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科学: NASA 和工业界拥抱激光通信

电视和电脑屏幕以高清方式显示新闻、电影和节目，让观众获得生动清晰的体验。光纤连接通过电缆发送的激光承载了大量数据，为用户带来这些体验。NASA 和商业航空航天公司正将类似的技术应用于太空通信，将光速带到终极边界。自由空间光通信允许航天器通过激光链路发送高分辨率图像和视频。“自由空间”指的是没有实现地面互联网的绝缘光缆。自由空间激光通信在太空真空中自由流动，但是大气对通信工程师带来了独特的挑战。NASA 的激光通信中继演示（LCRD）将通过激光链路向地面站和太空用户任务发送并接收数据。

科学: SpaceX 的 Starlink 让天文学家的生活陷入地狱

由 Starlink 卫星组成的巨型星座是  Elon Musk 的公司 SpaceX 的心血结晶。他们的计划完全像是科幻小说：将 42,000 颗卫星送入轨道，每时每刻为所有人广播无线互联网。早期的评论不是太好。但技术无疑会改进。不管你喜欢不喜欢，无处不在的 Starlink 互联网即将到来。没有理由认为SpaceX 会是这个领域唯一的参与者。很多公司和国家都在规划自己的大型卫星星座，从亚马逊（3,236颗卫星，作为柯伊伯计划的一部分）、OneWeb 和波音公司到中国雄心勃勃的 13,000 颗卫星群的计划。天文学家对充满人造卫星的夜空前景并不热衷。我们最灵敏的望远镜旨在接受难以想象的微弱信号，这些信号来自数十亿年前围绕遥远恒星和星系运行的行星。宇宙大爆炸之后第一个星系是如何形成的？宇宙膨胀的速度有多快？是否有任何危险的小星星可能会撞击地球？数以万计的卫星在天空中纵横交错并遮挡了视线，让回答这些问题变得更加困难。对于未来的项目来说，这将是一个严重的问题。Vera C. Rubin 天文台是即将推出的望远镜，位于智利黑暗的天空下，它将具有前所未有的能力——每隔几个晚上就能拍摄整个天空。

科学: 科学家警告称地球上的外星生物可能比虚构更离奇

科学家警告说，如果没有良好的生物安全措施，地球上的“外星生物”可能会比虚构更离奇。包括阿德莱德大学生态与进化生物学系主任 Phill Cassey 博士在内的一个科学家团队在国际期刊《BioSciences》上发文呼吁在发展航天工业之前应该更多地认识到生物安全风险。Cassey 副教授表示：“除了政府主导的太空任务，SpaceX 等私营公司的到来意味着现在太空探索的参与者比以往任何时候都多。”“我们现在需要采取行动减轻风险。” 太空生物安全关注的是地球生物转移到太空（前向污染），反之亦然（后向污染）。虽然研究指出目前外星生物在旅途中幸存的风险很低，但不是不可能。Cassey 博士表示：“发生概率低但有可能产生极端后果的风险是生物安全管理的核心。如果出了问题，就是很糟糕的问题。”

科学: 入侵物种在太空会发生什么

2019 年，Beresheet 坠毁在月球表面。在这个命运多舛的以色列月球着陆器的有效载荷中，有一群缓步类微生物“水熊虫”。这些生物体长不到 1 毫米，可在进入假死状态前排出体内几乎所有水分，从而在极端寒冷和辐射中存活下来。Beresheet 上的水熊虫可能在坠毁事件中存活下来，且有可能通过重新获得水复活。这些水熊虫安全入睡，可能不会在月球表面横冲直撞。但总的来说，全球的科学家、政府和航天机构都认为，将地球生命带到外星环境不是什么好事，反之亦然。 在这些日益增加的宇宙禁忌科学文献基础上，一篇新论文借鉴了迅速发展的入侵学——研究地球上的非本地物种如何传播到新地点并改变它。斑马贻贝通过压倒本地物种的竞争能力在北美蔓延就是一个典型例子。

科学: 几十年前发现的神秘天体可能是第九行星

过去五年太阳系最有趣的问题之一是：是否存在一颗大行星藏在寒冷的黑暗区域，其轨道如此之长可能需要 20,000 年才能运行一周？答案被证明不可知，但一项新研究揭示神秘假想天体存在的痕迹。

英国伦敦帝国理工学院天文学家 Michael Rowan-Robinson 对红外天文卫星（IRAS）在 1983 年收集的数据进行分析，发现三个可能是第九行星的点源。Rowan-Robinson 在他的预印本论文中总结道，这实际上不是真正的探测，但确实存在可能性，用这些数据建模行星现在的位置，以便进行更有针对性的搜索，确认或排除它的存在。他写道：“鉴于 IRAS 探测的质量很差，极大限制了调查，而且在远红外探测非常困难的天空区域，候选目标存在的可能性并不是压倒性的。”

