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广角红外巡天探测器在4.6微米波段上拍摄到的2010 TK7(绿圈所示)。图像所有:NASA/JPL-Caltech/UCLA

WISE探测器发现首颗地球特洛伊族小行星

Jul 28th

@星闻星语 | 1,167次浏览(views)

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广角红外巡天探测器在4.6微米波段上拍摄到的2010 TK7(绿圈所示)。图像所有:NASA/JPL-Caltech/UCLA

  根据美国国家航空航天局(NASA)在北京时间今天清早发布的一份新闻稿,2009年12月发射升空的广角红外巡天探测器(Wide-field Infrared Survey Explorer, WISE)有了个重大发现:找到了首颗地球特洛伊族小行星。

  特洛伊族小行星特指位于某行星第四、第五拉格朗日点上的小行星。由于该位置恰好是该行星和太阳的引力平衡点,这些小行星也被引力“锁定”在这个位置。特洛伊族小行星最初特指木星拉格朗日点上的小行星,但火星和海王星后来也被发现拥有各自的特洛伊族小行星。潜在的地球特洛伊族小行星,因为与太阳角距太小,因此以前从未被观察到。

  这颗地球特洛伊族小行星的暂定编号为2010 TK7,直径约为300米,它的公转周期也恰好为一年。尽管按定义来说,它也属于一颗“近地小行星”,但数值模拟的结果表明,未来100年内2010 TK7和地球至少会保持2400万公里的距离。

  相关论文发表将在今天的《自然》杂志上。

2010 TK7, 小行星, 地球, 特洛伊族
6月25日的2011 MD,距离地球约40万功力。Patrick Wiggins 摄

2011 MD更新:这货上面绝对没有国旗!

Jun 25th

@星闻星语 | 1,141次浏览(views)

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6月25日的2011 MD,距离地球约40万公里。Patrick Wiggins 摄

  随着小行星2011 MD观测数据的增加,天文学家们已经完全排除它是人造物体的可能性,但它的轨道毫无疑问是十分引人注目的—— 轨道半长径1.05天文单位,轨道偏心率0.04,公转周期394日,换句话来说是几乎与地球轨道重合。它上一次近距离飞掠地球是1962年,但当时的距离为差不多3个地月距离。

  现在它仍然在高速接近地球之中,这将是观测史上距离地球第四近的小行星飞掠事件(除去直接撞击地球的2008 TC3之外)。天文学家们根据最新数据对其轨道进行了细微修正。根据最新轨道根数来看,它将更加适合我国观测者观测,但预期亮度也由原先的11等下调至13等左右。

2011 MD, 小行星, 地球, 飞掠
凌星法搜寻系外行星(Nikola Smolenski提供)

超级扯谈:找“新地球”难还是找MM难?

May 8th

@学而时习 | 3,411次浏览(views)

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作者按:作者尽量将以下内容写成一种严肃的扯淡。作者希望它仍然属于科普性质,但扯谈总归是扯谈,所以极客们请不要挑刺,一般的读者也注意不要给雷倒,同时,不推荐十四岁以下、非纠结于科学问题的读者阅读。

本文经删改后发表在2011年5月7日的《东方早报》上。

  找一个新的地球和找一个合适的男/女朋友,哪个简单?后者更简单?不,不,我和你打赌,两者差不多难度——只要你是要认真谈恋爱而不是“拈花惹草”地“耍流氓”的话。比方说,美国航空航天局在2011年2月2日宣布,专门负责搜索“新地球”的“开普勒”太空望远镜已经发现了至少1235颗可能的太阳系外的行星(即“系外行星”),其中有54颗可能处在适合生命生存的“宜居带”内[1]。我想,读这篇文章的大多数读者,应该不至于谈过54次以上的恋爱吧?这么说来,找到一个新的地球恐怕还要容易点呢。

