本并将它们传递到火星车内部，以通过自适应缓存装置进行分析。该系统具有七个电机和总共3000个零件，并负责存储和评估岩石和灰尘样品。毅力号身上总共安装了五款成像工具，首先是桅杆头上的SuperCam（位于大的圆形开口中），其次是两个位于桅杆下方灰框中的Mastcam-Z导航摄像头。激光、光谱仪、SuperCam成像仪将用于检查火星的岩石和土壤，以寻找与这颗红色星球的前世有关的有机化合物。两台高分辨率的Mastcam-Z相机能够与多光谱立体成像仪器一起工作，以增强毅力号火星车的行驶和岩心采样能力。该探测器的10个科学设备中有一个叫做“MOXIE”，它能从火星稀薄、以二氧化碳为主的大气层中制造氧气，这些的设备一旦扩大规模，就可以帮助未来宇航员探索火星，这是美国宇航局将在21世纪30年代实现的重要太空目标。此外，一架被命名为“Ingenuity”的1.8公斤重的小型直升机将悬挂在毅力号腹部位置抵达火星，一旦毅力号找到合适位置，Ingenuity直升机将分离，并进行几次试飞，这将是首次旋翼飞行器在地外星球飞行。美国宇航局官员表示，如果Ingenuity直升机成功飞行，未来火星任务可能经常采用直升机作为探测器或者宇航员的“侦察兵”。旋翼飞行器可以进行大量科学勘测工作，探索难以到达的区域，例如：洞穴和悬崖。同时，Ingenuity直升机配备一个摄像系统，可以拍摄具有重要研究价值的火星表面结构 。美国洞察号执行任务失败，被迫“冬眠”然而，火星探测并非一帆风顺，与此同时，也传来了美国“洞察号”任务失败的消息。“洞察”号火星无人着陆探测器是美国宇航局向火星发射一颗火星地球物理探测器，它的机身设计继承先前的凤凰号探测器，着陆火星之后将在火星表面安装一个火震仪，并使用钻头在火星上钻出迄今最深的孔洞进行火星内部的热状态考察。根据项目首席科学家布鲁斯巴内特（Bruce Banerdt）的说法，这一探测器将是一个国际合作进行的科学项目，并且几乎是先前大获成功的凤凰号探测器的翻版。据了解，洞察号搭载完全不同的3种科学载荷，包括两台由欧洲提供的仪器，专门设计用于探查这颗红色星球的核心深处，从而了解与其形成过程相关的线索。它将探测这里是否存在任何地震现象，火星地表下的地热流值，火星内核的大小，并判断火星的内核究竟处于固态还是液态。巴内特说：“地震仪设备（即SEIS，全称为‘内部结构地震实验’）由法国提供，地热流值探测仪（HP3，即热流和物理属性探测仪）则由德国提供。按照计划，热流探测器需要将探头打入地下5米深的位置。然而，由于热探针始终无法获得挖掘所需的摩擦力，美国NASA官方宣布，用于探索火星的洞察号执行任务失败。与此同时，由于“洞察”号使用太阳能电池板从太阳获取能量，而火星的冬季也是火星距离太阳最远的时候，再加上洞察号火星探测车的太阳能电池板目前被灰尘覆盖，大大减小了它能获取到的太阳能，“洞察”号将被迫进入“冬眠”。火星探测道阻且长。

位于马德里的国家航空航天技术研究所，是一家专门从事航空航天研究和技术发展公共研究机构，计划于2018年执行一项火星探测任务，任务中将使用拉曼光谱仪器。 　　该任务由欧洲航天局与俄罗斯主导，它的目标是检测火星上过去或现在可能存在的生命证据，以及了解该行星上的水资源的发展历史。 　　航空航天技术研究所将使用紧凑、高效的拉曼光谱仪进行火星探测任务，Fernando Rull是这个项目的主要研究者。 　　一旦漫游者探测器在火星表面着陆，探测器的探头将收集火星表面下方两米处的样本。样品将被粉碎成细粉，在漫游者的分析实验室进行研究。 　　&ldquo 激光拉曼光谱仪将被用来分析这些样本，获取矿物信息和化学成分，检测可能存在的有机化合物，&rdquo Wasatch Photonics的CEO Gerald Heidt说，Wasatch Photonics公司生产用于拉曼光谱仪的高性能、体相全息光栅。（编译：刘丰秋）

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 从中国研制第一颗科学卫星——双星计划开始，中国科学院国家空间科学中心的科学家就和瑞典空间物理研究所的科学家有了首度合作。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 时隔十数年，在嫦娥四号国际载荷工作中，两位老朋友再度联手，研制出国际上首个可以在月表直接探测中性原子的仪器——中性原子探测仪。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “月球是一个天然的实验室，太阳风和月表的相互作用，可以类比到其他的行星体上，对未来的科学研究提供重要的科学数据。”中方首席专家、中科院空间中心研究员张爱兵说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 太阳风吹呀吹 中性原子飞呀飞 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 太阳风是一种跟空气流动很相似的“风”，只不过它吹的不是气体分子，而是太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 由于太阳风中的粒子会干扰通讯系统，它一直让人类倍感恐慌。2006年12月13日，一次太阳风暴曾经对我国短波无线电通信造成严重影响，使得广州、海南、重庆通信中断达3小时之久。好莱坞大片《2012》《末日预言》等也曾展现过人类对于太阳风袭击地球的恐惧。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 这种恐惧同时也演化成了科学家的研究方向，在没有磁场、大气保护层的“月球实验室”里，他们决定近距离且直观地看一看太阳风与月球表面的作用机制。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “最早，人们以为太阳风里的离子和电子是被月表吸收了，但是，经过一段时间的研究后，科研人员发现，太阳风离子打到月表后，会反射回来，反射回来的粒子里，有一部分仍然是离子状态，还有一部分则获得了电子，从离子状态变成了原子状态，成为中性原子。”张爱兵说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 与此同时，就好比“一石激起千层浪”，太阳风里的高速粒子打到月球表面后，也会将月球表面物质溅射起来。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “最终，溅射出的中性原子也会因为拥有一定的速度和能量，出现‘逃逸’，形成月球的外逸层。”张爱兵说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 除此之外，太阳风和月表作用会对月球环境产生什么样的影响，也是科学家希望探索的内容。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “有科学家猜测，太阳风里的氢离子和月表的氧相击，可能会产生水，月球上的水可能与太阳风打到月球表面有一些关系，虽然这还不是一个定论，这也是我们想要搞清楚的内容。”张爱兵说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 创造探月新历史 首次月表直接探测 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 这次，嫦娥四号上搭载的中性原子探测仪，主要目标就是在月表上测量太阳风和月表相互作用之后产生的中性原子，包括太阳风本身的离子获得电子后产生的中性原子，和月球表面被溅射出的中性原子。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 印度的首颗绕月人造卫星“月神一号”曾经搭载过中性原子成像仪，但和其他探月卫星一样，都是在环月轨道上对中性原子进行探测。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “我们这次要做的是在月表巡视区直接测量中性原子，可以说是人类探月史上首次在月表开展中性原子探测。以往的探测就好像是用肉眼看中性原子，这次，我们是拿着放大镜近距离、仔细地看。”张爱兵说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 过去人类在环月轨道对中性原子的探测，曾发现了一些超出预期的现象，留下了一些未解之谜，例如，人们发现中性原子和太阳风在密度、速度比率上没有直接关系等，而这些谜题也为此次探测指出了方向。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “这次我们在月表可以进行实地观测，随着月球车在月表移动到不同位置，可以观测到月表不同的地形地貌，进而观测到太阳风与月表相互作用的不同过程，有望解决过去遗留的类似科学问题。”张爱兵说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 碰撞与交流中 航天文化再度对接 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 作为搭载在嫦娥四号巡视器上的国际载荷，中性原子探测仪由瑞典空间物理所负责研制，中国科学家参与设备的性能测试及交付后的相关工作。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 张爱兵介绍，中国与瑞典在科学卫星载荷上，已经有了很长的合作历史。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 最开始的合作是在中欧合作研制的我国第一颗空间科学卫星——双星计划时。双星计划中有一台测量地球轨道环境下中性原子情况的中性原子探测仪，就是由中国科学家和瑞典科学家合作完成。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 2009年，中国发起的“萤火一号”火星探测计划中，中国科学家与瑞典科学家再度合作，双方分别研制其中一个载荷的一部分，然后集中在一起形成了一个载荷包，用于测量火星离子和电子的情况。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 此外，在中科院空间科学先导专项中，中国科学家和瑞典科学家也曾联手完成一些预先研究项目。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “由于双方合作次数比较多，所以在嫦娥四号的合作上非常顺利。”张爱兵说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 当然，尽管顺利，但合作中难免会有碰撞和交流，“新的合作加深了两国航天文化的交流。”张爱兵说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 按照中方的相关规范，中方在国际载荷接管复查过程中要确保接口安全，包括接口设计和元器件等的安全，不能影响其他载荷的工作，更不能影响嫦娥四号整体任务。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “一开始对方不能理解，但是通过交流，他们还是按照我们的要求做了相关工作，并把相关资料提供给中方。此次合作再一次体现了我国航天精益求精的作风，而这样的工作作风也让瑞典科学家十分认可中国科学家的工作。”张爱兵说。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 未来，中国和瑞典将共同利用科学数据开展科学研究，为此，中方已经组织了专门的科学家团队。“双方将会协同工作，共同利用好这台仪器的科研数据。”张爱兵说。 /p