“然而鉴于对第九行星猜想的极大兴趣，在被提议的天空区域中搜索提议参数的天体，看看它是否与行星星历表不一致，这种做法是值得的。”关于太阳系外围存在一颗隐藏行星的猜测持续了几十年，在 2016 年，一篇论文提出新证据，猜测达到新的高潮。加州理工学院的天文学家 Mike Brown 和 Konstantin Batygin 发现，太阳系外围的柯伊伯带中的小天体的轨道运行很奇怪，似乎是受到一颗大天体引力影响的模式。

但找到这个讨厌的东西比听起来复杂得多。如果它在那里，其质量可能是地球的 5 到 10 倍，运行轨道在 400 到 800 个天文单位之间（天文单位指的是日地平均距离，如冥王星同太阳的距离大约为 40 个天文单位）。天体距离遥远，很小且很冷，可能根本没有反射太多阳光；我们也不知道它在广阔的天空中的确切位置。所以对于它是否真实存在一直有争议，这是一个非常有趣的辩题。IRAS 从 1983 年 1 月起运行 10 个月，对 96% 的天空进行远红外勘测。在这个波长下，可能可以探测到像第九行星之类小而寒冷的天体，因此 Rowan-Robinson 决定重新分析与第九行星一致的参数数据。

科学: 新任务在附近搜寻可维持生命的行星

一项新太空任务在离地球最近的恒星系统周围寻找可能宜居的行星。

在一个与 2009 年电影《阿凡达》相呼应的项目中，澳大利亚和美国科学家展开国际合作，将在半人马座阿尔法星系统中寻找可以维持生命的类地行星。半人马座α是离地球最近的恒星系统，它由两颗类太阳恒星——被称为半人马座α星 A 和 B，以及一颗更遥远的红矮星组成。Toliman 任务以该恒星系统的古老阿拉伯语名称命名，将搜索围绕半人马座α星 A 和 B 运行的潜在行星。

建设中的 Toliman 望远镜定于 2023 年发射到近地轨道。它试图在“金发姑娘（译注：意为刚刚好）轨道”发现新行星——距离合适，这颗行星既不太热也不太寒冷，可维持生命。悉尼大学的项目负责人 Peter Tuthill 教授表示：“如果我们正在寻找我们所知的生命，黄金标准通常是行星表面可能存在液态水，所以它不会像一个冰冻的雪球，也不会把所有的水都煮沸到大气中。”Tuthill 表示：“我们知道生命至少进化了一次，在围绕着类太阳恒星的类地行星上。我们尝试寻找尽可能接近该配置的其他例子。”

科学: 触摸太阳的探测器正经受等离子体轰炸

NASA 的帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）是工程学上的奇迹，它旨在“触摸太阳”并揭示恒星最深的秘密。帕克于 2018 年 8 月发射，这个耐高温航天器过去三年一直在缓慢地潜入太阳系中炽热的“地狱”，并在此过程中研究其磁场和粒子物理。这是一次成功的旅程，探测器一直在创造速度纪录。2020 年，它成为了有史以来最快的人造物体。但帕克探测器也得到了超高速后果的教训：不断受到太空尘埃的轰击。

太空尘埃是太阳系以及宇宙其他行星系统中的普遍元素。由小行星和彗星产生的微小尘埃颗粒，只有人类头发的四分之一宽，它们被锁定在太阳周围永远舞动。帕克以几乎不可思议的速度绕着太阳旋转，不断与这些颗粒碰撞，当它们撞击金属体时，它们会升温、蒸发和电离，变成等离子体。

帕克探测器正以如此快的速度受到尘埃的轰击，以至于它的身体正在不断经受等离子爆炸。科罗拉多大学博尔德分校大气与空间实验室（LASP）和约翰霍普金斯大学应用物理实验室的一组科学家使用 Fields 和 Wispr 研究了影响的严重程度。Fields 是该探测器用于测量磁场的仪器，Wispr 是一种可以拍摄太阳照片并研究日冕中电子密度的成像设备。