  流落在荒岛上的鲁滨逊为了让自己不要过于纠结,列出了一张简单的表,分别陈述自己流落荒岛的好处和坏处。我想,与其纠结怎么能写出一篇让大家看得明白的文章,不如我也效仿鲁滨逊,列出一张“找新地球与找男/女朋友有何共同点”的表吧。

1、目标

  • 找男/女朋友:年轻的时候疯够了,得让自己的下半辈子有个好归宿;
  • 找新的地球:现在把这个地球搞得乌烟瘴气,得给未来的人类找个好归宿。

2、困境

  • 找男/女朋友:满大街都是啊,但是得有房有车,上得了厅堂下得了厨房,善解人意脾气挺好,长得算比较中看,能有些共同话题等等等…… 唉,谁知道躲在哪个角落呢;
  • 找新的地球:有行星的恒星到处都是啊,成百上千个嘛,但是距离母星不能太近也不能太远,表面温度得适中,得有合适的重力,大气也得有而且不能有毒,同时还得有水有陆地,距离我们最好也别太远…… 唉,谁知道躲在哪个角落呢。

3、所需条件

  • 找男/女朋友:需要足够的时间、精力、金钱(大部分情况下)……
  • 找新的地球:需要足够的时间、人力、物力、金钱(大部分情况下)……

4、寻找方法

  • 找男/女朋友:有合适目标就冲上去问呗!但是这样多数情况下太唐突啦,很容易把人家吓走的;
  • 找新的地球:直接拿望远镜去找呗!但是因为绝大多数恒星距离我们太远太远,看起来太小太小,而且恒星和行星的亮度差异太悬殊,这种方法很难成功(对,即使用现今最最强大的望远镜也很难成功)。

5、寻找方法(续)

  • 找男/女朋友:追踪观察之,一般情况下,他们看起来总会有些不一样的——比如帅哥们的皮包上挂着一些小女生的挂件,女孩儿手里偶尔出现几枝玫瑰花等等,就暗示着你,这位已经给预订啦。更进一步地说,通过仔细观察这些“附带品”,还可以推测出他/她的女/男朋友的大概喜好呢。但是,如果撞见他/她的机会很少,这招基本上也不灵了;
  • 找新的地球:追踪观察之,一般情况下,如果行星正好能走过我们和恒星之间,我们就可以观察到类似于“日食”的现象(天文学家们称之为“凌日”)。通过仔细观察,算可以估计出这颗行星的大小、有无大气以及大气成分等等(顺带一提,这也就是“开普勒”太空望远镜所用的方法)。但是,如果行星的轨道面和我们的观察视线不平行,这招基本上也就不灵了。

凌星法搜寻系外行星(Nikola Smolenski提供)

6、寻找方法——终极无敌必杀版

  • 找男/女朋友:通过网络搜索之!人人网上人肉之!在微博上关注之!(啊,这也是我很喜欢用的方法)但是,这需要花费的时间和精力就要大得多了;
  • 找新的地球:行星会对其母星施加一个微弱的引力作用,使得母星看起来会在不断地“摇摆”,这可以通过观测其颜色的变化(严格来说是通过其光谱上展现的多普勒效应)来测得潜在行星的质量。如果你回想不起你的初中物理老师是怎么解释多普勒效应,不妨回想一下你晚上坐火车的情景——通过倾听外面传来的火车鸣笛声的音高的变化,你可以判定这是同方向前进的火车还是对头开过来的。天文学家们也在用类似的方法检测“新地球”——但是,这要花费的时间和精力比起其他方法也要大上许多了。

7、结论

  • 找男/女朋友:貌似适合的,要么就是已经被挑走了,要么就是在别的地方,要么就是年龄差距太大…… 一言以蔽之:难找;
  • 找新的地球:目前找到的行星,都是那些表面热的不得了的,要么就是绕太阳一圈还不到一天的,要么就是空气毒得可以把全人类都做成标本的…… 一言以蔽之:难找。