p 　　近日，美国宇航局(NASA)的“卡西尼”号探测器还在继续产生着令人惊讶的发现，而早在一个多月前，这架探测器已经在任务结束后于土星大气中烧毁。来自“卡西尼”号探测器的新数据表明，土星的宏伟光环正在将微小的尘埃颗粒注入到行星的上层大气中，从而形成了一种复杂且意想不到的化学混合物。 /p p 　　“卡西尼”号探测器上的一台质谱仪检测到这种奇特的化学物质——该探测器在最后的5个月里一直在土星和土星环之间环绕飞行。 /p p 　　马里兰州劳雷尔市约翰· 霍普金斯大学应用物理实验室行星科学家Mark Perry说：“我们真的是中头彩了。”10月17日，他在犹他州普罗沃市召开的美国天文学会行星科学分部的一次会议上报告了这一发现。 /p p 　　该项目科学家曾希望“卡西尼”号探测器的质谱仪能够在土星和土星环之间发现水分子的特征。在上世纪七八十年代，NASA的先驱者号探测器和旅行者号探测器在土星的最上层大气中发现了比预期更少的带电粒子。在这些数据的基础上，研究人员在1984年提出，脱离土星环的水分子——主要以冰的形式——起到催化剂的作用，将带电粒子从大气中分离出来。“卡西尼”号探测器的最后几个月给了科学家们第一次直接测试这个想法的机会。 /p p 　　但吸引卡西尼团队的并不是突然出现的水的证据。质谱仪的数据揭示了一个巫师般存在的化学物质，其中包括甲烷，这种分子可能是一氧化碳和更复杂的分子。这些化学物质的浓度在土星的赤道和高海拔地区是最大的，这表明这些物质正在从土星环中脱落。 /p p 　　“卡西尼”号探测器进入土星大气层的深度越深，测量值就愈发奇怪。Perry对与会者说，“卡西尼”号探测器以最近距离掠过土星表面揭示了大量的重分子。科学家还没有确定每种分子的类型，但很明显，除了水之外，还有很多其他分子。 /p p 　　通过分析可能从土星环上脱落的物质的类型，Perry的研究小组得出结论，这些碎片必定是微小的尘埃颗粒的片段，这些颗粒的尺寸仅为1至10纳米，但相对较重。当这些粒子从土星环上落下并撞击“卡西尼”号探测器的质谱仪时，它们被粉碎成小碎片。 /p p 　　这些粒子究竟是如何从土星环飘落到大气层的还有待观察。“我们有很多工作要做，以了解它们是如何到达那里的。”Perry说，“没有一个模型能预测到这一点。” /p p 　　在这些最后的俯冲过程中，“卡西尼”号探测器沿着土星的引力牵引，以每秒钟30公里的速度加速，这一速度超过了质谱仪设计所能承受的4倍之多。“这些速度比它所经历的任何时刻都要高。”Linda Spilker说，他是加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室的行星科学家，也是卡西尼项目科学家。 /p p 　　在如此巨大的速度下，“卡西尼”号探测器所撞击的任何东西都会分裂成碎片。 /p p 　　今年9月15日凌晨4时55分，数百名科学家见证了“卡西尼”号探测器在火焰中涅槃。“卡西尼”号探测器在土星的大气层中解体，这样做是为了防止探测器污染土星的卫星，包括土卫六和土卫二，这些卫星上可能存在生命迹象。 /p p 　　“卡西尼”号探测器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。 /p p 　　与土星相伴的13年间，“卡西尼”号探测器曾发回大量数据资料，仅图像就差不多40万张。科学家依据这些信息，已发表了约4000篇科学论文。NASA还依据这些信息设计了前往木卫二的探测计划，以及未来十年间的其他太空探测项目。 /p p 　　尽管“卡西尼”号探测器已经结束了自己的使命，但科学家表示未来仍有可能带来重大发现，例如，来自探测器的数据将有助于确定土星环的实际年龄及其磁场的持久性。 /p p 　　(原标题：土星大气发现神秘粒子 卡西尼数据显示或来自土星环) /p p /p

红外暗云是一种超低温（绝对零度以上10-30度）、冷暗致密的星际物质聚合体，是恒星形成和星际化学演化的主要场所，包含了这些过程的最重要原初状态信息。与此相关的许多重要前沿问题一直是国际学术领域关注的热点，特别是大质量恒星形成区域的化学演化时标及其与大质量恒星形成的关系，至今依然没有结论。来自中国科学院国家天文台、上海天文台等多个单位的研究人员组成的研究团队，针对该领域的主要科学问题，使用65米天马望远镜，开展了大样本的分子谱线观测研究，扩大了红外暗云的探测样本；综合天体化学模拟和观测数据，有效确定了红外暗云的化学演化时标等信息。该样本包含了银河系内的几十个红外暗云，观测波段是天马望远镜的K波段（18-26.5 GHz），主要探测的目标谱线是三条具有很强化学表征性的分子探针——氨分子（NH3）、硫化双碳（CCS）和氰基乙炔（HC3N）。碳链分子和含氮分子可以敏感地示踪冷暗气体的化学演化时标，利用氨分子的超精细反转跃迁还能测定目标天体的气体温度[1]。CCS是用于标定极早期冷暗气体的重要化学成分，此前历史上所有观测仅在8个红外暗云中探测到了CCS。而该研究工作则一次性得到了15个新增的探测结果，使得CCS红外暗云样本从8个增加到23个，大大增强了红外暗云中碳链分子和含氮分子的统计学意义。天马望远镜可长期稳定工作，且相较于此前的观测整体上具有更高灵敏度，从而为探测结果提供了有力保障。该工作进一步通过天体化学数值模拟，并与观测数据进行比对，有效确定了红外暗云的化学演化时标。结果显示，碳链-含氮分子的丰度比值，能够很好示踪红外暗云的化学演化。特别是具有CCS探测率的暗云，它们的演化年龄仅为20万年甚至更早，相对于较为成熟的恒星形成云核，它们极为年轻。然而这些暗云团块却已经具有了较高的面密度，这说明年轻的团块中稠密气体的聚集程度已相当可观。图1：在红外暗云SDC18.787-0.286探测到的各条谱线，背景为红外波段（WISE天文卫星在3.5-22微米波长范围内的公开数据）图像, 黄色圆圈表示天马望远镜的波束[2]覆盖范围。（右）红外暗云化学模型预言的分子含量比例演化趋势（带箭头的曲线）与观测数值的比对。不同颜色曲线代表不同的环境气体密度，节点数字标记了演化年龄（年），灰色数据点为前人观测，黑色方块为本次研究工作获得CCS新探测数据的样本点。从图中可以看出，化学模型的预言与数据点符合较好，对这些暗云的演化年龄给出了明确标定。该研究工作第一作者为中科院国家天文台李菂、吴京文研究员团组的博士生谢津津。国台陈龙飞博士和任致远博士共同分析观测数据并分别提供了化学模型和氨分子温度测量模型。这项工作已经被《中国科学：物理学 力学 天文学》接收（预印本：arXiv:2103.12985）。国家天文科学数据中心为天文观测设备和研究计划提供数据与技术服务。注1：氨分子（NH3）被认为是星际介质的灵敏温度计。由国家天文台博士研究生王珅、任致远和李菂研究员开发的氨分子超精细谱线温度算法（HFGR），能够准确利用超精细结构的积分强度来计算分子云的气体旋转温度和热力学温度。与传统的利用氨分子计算气体温度的方法相比，HFGR算法只依赖于观测得到的谱线强度比，能够避免线宽和不透明度在谱线拟合时所造成的不确定性，因此对于更大范围的参数更加稳定和可靠。该算法已经发表于英国皇家天文学月报（MNRAS, 2020, 499:4432）注2：射电望远镜的波束，指望远镜主轴方向接收天空射电辐射的立体角范围，对应采集到天空图像的角分辨率。