科学: 直角行星轨道的恒星系令天文学家惊讶

2016 年，天文学家发现了两颗围绕恒星 HD 3167 运动的行星，两颗行星都属于超级地球，即其大小在地球和海王星之间，它们的公转周期为一天和三十天。2017 年天文学家发现了第三颗行星，公转为八天。这个恒星系的不寻常之处是位于外围的两颗行星——HD 3167 c 和 d——的倾角。在太阳系中，所有行星都在同一平面上围绕太阳运行，而这两颗行星则在极轨道上。也就是它们在恒星的两极上方和下方移动，而不是像地球和太阳系的其他行星那样围绕赤道运行。 科学家发现该恒星系甚至比他们想象的更奇怪。研究人员首次测量了最里面的行星 HD 3167 b 的轨道——它和另外两颗行星不同。相，它在恒星的平面上运行，就像太阳系中的行星一样，并垂直于 HD 3167 c 和 d 的轨道。这个恒星系统是已知第一个像如此运行的系统。HD 3167的不寻常之处凸显了其他恒星及其行星的奇异和奇妙。瑞士日内瓦大学的 Vincent Bourrier 表示：“它让我们将目光再次投向了行星系统的形成，之前我们认为已对此有所了解。”他领导了上个月发表在《Astronomy & Astrophysics》期刊上的这一发现（预印本），“行星可以以非常不同的方式演化。”

科学: 研究人员修改类地岩石行星形成方式的观点

Bob O’Dell 不确定看到的东西。那是 1992 年，他刚获得哈勃太空望远镜的新图像，图像放大了猎户座星云中的一些年轻恒星。O’Dell 一直希望研究星云本身，这是一个由恒星组成的区域，相对靠近地球。然而另一件事引起了他的注意。有几颗恒星看起来完全不像恒星，而是被一层朦胧的光罩笼罩着。O’Dell 表示，它们似乎形成了“对着星云的剪影”。

O’Dell 和他的同事最初认为看到的可能是哈勃望远镜主镜扭曲造成的图像伪影，主镜的形状曾有轻微缺陷，在 1992 年的一次航天飞机任务中修复。曾担任哈勃项目科学家的 O’Dell 表示：“我们真的想知道这是否是主镜缺陷造成的残余影响。”然而他们很快看到了越来越多类似现象，甚至是在主镜修好之后，意识到这不是缺陷。他们实际上看到的是年轻恒星周围的尘埃和气体的婴儿盘。他们首次见证了行星的诞生。

O’Dell 的原行星盘发现引发了我们对行星形成理解的转变。在接下来的几十年里，天文学家意识到我们对行星是如何形成的经典观点——小岩石聚集成更大的岩石，然后进一步聚集——可能是不正确的。对于像木星和土星之类的气态巨行星，一种被称为“卵石吸积”的模型，即一个占据主导的物体吞噬较小的岩石——取代行星世界如何形成的旧观点。

太阳系内部的岩石世界更棘手。行星科学家一直在激烈争论“卵石吸积”是否可以解释地球及其邻居是如何形成的，或者更古老的观点是否仍然最有可能。过去几年，这种碰撞不断在科学期刊文章中上演，甚至还出现在巴伐利亚阿尔卑斯山的一座城堡中。

这场辩论不仅影响到地球及地球上水的起源等重大谜团。其答案还将有助于揭示类地世界在整个宇宙中的普遍性。这样的世界仅仅是多个偶然事件机缘巧合造成的意外吗？若是如此，宇宙其他地方存在生命的希望就很渺茫了。或者太阳系因具有正确的成分，存在宜居行星具有一定的确定性？那我们可能只是诸多有生命行星中的一员。

科学: 太阳朝地球方向释放 X1 级耀斑

太阳最近进入了活跃期：太阳活跃区域 AR 2887 在 10 月 28 日 07:40 和 10:28 UTC 释放出两个 M 级耀斑，15:35 UTC 释放出一个 X1.0 级耀斑（X 级是最高强度的耀斑），朝地球方向喷发出日冕物质抛射，预计将于 10 月 30 日影响地球，产生 G3 级地磁风暴。地磁风暴强度范围从 G1 到 G5，G3 级地磁风暴会在高纬度地区引发输电系统的电压不稳，在北方产生极光。 太阳目前处于从 2019 年 12 月开始的 11 年活动周期的早期。

科学: SETI 潜在信号结果却发现源自人类

现代人类社会让天文学家的工作变得越来越具有挑战性。虽然我们划定了无线电静默区并推出了黑暗天空计划，最近宽带卫星的发射加剧了紧张局势，这些卫星的数量还在迅速增加。最近几周，担忧的原因开始浮出水面。研究人员本月早些时候发表论文，认为对已知最遥远星系之一的观测结果实际上是围绕地球运行的太空垃圾所致。

周一，Breakthrough Listen 发布了两篇论文，描述了它针对比邻星 (Proxima Centauri)开展的一次 SETI 观察活动。比邻星是离太阳最近的恒星，适居带内有一颗行星。第一篇论文主要描述了所使用的过程和硬件（澳大利亚帕克斯天文台名为 Murriyang 的射电望远镜），以及观测的原始统计数据。