  通过上面的比较,我们可以发现:找新地球和找男/女朋友实在是有异曲同工之妙。当然,仅凭这些比较,或许还不足以证实我那句“找新地球和找合适的男/女朋友一样难”的判断。好吧,既然如此,我不妨向大家介绍一下大名鼎鼎的“绿岸公式”(Green Bank Equation)。——对于读商科的读者,或许更喜欢称之为“绿色银行公式”(Bank可作“河岸”或“银行”解)。这是由天文学家弗兰克·德雷克在50年前提出来的一条计算“银河系里有多少种外星人类”的公式。按照他的说法,银河系内能与我们取得联系的外星人类的数量与以下条件有关:

  • 恒星形成的速度;
  • 恒星产生行星的概率;
  • 行星处在“宜居带”(距离母星不远又不近)的概率;
  • 行星上发展出生命的概率;
  • 生命是智慧生命的概率;
  • 智慧生命会使用/愿意使用无线电的概率;
  • 会使用无线电的智慧生命能存在多长时间。

  大家可以看出,外星人类的数量就是靠若干个概率值的估计。至于猜得对不对嘛,简单来说,就要靠人品了。根据目前认为最好的估计[2],我们在银河系里应该能找到2.31种人类。如果每个“地球”的寿命均为100亿年左右(和我们地球的预期寿命一样),那“地球”的数量则为200万颗左右。考虑到银河系大约有2千亿至4千亿颗恒星,这个数字实在不算多,我们找到“新地球”的概率大约是十万分之一。

  已经有若干人尝试过了拿绿岸公式或者绿色银行公式来计算可供寻找的男/女朋友的数量。貌似连百度的魔兽贴吧都有人问过这个问题——好吧,我在这里解释一下。但愿你已经有足够的耐心和兴趣阅读到了这里。我想,按照绿岸公式的思路,可供寻找的男/女朋友的数量应该和以下条件有关。以一个20岁的异性取向的中国上海地区的身高180公分的大学本科在读的成年男性为例:

  • 中国人口出生率;
  • 中国女性所占比例;
  • 女性住在上海附近的概率;
  • 女性年处20岁左右的概率;
  • 女性身高介于165-175公分之间、且样子能让这位帅哥心动的概率;
  • 女性学历相近的概率;
  • 相互之间能产生引力的概率;
  • 适婚时间的长度。

  好吧,为了算出一个稍微靠谱一点的结果,我甚至连人口普查和统计年鉴的数据也找了(写科普文章的孩纸你伤不起啊)。把公式的位置调整一下,上海人口出生数约为10万/年;总人口约为2200万,其中大学生约50万;女性约占50%;身高合适的算它20%;相互之间能产生引力的概率…… 如果算上有没有男友,性取向等等之类,根据个人经验,估计差不多5%吧;适婚时间的话,算10年吧?计算下来,上海地区应该有142位美女适合这位不幸的帅哥。但是,考虑到上海2200万的总人口,相遇的概率也就不到十万分之一。好吧,我们终于艰难地证明了,找到“新地球”和找到女朋友的概率大致相近!不过,考虑到上面的假设其实是漏洞百出的(比如智慧生命的年限和银河系的年龄比起来相差很大,所以可以做一些假设,但人的寿命和上海城市变化的速度是在一个数量级,而且上海也有很多外来人口,等等),所以这个计算结果只能拿来当当茶余饭后的谈资(尽管我有信心,它至少还是有一点参考价值的),大家不要太较真,哈哈。不过,根据经验估计,实际的概率应该比我们算出来的还要小。为什么呢?因为还有很多乱七八糟的条件——有房有车啦,能不能做家务啦,是否有共同话题啦,诸如此类。好吧,你是不是也觉得,咱们还是去做做科学研究,找找“新地球”要轻松点……

  经过大半天的扯谈,我还是赶紧绕回到最开始的问题吧—— 嗯,找到一个新地球并不是很难,起码不比找到一个合适的男/女朋友难。你看,我这不已经把找新地球的方法一一列举出来了,也没什么神秘的嘛。或者说,拍拖的困难不在于找到,而在于追到手。这在所谓的“新地球”的探索上也是一样—— 我们视踏足月球为人类最伟大的成就之一(更别说还有许多人对此抱有疑问),但地球到月球的距离,仅仅是地球到除太阳以外最近恒星(比邻星)的距离的一亿分之一而已。到“新地球”上去生活?洗洗睡吧。当然,或许你会追问:“既然遥不可及,那为什么人类还要去找它们呢?”啊,这个啊…… 和眼看追不到手的他/她一样,你难道不觉得YY一下,有时也是件很舒服的事嘛……?