北京时间12月21日消息，据美国国家地理网站报道，美国宇航局的“火星奥德赛”探测器自2001年进入这颗红色行星的轨道以来，已经对其进行了近10年的观测，下面是该探测器拍摄的部分火星图片。 　　1.宏伟壮观的火星陨石坑 　　宏伟壮观的火星陨石坑(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　一颗陨石猛烈撞击火星，在地表形成巴库洛尔(Bacolor)陨石坑，碰撞产生的能量使地表远古物质向四面八方飞溅。巴库洛尔陨石坑是这颗红色行星表面的一个直径12英里(20公里)的深坑。这张“宏伟壮观的”火星陨石坑图片，是利用“火星奥德赛”探测器上的热辐射成像系统(THEMIS)在2002年到2005年间拍摄的照片合成的。据美国宇航局说，这周“火星奥德赛”探测器成为火星史上工作时间最长的飞船。 　　该飞船在2001年10月24日进入火星轨道，到今年12月15日，它已经在这颗红色行星周围工作了3340天(近10年)。“火星奥德赛”打破了“火星全球探勘者”号之前创下的记录，后者在1997年9月11日进入火星轨道，2006年11月2日停止运行。据加利福尼亚州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室“火星奥德赛”项目科学家杰弗里普朗特说，迄今为止“火星奥德赛”获得的最有名的发现，也是它的第一项发现——找到有大量水冰埋藏在干燥的火星地表下的证据。他说：“这一发现非常令人兴奋，因为这是该任务的一个重要目标。” 　　2.崎岖不平的火星地形 　　崎岖不平的火星地形(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　从这张合成图上可以看到夜迷宫(Noctis Labyrinthus)裸露区的高原和山谷，这是利用“火星奥德赛”在2003年到2005年收集的数据合成的。这种崎岖不平的地形是由火星外壳拉伸和碎裂形成的。当断层分开时，地下冰和水会从裂缝涌出，导致地表坍塌。普朗特表示，“火星奥德赛”的最初任务有两个：确定火星表面的组成成分和测量这颗红色行星的放射性，为未来可能进行的人类火星探索任务做准备。 　　3.火星峡谷合成图 　　火星峡谷合成图(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　这张迷宫(Noctis Labyrinthus)的峡谷伪彩色合成图，是用“火星奥德赛”在2003年4月到2005年9月间收集的图片合成的。该图着重强调了一个峡谷交汇处形成1.3万英尺(4000米)深的洼地。 　　按照最初计划，“火星奥德赛”还有一个飞船同伴，即已知的“2001火星观测者”登陆器，但是1999年火星气候轨道器和火星极地登陆者”号探测器失灵后，美国宇航局取消了该任务。 　　然而，为被取消的这项登陆器任务设计的仪器，又用在了美国宇航局的其他火星登陆器——“凤凰”号上，这颗探测器于2008年到达火星表面，现在已经停止运行。美国宇航局的普朗特表示，“火星奥德赛”的飞船同伴以这种方式“最终到达火星”。“这也是该探测器取名‘凤凰’号的原因——凤凰燃为灰烬后，再从灰烬里得到重生。” 　　4.泪滴状台地 　　.泪滴状台地(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　从这张由“火星奥德赛”探测器拍摄的照片可以看到，位于火星战神谷(Ares Vallis)地区附近的泪滴形状的台地向外延伸开来。科学家认为，凸起的岩石结构曾转变了火星表面的洪水流向。这个探测器长期围绕该行星运行，使科学家可以监控火星上每年的季节变化，其中包括冬季极区上空大气里的二氧化碳是如何凝结的。 　　5.被穿透的陨石坑 　　被穿透的陨石坑(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　火星上的这个重叠陨石坑看起来就像是一个被箭穿透的苹果。这张图片是美国宇航局的“火星奥德赛”探测器在2005年5月拍摄的。每个陨石坑的直径都有几英里，这是由一颗陨石在落地前的很短时间内分裂成两个后，在地面撞击出来的两个碗状陨坑。普朗特表示，“火星奥德赛”一生比较幸运，没有遇到过真正的困难。但在2003年的万圣节期间发生过“最大危机”，一个“超级太阳暴”释放出大量带电粒子，对火星表面的所有电子设备都造成了巨大破坏。“火星奥德赛”上的辐射测量仪失灵，不过稍后它又恢复了正常。 　　6.火星沙海 　　火星沙海(图片提供：NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　在这张合成图上看到的这些由风塑造的黑色沙丘海洋，是利用“火星奥德赛”在2002年12月到2004年11月间拍摄到的照片合成的。这片沙丘位于火星北极极冠上，面积相当于德克萨斯州那么大，它拥有更冷区域(蓝色)和更温暖的区域(黄色和橙色)。普朗特表示，对于一艘在轨道里运行了将近10年的飞船来说，“火星奥德赛”目前的状况非常好。 　　它的大部分仪器仍在继续运行，“火星奥德赛”的备用系统还从没用过。也许这艘飞船面临的主要限制因素，是它在轨道里运行一周所需的少量燃料。据科研组成员估计，如果这艘飞船的轨道没有太大调整，“火星奥德赛”剩下的燃料最少还可供它运行10到15年。 　　7.沙丘艺术 　　沙丘艺术(图片提供： NASA/JPL-Caltech/ASU) 　　在2006年“火星奥德赛”拍摄的这张照片上，由众多风塑沙丘构成的图案，看起来很像一幅抽象画。按照最初计划，该飞船是去执行一项持续时间仅为3年的任务，但是到今年的10月，美国宇航局已经把它的工作寿命延长了3倍。现在该飞船打算运行到2012年底，这项任务可能还会被延长，用来帮助美国宇航局的火星科学实验室——“好奇”号，该计划预计将于2012年8月发射升空，前往火星。 　　美国宇航局的普朗特表示，目前“火星奥德赛”担任该局的火星车“勇气”号和“机遇”号的通讯中转站，它或许也能为“好奇”号提供相同服务。他说，“如果2012年后这艘飞船依旧很‘健壮’，我们将会继续让它再运行几年。”

整个8月份，全世界最令人兴奋的科学新闻无疑属于火星。2008年7月31日，美国宇航局（NASA）科学家宣布：“凤凰”号火星探测器在火星上加热土壤样本时鉴别出有水蒸气产生，从而确认火星上有水存在。 从19世纪70年代起，火星和它上面的水持续不断地挑逗着公众和科学家们的好奇心。随着“凤凰”号2008年5月25日成功登陆火星北极区之后，答案逐渐显现。一个火星与水的故事由此变得完整。 但是，8月5日，“凤凰”号发现的一种高氯酸根，又让这个故事顿生波澜，一时间在全世界引起广泛关注。 日前，多次参与NASA及欧空局火星探测研究的圣路易斯华盛顿大学地球与行星科学系华裔科学家王阿莲接受《科学时报》采访，解密“凤凰”号火星探测任务，带来这一神奇太空故事的完整版本。 火星发现水意味着什么 对火星上生命的探索是人类最核心的追求，这也是持续数十年水与火星缠绵故事的主题。无疑，火星发现水的消息是迄今这一故事最令人兴奋的高潮。 “‘凤凰’号此次发现的水实际是以冰的形态存在的。这的确是非常令人兴奋的发现，但事情都是一步一步做过来的。‘凤凰’号的发现只是火星探测一系列发现中最近的一次。”王阿莲十分理解公众的关切，但她更强调火星上水的发现是一个长期探索的自然结果，并非由“凤凰”号一蹴而就。 如何评价这一发现在人类火星探测历史上的地位？王阿莲表示，科学家们一直相信火星上有水的存在，并不断通过发射火星轨道卫星和登陆探测器进行求证。从“奥德赛”火星轨道卫星在火星赤道地区发现大量的氢，到此后火星登陆车“勇气”号和“机遇”号发现含水矿物，再到这次“凤凰”号在北极地区找到大量水冰存在的直接证据，科学家们对于火星水的探测是一步一步走到今天的。“毋庸讳言这一发现的重大意义，但这是一个历史延续的结果。” 实际上，美国在1999年曾发射过一台“火星极地着陆器”，但在着陆时失踪了。两台火星登陆车“勇气”号和“机遇”号的成功着陆和在近4年的探测中发现的大量含水矿物，既锤炼了队伍也鼓舞了精神。此次“凤凰”探测器利用了原来的“火星极地着陆器”的部分探测仪器，将其命名为“凤凰”号，是取凤凰涅槃重生的意思。因此，也可以说，“凤凰”号对火星水的突破性发现是集大成的结果。 神秘的高氯酸根 在7月31日NASA的正式消息公布的同时，有美国媒体援引NASA和科学界消息人士的话说，在火星上不但发现了水，而且在数星期后还将公布一项在研究火星土壤过程中获得的“更为实质性”的发现。该报道宣称，这项所谓的“更为实质性”的发现涉及到了在火星上“可能有生命存在”的问题。 报道确有其事，不过据王阿莲透露，当时获得发现的科学家非常激动，一不小心走露了消息，“耳朵很尖”的美国媒体赶紧报道，反而显得十分神秘。“NASA历来的外空探测项目都是由科学团队发布结果，一点没有要隐瞒的地方。” 很快谜底揭晓。8月5日，美国国家宇航局在其网站公布的最新消息中作出澄清，“凤凰”号探测器在火星土壤中检测到了高氯酸根。高氯酸盐是一种强氧化物质，通常认为其对微生物在火星上的存活不利，但在地球上的自然环境中又多有发现，例如其在智利干旱的阿塔卡玛沙漠土壤中自然存在。一些地球上微生物的食物也含有高氯酸根，并且某些植物能够浓缩这类物质。人工合成的高氯酸盐多被用来制造庆典时使用的烟火和火箭燃料。 对于生命存在具有重要意义的水在火星上被证实，本来是一个好消息，但被视为“生命的毒药”的高氯酸根的出现，似乎给那些希望找到火星生命的公众当头泼了一盆冷水。但科学家们却并不这样看。NASA网站上的消息公布了发现高氯酸根的全部过程。“发现高氯酸盐对于生命而言既不是好事也不是坏事，但它使我们重新评估对于火星生命的认识。”NASA喷气推进实验室的MECA（显微、电子化学及传导分析仪）首席科学家Michael Hecht表示。 “这是NASA一贯的政策。”王阿莲在接受《科学时报》采访时表示：“自NASA成立之日起，它就要面对公众，因为它花的是纳税人的钱，就要不断地发布消息，让公众知道它做了哪些事情，借此吸引公众的注意，同时激励年轻孩子们，他们将会成为下一代NASA的科学和工程团队。” 据王阿莲介绍，这次“凤凰”号上装备了两台重要的仪器，一个是MECA，是一种湿化学仪器，它有4个类似化学实验室中用的“小烧杯”。“凤凰”号机械臂把挖掘到的土壤放入其中，进行湿化学分析。MECA带有一些探测器，可以探测各种阴阳离子。“这次就发现了高氯酸根的信号，但不能肯定是哪一类高氯酸盐，因为样品已经溶化掉了。”另一个重要仪器是TEGA（热萃取气相质谱仪），它有8个“小炉子”，加热样品时会有气体逸出，其后有探测精度很高的质谱仪可以探测这些气体中到底含有什么成分。 “这次两个仪器获取的结果不完全一致，MECA检测到了高氯酸根，但是TEGA并没有捕捉到科学家们预期中的氯气逸出。”王阿莲说：“虽然不确定到底是哪种高氯酸盐，但是NASA还是要发布结果，这是为了更好地吸引公众。严谨的科学结论将最终发表在《自然》、《科学》和《地球物理杂志—行星科学》等学术期刊上。” 公众担心高氯酸根会对火星生命不利，对此王阿莲认为，高氯酸根并非是一种从根本上会抑制生命出现的有毒物质，生命物质中也发现有高氯酸根。“目前尚不确定‘凤凰’号发现的是哪一种高氯酸盐。不同的高氯酸盐有不同的性质，哪种阳离子与高氯酸根结合会对生命产生根本威胁尚待确定。” 此外，这些高氯酸根是否是“凤凰”号运载火箭带上火星的残留燃料也有待确认。王阿莲表示，在科学研究中进行认真的误差分析十分必要——“凤凰”号在火星极地的土壤中掘冰十分艰难，再将样品准确地放入“小烧杯”也需要作很多努力。这些操作和分析过程中都会产生一些误差，需要作出详尽的分析。NASA“凤凰”号的科学团队目前正处于非常忙碌的探测器操控阶段，后续还会有一些作基础研究的科学家加入进来，最终的结果将通过科学论文作出报告。 探寻火星生命：未竟的旅程 火星大气稀薄、气压很低，受到太阳辐射将快速增加动能，带动火星表土形成与地球上类似的尘暴，有时甚至发展成全球性的火星尘暴。尘暴也会对火星生命遗迹的存留构成威胁。加州大学教授乔治德罗利曾指出，火星尘暴产生的电场，会将火星稀薄大气里的水和二氧化碳分子割裂开来。那些分子能够自由地形成过氧化氢或者其他强氧化剂，这些物质将扫除火星表面对形成生命具有关键性作用的任何有机分子。 然而这并不能排除火星环境下可能的生命形态与地球不尽相同。“这个想法在所有作火星探测的科学家的脑海里都存在。”王阿莲表示。虽然不在天外生命探测的领域中工作，但是她通过学术会议大致了解其中的基本观点。“会有一些共同点，如需要有长时间的液态水存在，基本的氮、磷、氧、碳等可能还是基本的生命组成元素，但到底以什么样的化学键相结合还有待探索。” 在火星上寻找生命无异于大海捞针，现在人类仅仅走完第一步，找到了水，但接下来水的酸碱度是否适合还需要研究确证。此外，王阿莲认为，什么样的仪器能够真正探测火星生命还有待研究设计及证实。“这样的探测技术如果不成熟也不能马上飞，毕竟一个螺丝钉没有拧紧就可能前功尽弃，必须一步一步做严谨的工作。” 眼下，由于“凤凰”号找水的巨大成功，NASA决定将它的任务再延长至9月底。“从NASA的角度讲，送一套很贵的仪器上火星，只要能够工作就会继续尽量争取多出成果。”王阿莲说。据了解，发现高氯酸根有功的MECA的4个烧杯已经用了2个，余下的2个将继续用于分析火星土壤以重证高氯酸根的存在。“凤凰”号将继续在其周围进行挖掘，进一步提高冰在土样中的比率，不断摸索提高样品输入的准确性，并使用热萃取气相质谱仪作进一步分析。 除了寻找水和含有生命特征的物质之外，“凤凰”号还承载了一台由加拿大研制的极地低温“气象站”仪器，用来研究火星气候的变化。但目前，对“凤凰”号寿命最大的威胁是天气，因为它很接近火星北极，日照将越来越短，它的太阳能电池板将面临考验。 新的火星探测计划正在路上。NASA将于2009年发射“火星实验室”登陆车。欧空局的“地外火星”登陆车将于2013年发射，继续探索火星生命。执行这一计划的团队以欧空局科学家为主，美国派科学家参加。王阿莲2007年获得NASA资助，参与这项新的研究计划。

