深空探測新聞兩則

周一 · 最新發現 | 周二 · 牧夫專欄3:17滿天的世界-牧夫天文來自牧夫天文

重要活動通知：

2017年4月8日（本周六）下午4點30分至晚上9點30分，大連市牧夫天文學會將於大連星海廣場南側，百年城雕廣場舉辦2017年大連市春季路邊天文科普公益活動。屆時，學會將架設天文望遠鏡利用投影設備將月面和木星的影像實時投射到大屏幕上供廣大在連市民學生觀看。大連市轄區的高校天文社團也將應邀參加，歡迎各位在大連的天文愛好者蒞臨交流。

大連市牧夫天文學會

2017年4月7日

MAVEN項目證實是太陽風「吹散」火星大氣

火星是沒有生命的行星，雖然它的地形是由河流和湖泊沖刷形成，但它們現在早已枯竭。今天火星上各種元素的同位素比例更是證明了火星不可能一直是現在的模樣，它現有的大氣僅僅是曾經的細微一縷。行星科學家猜測在過去四十億年間，火星已經損失了它最初大氣層的25％到90％，最可能至少有50％。

對此，一個流行於行星科學家間的解釋是，火星的大氣被太陽風（以400公里/秒及以上的速度流出太陽大量的帶電粒子）吹走。現在，NASA的MAVEN任務（Mars Atmosphere and Volatile Evolution）的科學家已經證實了這一假說。

MAVEN航天器的藝術概念圖，它在2014年9月21日抵達火星

MAVEN航天器圍繞著火星，在它的上層大氣上下穿梭。利用MAVEN上攜帶的儀器測量，布魯斯·雅科斯基（科羅拉多大學，博爾德分校）及其同事們確定了氬的兩個同位素，氬-36和較重的氬-38的含量。氬是惰性氣體，這意味著它不會與火星表面發生化學反應。擺脫它的唯一辦法是將其從大氣層剝離到太空。

自然地，火星大氣中氬氣較重的同位素比較輕的同位素位置更低，因此可預測上層大氣中氬-36與氬-38的比值。這種分化使更輕的同位素在「濺射」過程中更容易被太陽風剝離。

濺射過程中，火星大氣與太陽風相撞，來自太陽的紫外光子首先從大氣的原子和分子撞出電子，形成離子。然後，太陽風攜帶上這些離子，旋轉並將它們中的一些甩回大氣中，讓它們再次與大氣中的中性原子和分子碰撞——例如氬–36，並將它們向任意方向「濺射」，包括完全脫離大氣層的方向。

MAVEN的觀察結果表明，如果火星一開始的氬-36含量與地球和其他太陽系天體相似，那麼今天火星上的氬-36就太少了。為了解釋為什麼氬-36這麼少，該團隊3月31日在《科學》雜誌上發表結論，火星歷史上大約有三分之二的大氣被「濺射」散失。

太陽風可以剝奪行星大氣的一個方法是通過一個稱為濺射的過程。 首先，紫外線從火星上層大氣中的大氣原子和分子中撞出電子，形成帶電離子（上圖）。 這些離子被太陽風（中圖）拾取，流入太陽的磁場。 隨著帶磁場的太陽風的飛過，它會拖動這些離子。 這些離子中的一些以高速（下圖）甩回到上部大氣中。 在那裡，它們與中性原子和分子碰撞，並以各個方向敲擊它們，就如撞球第一桿把球四處打散一樣。 一些原子被撞擊后擁有了足夠的速度向上逃離火星 - 換句話說，它們被「濺射」。

凱西·里德/天空與望遠鏡。 版權所有。

這個結果與以前的火星研究一致（順便說一下，MAVEN結果包含了好奇號的測量。）其實，同位素百分比不是新聞，MAVEN的顯著貢獻是為氬同位素的分離以及氬損失的過程提供證據。

雖然氬是一個獨來獨往的元素（惰性元素），但它不會孤單。其他大氣成分也會和它一起逃離火星。雅各斯基團隊估計，基於氬比率，火星至少損失了一半巴（其中1巴(bar)=100kpa，是地球海平面上所受的大氣壓力）的主要大氣分子——二氧化碳。這足以至少部分地解釋了為什麼火星喪失了以前更加溫暖、潮濕的氣候。

因此，MAVEN證實，現代火星之所以是一個寒冷的沙漠世界，部分原因是太陽風吹散了保護它的大氣。

歐空局木星計劃（JUICE）即將付諸實施

高要求的電力，磁力和能源技術，嚴酷的輻射和嚴格的行星保護規則是將歐空局的木星冰質衛星探測器（Jupiter Icy Moons Explorer, JUICE）從圖紙付之於建造前必須解決的一些關鍵問題。

定於2022年發射，2029年到達木星系統，Juice將花費三年半的時間來研究這顆巨大的行星動蕩的大氣，巨大的磁層，一系列纖細且不發光的環，和它的衛星。

它將研究Ganymede（加尼美得），Europa（歐羅巴），和Callisto（加利斯托）這三顆大型冰質衛星，這些衛星被認為在冰殼之下擁有液態水海洋——甚至可能擁有可居住的環境。

任務將最多用8個月的時間專門研究Ganymede，這將會是人類的航天器首次環繞月球以外的衛星。

木星最大的衛星

Juice將配備10種最先進的儀器，包括相機，冰穿透雷達，高度計，射電科學實驗設備和能監測木星系統中的磁場和帶電粒子的感測器。

為了確保它能夠在充滿挑戰性的木星系統環境中達成目標，航天器的設計必須滿足嚴格的要求。

三月上旬取得了實質性的進展，科學家完成了Juice的初步設計，並完成了它攜帶的科學儀器和地面站的介面設置，現在可以製造航天器原型來進行更嚴苛的測試。

該審查還確認，5.3噸的Juice將由阿麗亞娜5型火箭發射。

JUICE木星探測器的藝術概念圖

在遠離太陽的外太陽能系統中運行意味著Juice需要一個大型太陽能陣列：預計將使用兩片各由五塊太陽能板組成的翅膀，其總面積將近100平方米，能夠為Juice提供820瓦功率直至任務結束。

發射后，Juice將進行五次引力助推：一次在火星，一次在金星，三次在地球，才能讓它進入木星軌道。它的太陽能電池板將不得不應付劇烈的溫度變化，由此它在飛越金星期間靠近太陽的時候，太陽能翼板將被傾斜，以避免過高的溫度損壞太陽能電池。

Juice的主引擎將推動它進入木星軌道，之後再推動它進入Ganymede的軌道。因此，發動機設計在現階段也受到了嚴格的審查。

一些特殊措施將幫助Juice應對在木星周圍工作的這幾年必須忍受的極端惡劣的輻射。這意味著科學家要仔細選擇Juice的組件和材料，以及做好輻射屏蔽。

天文藝術

via 南充天文在線