致谢:

感谢Steed兄对原稿提出的宝贵意见。

参考文献:

[1] Borucki et al., 2011, arXiv: 1102.0541.

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Drake_equation

地球, 系外行星, 绿岸公式

两颗小行星正与地球擦肩而过

Apr 6th

@星闻星语 | 559次浏览(views)

0条评论(comment)

  根据国际小行星中心快报2011-G38和2011-G40,美国莱蒙山天文台的天文学家在昨天傍晚(北京时间,下同)刚刚发现了两颗正向地球飞来的小行星,分别编号为2011 GW9和2011 GP28。根据初步计算,它们将分别在今天中午12:57和明天清晨3:36,达到与地球距离最小值——分别是19.99万公里和9.61万公里,均深入月球轨道以内。这两颗小行星直径均不足10米,本次飞掠最亮时不超过15等。根据目前的情况来看,它们不会与地球发生碰撞。

小行星, 地球, 近地小行星

暗淡蓝点——太空中的地球 影像锦集

Aug 25th

@一图胜千言 | 2,045次浏览(views)

2条评论(comments)

  前几日和小蛇探讨一些有关宇宙学以及人在宇宙中的存在等高深莫测的问题,期间查了一下那两对正在飞出太阳系的探测器——先驱者10、11号(Pioneer 10/11)和旅行者1、2号(Voyager 1/2)——的近况。这两对探测器是大约40年前发射的,搭载有人类写给外星智慧生物的“名片”,目前距离地球已经逾150亿公里(作为对照,冥王星距离太阳平均约59亿公里)。同时和探测器近况一起出现在搜索页面的,还有旅行者1号探测器于1990年在61亿公里之外拍摄的一张著名的照片:“暗淡蓝点”,这张照片在2001年被评为历史上十大太空科学照片第一名。

  让探测器回望遥远而渺小的地球,这个灵感来自著名天文学家及科普作家卡尔·萨根,他在自己的《暗淡蓝点》中对这张照片有一段很好的诠释:

  我们成功地(从外太空)拍到这张照片,细心再看,你会看见一个小点。就是这里,就是我们的家,就是我们。在这点上有所有你爱的人、你认识的人、你听过的人、曾经存在过的人在活着他们各自的生命。这里集合了一切的欢喜与苦难、上千种被确信的宗教、意识形态以及经济学说,所有猎人和抢劫者、英雄和懦夫、各种文化的创造者与毁灭者、皇帝与侍臣、相恋中的年轻爱侣、有前途的儿童、父母、发明家和探险家、教授道德的老师、贪污的政客、大明星、至高无上的领袖、人类历史上的圣人与罪人,通通都住在这里——―一粒悬浮在阳光下的微尘。

……

  一直有人说天文学是会让人们感到自己是很卑微的,天文学同时也是一种塑造性格的学问。对我来说,希望没有比这张从远处拍摄我们的微小世界照片更好的示范,去展示人类自大思法的愚蠢。对我来说,这强调了我们应该更加亲切和富同情心地去对待身边的每一个人,以及要更加保护和珍惜这暗淡蓝点,这个我们目前所知唯一的家。

——卡尔·萨根,《暗淡蓝点》

  小蛇为命运的不可把握感到凄凉,但这似乎同时应该很恬淡,因为我们都很渺小。出于与萨根同样的思绪,我遴选了人类进入太空时代以来,在太空中“回望”家园的若干照片,斗胆为萨根的诠释做一个略详细一些的脚注,以飨诸圣。