北京时间2月19日凌晨4时55分，在“天问一号”进入火星轨道一周后，“毅力”号（Perseverance）火星车不经变轨直接突入火星大气层，并成功着陆。本轮火星探测季也进入了新的阶段。毅力号火星车毅力号的着陆地点是位于北纬18度的耶泽罗陨击坑（Jezero crater）。有证据表明曾经有河流流入耶泽罗陨击坑，形成了一个早已干涸的三角洲。而毅力号在此处着陆，一项重要目标便是识别和收集该地区的沉积岩和土壤样本，探寻可能存在的火星生命迹象，同时测试人类在火星生存的技术。火星表面矿物分布提供了火星起源、地质及环境演化线索,火星表面卤水种类及分布提供了火星气候/水文演变信息。此外，毅力号还将通过对表面岩石、土壤物理化学特征的分析，帮助人类理解火星地质以及大气环境。Raman(拉曼)与NIR(近红外)光谱技术是从分子层面识别火星表面及次表面物质成分、丰度及分布特征的重要手段，是多国火星车的必备科学设备。位于毅力号火星车桅杆单元的SurperCam(超级相机)搭载了Raman和NIR光谱仪对火星进行巡视探测,将Raman与NIR数据融合进行联合矿物表征分析,并开展火星表面卤水及其它与水相关物质的分析具有重要科学意义。对地外行星探测来说, 近红外光谱技术具有几乎无需样品制备、信号易获取、探测矿物种类丰富、对H2O/OH探测响应灵敏等特点。马尔文帕纳科(Malvern Panalytical)旗下ASD TerraSpec Halo矿物近红外光谱分析仪以其宽广的光谱范围（350-2500nm）、超高光能动态范围、高光谱分辨率及重现性及体积小巧坚固结实等特性被选择使用于为人类重返月球、探測火星准备的多项重要研究中，以提高人类勘探行星资源的能力。其中之一是由NASA赞助的研究项目，地理发现操作策略测试（GeoHeuristic Operational Strategies Test-GHOST），选择了由马尔文帕纳科赞助和提供的涵盖VIS-NIR-SWIR波段的ASD TerraSpec HALO，以提高火星车样品收集的速度、效率和科学回报。该项目使用光谱仪模拟火星科学实验室（MSL）的ChemCam和2020火星车的SuperCam.SurperCam(超级相机)于毅力号火星车位置示意图分子在红外光谱内的吸收产生于分子振动或转动的状态变化或分子振动或转动状态在不同的能级间跃迁。能量跃迁包括基频跃迁（对应分子振动状态在相邻振动能级之间的跃迁）、倍频跃迁（对应于分子振动状态在相隔一个或几个振动能级之间的跃迁）和合频跃迁（对应于分子两种振动状态的能级同时发生跃迁）。由于近红外光谱谱峰较宽，实际样品中各种成分的吸收峰重叠严重，需要用化学计量学方法对近红外光谱进行化学成分的定量分析。蒙脱石/黑色，伊利石/亮蓝色，白云母/深蓝色的可见-近红外光谱曲线SuperCam超级相机桅杆单元内部（装配前）TerraSpec Halo矿物近红外光谱分析仪是勘探地质市场上最便携的近红外(NIR)仪器，它是手持一体式全量程的仪器。扣动一下扳机，这款创新性的仪器可以即时在仪器上获得矿物分析结果。这些近乎实时显示的结果极大地加快了勘探的工作力度，提高了效率，有助于进行分析和决策，最终为采矿经营者节省了宝贵的时间和金钱。TerraSpec HALO还被广泛地应用于例如考古和采矿行业中，包括陶瓷、陶器的成份分析，艺术品的鉴定和修复，矿藏的勘探，开采和加工等等。TerraSpec HALO矿物分析近红外光谱仪TerraSpec HALO光谱库内置超过150种矿物质的700种以上的光谱，来源于大学、个人采集、国际研究所、以及美国地质勘探局（USGS）的矿物质目录，并可由客户自定义添加光谱库，以进行矿物质的快速识别，且具有GPS和语音备忘录功能。TerraSpec HALO采用专利的矿物质匹配算法，通过将未知物质光谱与内置矿物质谱库匹配，计算匹配矿物后，将其从未知物质光谱中被扣除。使用扣除后的未知物质光谱，继续匹配，最多可以生成7种相关矿物成份的识别。将获取光谱导入计算机Halo Manager软件中可分析多达9种矿物成份。随机自带矿物质评级显示于屏幕右侧，描述矿物结晶程度或构成性质，允许地质学家了解地质或地热的情况，以指引潜在的矿物。参考文档：1. https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/instruments/supercam/2. https://finance.sina.com.cn/tech/2021-02-19/doc-ikftssap6896673.shtml3. http://www.globenewswire.com/news-release/2019/07/16/1883283/0/en/Renowned-Researchers-Leverage-Malvern-Panalytical-s-ASD-TerraSpec-Halo-Mineral-Identifier-to-Advance-Investigation-of-Life-on-Mars.html4. https://www.materials-talks.com/blog/2019/07/10/asd-terraspec-halo-used-in-space-based-research/5. 徐伟杰 火星表面模拟矿物和卤水的光谱鉴别研究[D] 山东大学 2018年

10月19日，中国科学院合肥物质科学研究院与澳门科技大学科技合作签约仪式暨深空物质成分光谱探测联合实验室(以下简称联合实验室)成立仪式通过线上方式举办。中国工程院院士刘文清，合肥研究院院长刘建国、副院长吴海信，澳门科技大学副校监、校长李行伟出席签约仪式。 　　签约仪式前，双方会谈。刘建国作简要讲话，他对双方合作协议的签署表示祝贺。他表示，澳门科技大学与合肥研究院在深空探测领域各具优势，在国家需求的牵引下找到共同发力点。未来，联合实验室将作为双方实施科技合作、人才培养和开展学术交流的重要平台，系统开展深空探测领域基础创新研究和关键技术攻关，共同推动我国深空物质成分探测领域的创新发展。 　　李行伟对签约仪式的顺利举行致以祝贺。他表示，澳门科技大学在深空探测和研究领域学科积累深厚、与国内其余单位合作基础良好，合肥研究院是国内环境探测领域的优势单位，在环境监测、光学遥感探测方面建立了特色突出的研究方向和技术优势。在前期实质性合作的基础上，签署合作协议、共建联合实验室，有利于深空科学与技术的融合发展，有望催生重大科研成果，助力航天强国建设。 　　刘建国与李行伟代表双方签署科技合作与交流框架协议以及深空物质成分光谱探测联合实验室合作协议。 　　吴海信宣读中国科学院国际合作局对于“中国科学院合肥物质科学研究院-澳门科技大学深空物质成分光谱探测联合实验室”批复，联合实验室正式成立。刘文清院士、月球与行星科学国家重点实验室主任张可可任联合实验室主任。刘文清表示，联合实验室是双方发挥学科优势，本着“优势互补、共生共赢”的原则建立的合作平台。他相信在大家的共同努力下，联合实验室会是成果丰硕、人才聚集、学术交流活跃的合作平台，也将为国家深空领域的发展贡献一份力量。 　　月球与行星科学重点实验室助理主任张小平副教授代张可可致辞，他表示双方签署合作协议，共建联合实验室，是前期合作的深化与拓展。希望在联合实验室主任的带领下，贯彻落实双方协议精神，把实验室建设及发展落到实处，取得令人满意的成果，推动我国深空探测科学与技术进步。 　　根据框架协议，合肥研究院与澳门科技大学将整合双方所在地区的学术与科研资源，合作开展创新研究及技术开发、学术交流，共同培养相关学科专业人才，在深空探测、医药研究、环境科学、核物理、人工智能等领域共谋发展。 　　澳门科技大学、合肥研究院相关部门负责人参加了仪式。