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  1960年4月1日,人类历史上第一颗气象卫星TIROS-1从美国卡那维拉尔角发射升空,在700公里高度传回历史上第一张太空中的地球的电视画面。尽管TIROS-1仅运行了78天,但这张照片却标志着一个新时代的开始。

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  被昵称为“蓝色弹珠”的照片或许是历史上最广泛使用的照片之一,摄于1972年12月7日,是由阿波罗17号的宇航员在距离地球4.5万公里处拍摄的。阿波罗17号是历史上最后一次载人登月计划,在那之后,人类便再也没有在这个距离上遥望过自己的家园。

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  “地球升起”(Earthrise)的景象,由阿波罗8号宇航员威廉·安德斯(William Anders)在1968年12月24日在绕月轨道上拍摄。当时阿波罗8号指令长弗兰克·波曼(Frank Borman)感叹道“我的天啊!这太可爱了。”安德斯便迅速换上彩色胶卷拍下了这张照片(经过剪辑的通讯录音:http://www.pbs.org/wgbh/amex/moon/media/sf_audio_pop_01b.mp3)。1969年美国还以此画面发行了邮票。

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  登上月球可能算人类历史上最伟大的成就之一,但这一成就与天地的浩瀚相比可谓微不足道。2005年5月11日,美国探测器“信使号”(Messenger)在2960万公里外拍下了地球和月亮的合影,画面上的地球和月球不过黄豆大小;而2010年5月6日,“信使号”在1.8亿公里外再次将镜头对准地球时,我们看到的仅仅是两个挨在一起的亮点——和夜晚遥望星空时看到的星点没什么不同——大的那个是地球。

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  地球时间2004年3月8日,曙光再一次撒向了“勇气号”(Spirit)火星车周围的大片荒原,这时“勇气号”上的全景照相机捕捉到了曙光中的一个亮点——那正是2.6亿公里之外的地球。

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  在地球上看,太阳和月亮差不多正好一样大,于是能够造成壮观的日全食景象,如此巧合的布局在太阳系是绝无仅有的。然而2006年9月15日,环绕土星运行的“卡西尼号”(Cassini)探测器恰好运行到了土星的影子中,土星的光环和大气层也造就了漂亮的“日全食”画面。在欣赏日食的同时,不知道你有没有注意到光环左侧上方的一个亮点?那就是我们的地球,距离为14.9亿公里,以光的速度要走一个半小时。

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  到目前为止,只有先驱者10/11号和旅行者1/2号这两对探测器到达了土星以外的距离。在卡尔·萨根的提议下,1990年2月14日至6月6日,美国宇航局指令旅行者1号探测器对太阳系八大行星中的六颗进行了拍照,其中有一张——如上所示——就是我们的地球,在太阳光散射的光斑中暗淡得几乎看不见(在照片中间偏右的位置,呈淡淡的蓝色)。眼下旅行者1号距离地球已经达171亿公里,还在以每年5.4亿公里的高速远离我们而去。根据计算,在3.8万年之后,它会在1.6光年的距离经过鹿豹座的暗星AC+79 3888。安装在它上面的金色唱片会有其他听众吗?这是个美好的问题,答案只有两个,但我们很可能永远不知道会是其中哪一个。

  如同小蛇所问:“人的力量在宇宙中到底有多大啊?能改变多少呢?”

  我只能很平淡地回答了一句:“人是很渺小的,但人能认识宇宙也是很奇妙的。”

影像, 地球, 暗淡蓝点, 旅行者1号
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    作者遥望天山山脉,谢文鹏于2008年8月9日摄于新疆维吾尔自治区巩乃斯河谷。天山山脉是亚洲中部最大的山脉。

    The author was gazing the Tian Shan mountains. Taken by Wenpeng Xie at Kunges Valley of Xinjiang Uighur Autonomous Region on August 9, 2008. The Tian Shan ("celestrial mountains") is the largest mountain range located in Central Asia.

  • 致谢 Acknowledgement

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