题注：韦布通过将冷却至极低温的大口径太空望远镜(预计是斯皮策红外天文望远镜的50倍灵敏度和7倍的角分辨率)和先进的红外探测器工艺相结合，带来了科学能力的巨大进步。它将为以下四个科学任务做出重要贡献：1. 发现宇宙的“光”；2. 星系的集合，恒星形成的历史，黑洞的生长，重元素的产生；3. 恒星和行星系统是如何形成的；4. 行星系统和生命条件的演化。而这一切，都离不开部署在韦布上的先进的红外探测器阵列！ ============================================================近日，NASA公布了“鸽王”詹姆斯韦布望远镜拍摄的一张照片！ 图1. 韦布拍的一张照片，图源：NASA 什么鬼？！这台花费百亿美金的望远镜有点散光啊… … 怕不是在逗我玩呢吧… … 别急，这确实是韦布望远镜用它的近红外相机(NIRCam)拍的一张照片。确切来说，这只是一张马赛克拼图的中间部分。上面一共18个亮点，每个亮点都是北斗七星附近的同一颗恒星。因为韦布的主镜由18块正六边形镜片拼接而成，之前为了能够塞进火箭狭窄的“货舱”发射升空，韦布连主镜片都折叠了起来，直到不久前才完全展开。但这些主镜片还没有对齐，于是便有了首张照片上那18个看似随机分布散斑亮点。对于韦布团队的工程师而言，这张照片可以指导他们接下来对每一块主镜片作精细调整，直到这18个亮点合而为一，聚成一个清晰的恒星影像为止。想看韦布拍摄的清晰版太空美图，我们还要再耐心等几个月才行。小编觉得，大概到今年夏天，就差不多了吧。=============================================================================中红外仪器MIRI如果把韦布网球场般大小的主反射镜，比作人类窥探宇宙的“红外之眼”的晶状体的话，韦布携带的中红外仪器，可以说就是这颗“红外之眼”的视网膜了。今天，小编要带大家了解的，就是韦布得以超越哈勃望远镜的核心设备——中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument)。图2. 韦布望远镜的主要子系统和组件，中红外仪器MIRI位于集成科学仪器模组(ISIM)。原图来源：NASA如图2所示，韦布望远镜的主、副镜片经过精细调整和校准后，收集来自遥远太空的星光，并将其导引至集成科学仪器模组(ISIM)进行分析。ISIM包含以下四种仪器：l 中红外仪器(MIRI)l 近红外光谱仪 (NIRSpec)l 近红外相机 (NIRCam)l 精细导引传感器/近红外成像仪和无狭缝光谱仪 (FGS-NIRISS)其中，最引人注目的，便是韦布望远镜的中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument) 。MIRI包含一个中红外成像相机和数个中红外光谱仪，可以看到电磁光谱中红外区域的光，这个波长比我们肉眼看到的要长。 图3. MIRI 将工作在 5 至 28 微米的中远红外波长范围。图源：NASAMIRI 的观测涵盖 5 至 28 微米的中红外波长范围(图3)。 它灵敏的探测器将使其能够看到遥远的星系，新形成的恒星，以及柯伊伯带中的彗星及其他物体的微弱的红移光。 MIRI 的红外相机，将提供宽视场、宽谱带的成像，它将继承哈勃望远镜举世瞩目的成就，继续在红外波段拍摄令人惊叹的天文摄影。 所启用的中等分辨率光谱仪，有能力观察到遥远天体新的物理细节(如可能获取的地外行星大气红外光谱特征)。MIRI 为中红外波段天文观测提供了四种基本功能：1. 中红外相机：使用覆盖 5.6 μm 至 25.5μm 波长范围的 9 个宽带滤光片获得成像；2. 低分辨光谱仪：通过 5 至 12 μm 的低光谱分辨率模式获得光谱，包括有狭缝和无狭缝选项，3. 中分辨光谱仪：通过 4.9 μm 至 28.8 μm 的能量积分单元，获得中等分辨率光谱；4. 中红外日冕仪：包含一个Lyot滤光器和三个4象限相位掩模日冕仪，均针对中红外光谱区域进行了优化。韦布的MIRI是由欧洲天文科研机构和美国加州喷气推进实验室 (JPL) 联合开发的。 MIRI在欧洲的首席研究员是 Gillian Wright(英国天文技术中心)，在美国的首席研究员是 George Rieke(亚利桑那大学)。 MIRI 仪器科学家，是 英国天文技术中心 的 Alistair Glasse 和 喷气推进实验室 的 Michael Ressler。 ===============================================================================深入了解MIRI的技术细节 图4. 集成科学仪器模组(ISIM)的三大区域在韦布上的位置。图源：NASA 将四种主要仪器和众多子系统集成到一个有效载荷 ISIM 中是一项艰巨的工作。 为了简化集成，工程师将 ISIM 划分为三个区域(如图4)： “区域 1” 是低温仪器模块，MIRI探测器就包含在其中。这部分区域将探测器冷却到 39 K，这是必要的最初阶段的冷却目标，以便航天器自身的热量，不会干扰从遥远的宇宙探测到的红外光(也是一种热量辐射)。ISIM和光学望远镜(OTE)热管理子系统提供被动冷却，而使探测器变得更冷，则需使用其他方式。“区域 2” 是ISIM电子模块，它为电子控制设备提供安装接口和较温暖的工作环境。“区域 3”，位于航天器总线系统内，是 ISIM 命令和数据处理子系统，具有集成的 ISIM 飞行控制软件，以及 MIRI 创新的低温主动冷却器压缩机(CCA)和控制电子设备(CCE)。 图5. MIRI整体构成及各子系统所处的区域。图源：NASA图5示出了MIRI的整体构成及其子系统在韦布三大区域中的分布情况。包含成像相机，光谱仪，日冕仪的光学模块 (OM) 位于集成科学仪器模块 (ISIM) 内，工作温度为 40K。 OM 和焦平面模块 (FPM) 通过基于脉冲管的机械主动冷却器降低温度，航天器中的压缩机 (CCA) ，控制电子设备 (CCE) 和制冷剂管线 (RLDA) 将冷却气体(氦气)带到 OM 附近实现主动制冷。仪器的机械位移，由仪器控制电子设备 (ICE) 控制，焦平面的精细位置调整，由焦平面电子设备 (FPE) 操作，两者都位于上述放置在 ISIM 附近的较温暖的“区域 2”中。 图6. ISIM低温区域1(安装于主镜背后)中的MIRI结构设计及四个核心功能模块的位置。原图来源：NASA MIRI光模块由欧洲科学家设计和建造。来自望远镜的红外辐射通过输入光学器件和校准结构进入，并在焦平面(仪器内)在中红外成像仪(还携带有低分辨率光谱仪和日冕仪)和中等分辨率光谱仪之间分光。经过滤光，或通过光谱分光，最终将其汇聚到探测器阵列上(如图6)。 探测器是吸收光子并最终转换为可测量的电压信号的器件。每台光谱仪或成像仪都有自己的探测器阵列。韦布需要极其灵敏的，大面积的探测器阵列，来探测来自遥远星系，恒星，和行星的微弱光子。韦布通过扩展红外探测器的先进技术，生产出比前代产品噪音更低，尺寸更大，寿命更长的探测器阵列。 图7. (左)韦布望远镜近红外相机 (NIRCam) 的碲镉汞探测器阵列，(右)MIRI 的红外探测器(绿色)安装在一个被称为焦平面模块的块状结构中，这是一块1024x1024 像素的砷掺杂硅像素阵列(100万像素)。图源：NASA。 韦布使用了两种不同材料类型的探测器。如图7所示，左图是用于探测 0.6 - 5 μm波段的近红外碲镉汞(缩写为 HgCdTe或MCT)“H2RG”探测器，右图是用于探测5 - 28 μm波段的中红外掺砷硅(缩写为 Si:As)探测器。 近红外探测器由加利福尼亚州的 Teledyne Imaging Sensors 制造。 “H2RG”是 Teledyne 产品线的名称。中红外探测器，由同样位于加利福尼亚的 Raytheon Vision Systems 制造。每个韦布“H2RG”近红外碲镉汞探测器阵列，有大约 400 万个像素。每个中红外掺砷硅探测器，大约有 100 万个像素。(小编点评：以单像素碲镉汞探测器的现有市场价格计算，一块韦布碲镉汞探测器阵列的价格就要四十亿美金！！！为了拓展人类天文知识的边界，韦布这回真是不计血本啊！) 碲镉汞是一种非常有趣的材料。 通过改变汞与镉的比例，可以调整材料以感应更长或更短波长的光子。韦布团队利用这一点，制造了两种汞-镉-碲化物成分构成的探测器阵列：一种在 0.6 - 2.5 μm范围内的汞比例较低，另一种在 0.6 - 5 μm范围内的汞含量较高。这具有许多优点，包括可以定制每个 NIRCam 检测器，以在将要使用的特定波长上实现峰值性能。表 1 显示了韦布仪器中包含的每种类型探测器的数量。 表1. 韦布望远镜上的光电探测器，其中MIRI包含三块砷掺杂的硅探测器，一块用于中红外相机和低分辨光谱仪，另外两块用于中分辨光谱仪。来源：NASA而MIRI 的核心中红外探测功能，则是由三块砷掺杂的硅探测器(Si:As)阵列提供。其中，中红外相机模块提供宽视场，宽光谱的图像，光谱仪模块在比成像仪更小的视场内，提供中等分辨率光谱。MIRI 的标称工作温度为7K，如前文所述，使用热管理子系统提供的被动冷却技术无法达到这种温度水平。因此，韦布携带了创新的主动双级“低温冷却器”，专门用于冷却 MIRI的红外探测器。脉冲管预冷器将仪器降至18K，再通过Joule-Thomson Loop热交换器将其降至7K目标温度。 韦布红外探测器工艺及架构 图8. 韦布太空望远镜使用的红外探测器结构。探测器阵列层(HgCdTe 或 Si:As)吸收光子并将其转换为单个像素的电信号。铟互连结构将探测器阵列层中的像素连接到 ROIC(读出电路)。ROIC包含一个硅基集成电路芯片，可将超过 100万像素的信号，转换成低速编码信号并输出，以供进一步的处理。图源：Teledyne Imaging Sensors 韦布上的所有光电探测器，都具有相同的三明治架构(如上图)。三明治由三个部分组成：(1) 一层半导体红外探测器阵列层，(2) 一层铟互连结构，将探测器阵列层中的每个像素连接到读出电路阵列，以及 (3) 硅基读出集成电路 (ROIC)，使数百万像素的并行信号降至低速编码信号并输出。红外探测器层和硅基ROIC芯片是独立制备的，这种独立制造工艺允许对过程中的每个组件进行仔细调整，以适应不同的红外半导体材料(HgCdTe 或 Si:As)。铟是一种软金属，在稍微施加压力下会变形，从而在探测器层的每个像素和 ROIC阵列之间形成一个冷焊点。为了增加机械强度，探测器供应商会在“冷焊”工艺后段，在铟互连结构层注入流动性高，低粘度的环氧树脂，固化后的环氧树脂提高了上下层的机械连接强度。 韦布的探测器如何工作？与大多数光电探测器类似，韦布探测器的工作原理在近红外 HgCdTe 探测器和中红外 Si:As 探测器中是相同的：入射光子被半导体材料吸收，产生移动的电子空穴对。它们在内置和外加电场的影响下移动，直到它们找到可以存储的地方。韦布的探测器有一个特点，即在被重置之前，可以多次读取探测器阵列中的像素，这样做有好几个好处。例如，与只进行一次读取相比，可以将多个非重置性读取平均在一起，以减少像素噪声。另一个优点是，通过使用同一像素的多个样本，可以看到信号电平的“跳跃”，这是宇宙射线干扰像素的迹象。一旦知道宇宙射线干扰了像素，就可以在传回地球的信号后处理中，应用校正来恢复受影响的像素，从而保留其观测的科学价值。 对韦布探测器感兴趣的同学们，下面的专业文献，可供继续学习。有关红外天文探测器的一般介绍，请参阅Rieke, G.H. 2007, "Infrared Detector Arrays for Astronomy", Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, Vol. 45, pp. 77-115有关候选 NIRSpec 探测器科学性能的概述，请参阅Rauscher, B.J. et al. 2014, "New and BetterDetectors for the Webb Near-Infrared Spectrograph", Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol 126, pp. 739-749有关韦布探测器的一般介绍，请参阅Rauscher, B.J. "An Overview of Detectors (with a digression on reference pixels)" 参考资源:[1]. 亚利桑那大学关于MIRI的介绍网页. http://ircamera.as.arizona.edu/MIRI/index.htm[2]. Space Telescope Science Institute 关于MIRI的技术网页 https://www.stsci.edu/jwst/instrumentation/instruments[3]. 韦布的创新制冷设备介绍 https://www.jwst.nasa.gov/content/about/innovations/cryocooler.html

近日，中科院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室地球与行星磁场及宜居性学科组的申建勋博士后与合作导师林巍研究员等，利用激光诱导击穿光谱（LIBS）对地球类火星环境中岩石样品的光谱特征进行了研究，结合拉曼光谱测量，探讨了LIBS技术在火星生命信号筛选中的应用潜力。该研究选取了柴达木盆地西北干旱区岩滩的一块典型岩石碎屑样品（图1），分别利用拉曼光谱和LIBS对样品不同部位（岩上、岩侧和岩下）的数百个点进行了系统分析。图1 柴达木盆地采样点（a）地形图、（b）地质图以及（c和d）石英岩碎屑样品拉曼光谱分析显示岩下部位存在能够吸收紫外辐射并清除氧自由基的β-胡萝卜素，指示了岩石下部有耐辐射微生物群落的存在。而岩上、岩侧未检测到有效的微生物信号，仅发现石英和少量其他矿物信号（图2）。该研究结果表明在环境恶劣的类火星地区，岩石下部为微生物生存提供了适宜的生态位，未来的火星生命探测中可以着重关注火星岩下区域。同时结合前人研究，揭示出合成色素分子是类火星极端环境微生物的一类重要生存策略。图2 柴达木盆地西北干旱区类火星环境石英岩碎屑样品部分测量位点的拉曼光谱图。Qz：石英；Fr：锌铁矿；Hm：赤铁矿；Cr：β-胡萝卜素为了评估LIBS筛选生命信号的潜力，进一步对该样品的岩上、岩侧和岩下不同部位进行了LIBS分析。研究显示样品不同区域的LIBS光谱整体特征类似，但利用多元统计分析方法（主成分分析法PCA和相似性分析ANOSIM）可以对岩石样品不同部位的LIBS光谱数据进行区分（图3）。进一步分析区分样品的波段信息，发现涵盖了部分钙、镁的峰区和一些可能由于生命化学元素空间分布而产生的相互作用信号。以上结果表明，在样本均质程度较高但有足够样本量的前提下，基于LIBS数据的多元统计分析可以作为快速筛选潜在生命信号的一种手段，再结合其他探测技术，有望在火星生命信号的原位探测中发挥作用。图3 类火星环境石英岩碎屑样品部分测量位点的LIBS光谱图（左图）与PCA散点图（右图）研究成果发表于美国化学学会旗下期刊ACS Earth and Space Chemistry（申建勋，刘立，陈妍，孙宇，林巍. Geochemical and biological profiles of a quartz stone in the Qaidam Mars analog using LIBS: Implications for the search for biosignatures on Mars[J]. ACS Earth and Space Chemistry, 2022. DOI: 10.1021/acsearthspacechem.2c00129）。该成果受中国科学院、国家自然科学基金、中国科学院地质与地球物理研究所等联合资助。

10月4日，记者从中国载人航天工程网获悉，载人航天工程空间应用系统副总设计师张善从表示，天宫一号将安排开展空间材料科学、空间环境探测和对地观测三个方面的空间科学实验。在对地观测方面，天宫一号将实验一种高分辨率光谱相机，实现对地球进行光谱探测。 　　光谱观测设备注重实验性质 　　据介绍，这次天宫一号对地观测将首次实验短波红外光谱仪探测，天宫一号上使用的对地观测设备与遥感系列卫星星载对地观测设备不同，后者使用的技术与设备都具有较高的成熟度，可直接应用 前者则注重实验性质，实验成功后观测设备才会用于卫星使用。 　　张善从说，未来中国的载人空间站也将是一个长期有人照料的国家级太空实验室，将支持几十个到上百个学科空间实验的开展。 　　探测设备分辨率最高可达10米 　　据悉，目前天宫一号已进入距离地面354千米的近圆轨道，并展开在轨测试工作。 　　张善从介绍，比如最近渤海漏油事件，普通的相机看不出来海面的变化情况，通过光谱仪可探测石油泄漏影响的海域面积，以及对海洋生态环境的破坏情况等。 　　据悉，这种光谱相机是国内第一种短波红外光谱探测设备，也是目前国内空间分辨率最高的一种设备，其空间分辨率最高将达到10米，而国外同类型仪器的空间分辨率都是百米量级的，甚至有1000米量级的。 　　据悉，在空间材料科学方面，将开展复合胶体晶体生产实验，复合胶体晶体生产是目前空间材料科学研究的热点，其中最具代表性的是光子晶体，被比喻为21世纪可能会带来信息技术革命的新材料。

新华社柏林电 德国两家科研机构2010年5月28日报告说，它们合作开发出一种可探测宇宙射线的小型太赫兹激光仪，由于重量轻，该设备可以在科研用飞机上使用，从而方便科学家研究宇宙奥秘。 　　德国航空航天中心与保罗・ 德鲁德固体电子研究所在一份新闻公报中说，科学家常常借助先进的波谱学方法研究宇宙中的各种微粒，由此探寻恒星和行星演变的来龙去脉。这些微粒发射出的射线常常在0.3到10太赫兹的频率范围内，介于微波和红外线之间。科学家尤其对包含众多信息的4.7太赫兹左右的射线感兴趣，但这些射线会被地球大气层吸收，因此在地面无法测量到，需要将有关设备运到高空进行探测。 　　德国新研制的这种太赫兹激光仪输入功率只有240瓦，总重量仅15千克，设备核心部件是一个只有几毫米大小的量子级联激光器。

“嫦娥一号”数据绘制的三维景观图　　 　　“嫦娥一号”携带的CCD立体相机 　　绕月探测工程月球科学首席科学家欧阳自远受国家国防科技工业局授权，于7月16日向外界公布了中国绕月探测卫星“嫦娥一号”的科学研究成果。 　　从2007年10月24日“嫦娥一号”卫星成功发射到2009年3月1日卫星成功受控撞月。经过为期一年零四个月的在轨运行，嫦娥一号搭载的8台有效载荷共获得数据约1.37TB，截至2010年2月，获得经过各种校正后生成的各级数据产品约2.76TB。绕月探测工程月球科学首席科学家欧阳自远介绍说，通过这些探测数据的处理、分析与研究，目前取得阶段性成果，填补了我国在月球探测领域的空白。 　　一：国际先进的全月球影像图 　　“嫦娥一号”卫星的CCD立体相机共获得508轨南北纬70度以内和589轨极区的图像数据，第一次实现了月球表面的100%覆盖。制作的“全月球影像图”在几何配准精度、数据的完整性与一致性、图像色调等方面均在国际上处于先进水平。欧阳自远介绍“全月球影像图”已经在出版社排版印刷，不久将面向全社会发售。 　　二：精度和分辨率最高的全月球数字高程模型和三维月球地形图 　　采用激光测高数据制作了分辨率为3公里左右的全月球数字高程模型，在精度和分辨率上明显优于美国和日本，达到了国际先进水平。 　　采用三线阵数字摄影测量方法制作的全月球三维数字地形图，在数据覆盖范围、平面定位与高程精度、空间分辨率等方面均优于国际现有全月球数字地形产品。 　　三：重要元素的全月球和局部区域的含量分布 　　嫦娥一号卫星伽马射线谱仪共获得了1103轨有效探测数据。地面应用系统对伽马射线数据进行了处理，优于信号积累实践的限制，其中只有铀、釷、钾等3类元素能够解译出全月球分布和含量，镁、铝、硅、铁、钛等元素只能解译出区域含量与分布数据。 　　四：月表微波辐射亮温数据的月球分布 　　嫦娥一号卫星微波辐射计共获取了1690轨探测数据，多次覆盖全月球表面。利用3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37.0GHz四个频率的微波辐射数据，反演出亮温，得到全月球亮温图，对月壤特性、月壤厚度以及月壤稀有气体的研究有重要的科学价值。 　　五：独特的近月空间高能粒子和太阳风离子数据 　　嫦娥一号卫星携带高能粒子和太阳风离子探测器对月球轨道空间环境进行了探测，其中高能粒子探测器共获取了1846轨有效探测数据，太阳风离子探测器共获取了1815轨有效探测数据。目前，对这些数据的分析和对比研究，对丰富太阳辐射及其与地球磁场和行星(月球)的认识具有特殊的意义。 　　欧阳自远介绍说，“嫦娥一号”的科学研究在专利和知识产权、月球研究的标准和规范、科学应用研究论文等方面也发挥了重点作用。通过地面应用系统的研制和嫦娥数据的处理，催生了一批标准和规范，初步建立起了我国月球探测和科学数据处理的标准体系。

詹姆斯&bull 韦伯太空望远镜预计在2018年发射升空，美国宇航局的科学家希望其能够探测到系外行星的大气成分 　　腾讯科学讯 据国外媒体报道，目前科学家发现了近2000颗系外行星，这个数字还在不断增加，我们对这些系外行星的大气成分却知之甚少，虽然被发现的系外行星中大部分为气态行星，但也有些行星的大气中可能存在与生命有关的成分，这些信息我们都无法进一步掌握。对此美国宇航局的科学家开始着手研究如何获取这些行星的大气光谱，希望下一代的空间望远镜能够探测到系外行星的大气成分。目前这项研究的进展发表在美国国家科学院期刊的九月刊上。 　　科学家试图通过几种不同的方法来研究巨型气态行星的大气信号，当系外行星通过恒星的盘面时，我们可以有机会获得行星的光谱，通过对比就很容易分析出这些行星大气中到底存在哪些成分。对于体积更小的岩质行星，这个方法可能不太有效，因此我们需要开发新的观测方法，毕竟凌日法对于寻找类地行星而言并不是非常有效，恒星巨大的光芒使得类地行星几乎被完全遮挡，观测系外类地行星的大气需要更加精密的仪器来屏蔽恒星的光线。 　　预计在2018年发射升空的詹姆斯· 韦伯太空望远镜能够探测系外行星大气的元素，美国宇航局的目标是更好地对系外行星大气中的氧气和水进行探测，同时探测其他与生命有关的信息，比如系外行星上是否存在绿色植物，如果遥远的星球存在绿色植物，那么叶绿素能够反射更多的恒星光照，这些特点都会在频谱上表现出来，这样我们就能够发现系外生命。美国宇航局的詹姆斯· 韦伯望远镜就拥有这样的功能，能够对地外生命进行探测。 　　在系外行星的调查中，最引人注目的应该算是对液态水信号的探测，美国宇航局在研究系外行星时探测液态水是必不可少的步骤，但是到目前为止我们仍然没有找到其他行星上的液态水。此外，臭氧也是一大亮点，目前先进技术大孔径太空望远镜的设计仍然无法很好地寻找地外生命，比如探测氧气和液态水等，其中涉及多种制约因素，其主要任务是确定生物信号，计划在10年后服役。

1月26日，由吉林大学承担的“深部探测关键仪器装备研制与实验”项目(以下简称SinoProbe-09)举行2012年度成果交流会。会上，SinoProbe-09首席科学家、吉林大学“千人计划”专家黄大年介绍了项目总体情况。各课题负责人就课题完成情况、取得的阶段性成果进行汇报交流，并对研究过程中遇到的问题和难点进行了探讨。深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe)总负责人董树文、吉大常务副校长赵继等专家、领导参加了交流会。 　　SinoProbe-09由黄大年任首席科学家，吉林大学地球探测科学与技术学院、仪器科学与电气工程学院、建设工程学院、地球科学学院、计算机科学与技术学院等校内单位，中国科学院地质与地球物理研究所、遥感应用研究所、电子所、大气所等多个单位共同参与项目研究。目前，SinoProbe-09-01课题研制的软件平台进一步完善了高端平台功能联合，并进入具体数据测试阶段 SinoProbe-09-02、SinoProbe-09-03、SinoProbe-09-04课题研制的陆地大功率电磁勘探系统、无人机航磁探测系统、无缆自定位万道地震勘探系统，通过比对，核心指标均接近或达到国外同类产品 SinoProbe-09-05课题与四川宏华集团联合完成了我国首台万米大陆科学钻探装备主体集成验收 SinoProbe-09-06课题建设的仪器装备实验基地具备实验示范条件并有重大发现。 　　会议还邀请了12位来自中国地质科学院、中国科学院、中国地质大学、东北石油局、吉林省地质矿产勘查开发局、吉林省地矿建设集团有限公司、长春理工大学、吉林大学等单位的专家进行指导。 　　“深部探测关键仪器装备研制与实验”作为公益性行业专项项目已于2010年正式启动，项目三年总预算额为3.26亿元(人民币),正式批复下拨2.95亿元(人民币)，其中2010年共到位资金6556万元(人民币)。该项目的启动，是吉林大学引进高端人才的成功范例，也吉林大学争取大型项目历史上国家投资额度最大，汇集我国高校、科研院所中高层次技术优势力量规模最广的项目之一。

9月26日，中科院地质地球所火星研究团队召开“祝融号巡视雷达揭秘火星浅表结构”媒体解读会，解读“天问一号”火星探测最新研究成果。 　　2021年5月15日，我国首次火星探测任务“天问一号”携带的“祝融号”火星车在乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆，开启巡视探测工作。乌托邦平原是火星最大的撞击盆地，曾经可能是一个古海洋，预示着火星早期可能存在过宜居环境。这里的地质如何演化？现今具有怎样的地下结构？地下是否存在水或冰？我所联合中国科学院国家空间科学中心和北京大学，利用“祝融号”获得的第一手科学探测数据分析结果，通过最新《自然》论文，报道了围绕这些重要科学问题取得的突破性进展。研究表明，“祝融号”火星车着陆区火表数米厚的风化层下存在两套向上变细的层序，可能反映了约35-32亿年以来多期次与水活动相关的火表改造过程。现今该区域火表以下0-80米未发现液态水存在的证据，但不排除存在盐冰的可能。 　　详细的火星地下结构和物性信息是研究火星地质及其宜居环境演化的关键依据。我国“天问一号”携带的“祝融号”火星车次表层探测雷达能够对巡视区地下浅层结构进行精细成像，深化我们对乌托邦平原演化、地下水/冰分布等关键科学问题的认识。 　　“祝融号”火星车搭载的次表层探测雷达是世界上首次在火星乌托邦平原实施的巡视器雷达探测。到目前为止，人类在地外天体上共开展了四次巡视雷达探测。其中，我国嫦娥三号和嫦娥四号分别实现了对月球正面和背面浅表结构的精细探测。美国毅力号和我国“祝融号”火星车于2021年先后开启了火星巡视雷达探测。不同的是，毅力号的探测区域为杰泽罗撞击坑边缘，其实际最大探测深度为15米。“祝融号”火星车探测区域为乌托邦平原南部，雷达频带较宽，其实际最大探测深度达80米。 　　在最新的研究中，科研人员对前113个火星日、探测长度达1171米的“祝融号”火星车低频雷达数据展开了深入分析，获得了浅表80米之上的高精度结构分层图像和地层物性信息，发现该区域数米厚的火壤层之下存在两套向上变细的层序。第一套层序位于地下约10-30米，含有较多石块，其粒径随深度逐渐增大。距今大约16亿年以来的短时洪水、长期风化或重复陨石撞击作用可能导致了这一套向上变细沉积层序的形成；第二套层序位于地下约30-80米，其石块粒径更大(可达米级)且分布更为杂乱，反映了更古老、更大规模的火表改造事件。基于前人撞击坑统计定年结果推测，这次改造事件可能发生在距今35-32亿年前，与乌托邦平原南部的大型洪水活动有关。 　　“祝融号”火星车次表层探测雷达的主要目标之一是探测乌托邦平原南部现今是否存在地下水/冰。低频雷达成像结果显示，0-80米深度范围内反射信号强度稳定，介质具有较低的介电常数，排除了巡视路径下方含有富水层的可能性。热模拟结果也进一步表明，液态水、硫酸盐或碳酸盐卤水难以在“祝融号”火星车着陆区地下100米之内稳定存在，但目前无法排除盐冰存在的可能性。 　　研究所高度重视“天问一号”火星探测的研究工作，在“天问一号”科学探测数据发布后，第一时间组织全所行星科学领域的科研人员，成立所内火星探测研究工作任务团队，开展多学科交叉的优势队伍协同攻关，全面开展开“天问一号”载荷数据的综合分析和研究。此次发表于《自然》的论文文章，是该团队取得的首批研究成果，也是研究所前沿科学联合攻关模式下的新收获。由国家航天局探月与航天工程中心发布的“天问一号”科学探测数据，为本次火星研究工作提供了坚实的数据保障。

中新网北京11月8日电 (记者 孙自法) 施普林格自然旗下学术期刊《自然-通讯》最新发表一篇天文学论文指出，研究人员在金星的白昼侧和黑夜侧都直接探测到了原子氧。这一研究方法能在两种不同的金星大气环流模式下对其开展详细研究，或支持未来探索金星的空间任务。论文作者认为，对原子氧的直接测量或有助于人们理解为何金星大气与地球大气相去甚远。据论文介绍，已知金星的自转很慢，金星上的一天相当于地球上的243天。金星上二氧化碳和一氧化碳的分解会在白昼侧产生原子氧，这些原子氧随后会转移到黑夜侧。原子氧对于金星大气的光化学和能量守恒很重要，但之前一直没能在金星白昼侧直接观测到原子氧。过去对黑夜侧的探测也仅限于观测到金星的夜气辉(行星大气发出的暗光)。论文第一作者和通讯作者、德国宇航中心Heinz-Wilhelm Hübers与合作者一起，利用索菲亚平流层红外天文台(SOFIA)飞机上的upGREAT阵列式光谱仪分析了金星白昼侧和黑夜侧的17个观测点，他们在所有观测点都探测到了原子氧，并发现原子氧主要集中在海拔约100千米处，其测量结果基于4.74太赫兹的原子氧基态精细结构。本项研究中，论文作者还发现原子氧的柱浓度存在差异，并在金星的白昼侧记录到了最大浓度。

一组国际科学家使用美国国家航空航天局的詹姆斯韦布空间望远镜，首次在太空中探测到重要的碳化合物（CH_3^+），该分子也被称为“甲基阳离子”，其有助形成更复杂的碳基分子。碳化合物构成了所有已知生命的基础，因此，最新研究对于科学家进一步了解生命在地球上如何繁衍生息至关重要，也有望为系外生命搜索提供线索。相关研究刊发于26日出版的《自然》杂志。研究团队在一个年轻的恒星系统d203-506内的一个原行星盘中，探测到了该甲基阳离子，d203-506位于距离地球约1350光年的猎户座星云中。研究团队成员、法国巴黎萨克雷大学的马丁杜拉梅尔表示，探测到这种碳化合物不仅验证了韦布令人难以置信的灵敏度，还证实了CH_3^+在星际化学中的重要性。虽然d203-506中的恒星是一颗小红矮星，但该系统受到附近年轻大质量恒星发出的强紫外线的轰击。科学家们认为，大多数原行星盘都会经历一段如此强烈的紫外线辐射期，因为恒星往往会成群结队形成，其中通常包括产生紫外线的大质量恒星。杜拉梅尔解释称，通常紫外线辐射会破坏复杂的有机分子，鉴于此，CH_3^+的发现令人惊讶。他们估计，紫外线辐射实际上可能为CH_3^+的形成提供了必要的能量来源。一旦CH_3^+形成，它就会促进额外的化学反应，形成更复杂的碳分子。此外，他们在d203-506中看到的分子与来自典型的原行星盘的分子截然不同，尤其是他们没有发现任何水的迹象。该研究主要作者、法国国家科学研究中心奥利弗伯尔尼指出，最新研究清楚地表明，紫外线辐射可完全改变原行星盘的化学性质，它可能在生命起源的早期化学阶段发挥了关键作用。

日前，由国土资源部组织，以吉林大学地球探测科学与技术学院引进的国家“千人计划”特聘教授黄大年为首席专家，吉林大学牵头联合国内相关大学和中国科学院等多个研究所共同承担的国家公益性项目“深部探测技术与实验研究专项”中的第九项，即“深部探测关键仪器装备研制与实验”等项目任务书签字仪式在北京举行。 　　国土资源部科技与合作司司长姜建军，吉林大学副书记兼副校长韩晓峰，项目负责人以及其他项目承担单位法人及代表出席了签字仪式。专家组宣读了任务书评审意见，姜建军与承担单位代表签订项目任务书，韩晓峰代表学校在任务书上签字。 　　此次共有62个项目参加签字仪式，分别来自吉林大学、中国地质科学院、中国科学院、国土资源部航空物探遥感中心、中国地矿局、中国地质大学、中南大学、长安大学、成都地质矿产研究所、郑州矿产综合应用研究所等单位。 　　“深部探测关键仪器装备研制与实验”作为公益性行业专项项目已于2010年正式启动，项目三年总预算额为3.26亿元(人民币),正式批复下拨2.95亿元(人民币)，其中2010年共到位资金6556万元(人民币)。该项目的启动，是吉林大学引进高端人才的成功范例，也吉林大学争取大型项目历史上国家投资额度最大，汇集我国高校、科研院所中高层次技术优势力量规模最广的项目之一。