这些统计数据让我们对 SETI 研究人员面临的挑战有了一些了解。在观察过程中，有超过 400 万个单独信号超越噪声，达到了分析阈值。但绝大多数信号都是假的。它们要么只出现了一次就再也没有出现过，要么在望远镜转向其他对照物体的时候也出现了。

即使剔除了所有虚假信号，仍有 5,000 多个事件需要进一步分析。其中大部分（57%）来自已知人类传输硬件的频率范围。考虑到这些和其他因素，只有一个被称为 blc1（Breakthrough Listen 候选者1号）的信号被认为值得详细研究。

Blc1 出现对 Proxima Centauri 多次观测的数小时内，没有在望远镜指向其他地方时出现。它很窄，在频谱上表现为单个赫兹数值——而不是自然事件产生的更广泛的信号。Blc1 的中心频率也发生了漂移，这意味着它逐渐跨越频谱移动到了新的频率。这可能是由于信号源移动得非常快，以至于出现了多普勒效应，改变了信号的频率，这正是你预料会在轨道行星信号源上出现的情况。

因此从理论上讲，它看起来同 Breakthrough Listen 的研究人员希望寻找的东西完全一样。这是为什么他们在论文中描述了所做的所有努力——为了证明这不是他们想要的。

科学: 天文学家发现第一颗银河系外候选行星

遥远漩涡星系中一颗土星大小的行星可能是人类在银河系外探测到的首颗行星。这颗系外候选行星围绕一个 X 射线双星运行——由一颗普通恒星和一颗坍缩的恒星或黑洞组成，它与双星系统的距离大致相当于天王星与太阳的距离。这一发现打开了在更遥远距离上寻找系外行星的新窗口。到目前为止，人类探测到近 5,000 颗系外行星，但它们都在银河系中——很少有行星与地球的距离超过 3,000 光年。

因其独特的形状，螺旋星系 Messier 51（M51）也被称为漩涡星系，该星系中的这颗行星距离大约 2800 万光年。领导这项研究的美国哈佛-史密森天体物理中心的 Rosanne Di Stefano 博士表示：“1750 年代以来，人们一直推测现在被称为星系的暗淡遥远星云是岛屿宇宙：类似银河系的受引力束缚的巨大恒星族群。我们发现的这颗系外候选行星……让我们第一次窥探到外部行星系统族群，将行星搜索的范围扩大大约 10,000 倍的距离。”

科学: 天文学家观测到超新星爆炸全过程

一颗距离 6000 万光年的恒星去年发生了超新星爆炸，天文学家设法使用地面和太空望远镜捕捉到了爆炸的所有阶段，获得了一个前所未有的数据集，包含了在爆炸之前、期间和之后收集到的独立观察结果。它提供了非常罕见的、超新星早期毁灭阶段的多面视图。由此产生的数据能极大地提高我们对恒星变成超新星时所涉及过程的理解，可能会促使早期预警系统的出现，天文学家可以利用预警系统预测此类事件的发生时间。

调查负责人、加州大学圣克鲁兹分校的天文学家 Ryan Foley 在新闻稿中解释称：“我们过去常常谈论超新星，就像是犯罪现场调查员一样——事后出现，试图弄清楚发生了什么事情……这次是完全不同的状况，因为我们真的知道发生了什么，实际上实时看到了死亡的过程。”

当然这颗超新星发出的光花了 6000 万年才到达地球，所以它并不真的是“实时”发生的事情，但你应该能明白 Foley 的意思……对靠近该恒星的星周物质的观察是通过哈勃望远镜在爆炸发生后的几个小时内完成的。研究论文将发表在《Royal Astronomical Society》期刊上，论文主要作者 Samapor Tinyanont 表示：“我们很少能够看到这种非常接近的星周物质，因为它们只能在很短的时间内看到，我们通常至少要在爆炸后几天才开始观察超新星。”从爆炸开始前几天到爆炸结束后几周，TESS 设法每 30 分钟捕捉到一张这个正在演化的系统的图像。在爆炸被首次探测到的几个小时之内，哈勃望远镜就加入了这项工作。可追溯到 1990 年代的档案数据也被找出来用于分析，从而对一颗正在消失的恒星展开了一场时间跨度为数十年的、前所未有的调查……

在新闻稿中，研究人员将 SN 2020fqv 称为“超新星的罗塞塔石碑”，因为新的观测可以将隐藏的或知之甚少的信号转化为有意义的数据。

科学: FAST 望远镜能探测自我复制的外星探测器

费米悖论（Fermi paradox）面临的最具挑战性问题之一是：为什么指数级扩张技术至今还未能接管整个宇宙。几十年来，能自我复制的外形机器人群——通常被称为冯诺依曼探测器（von Neumann probes）——一直是科幻小说中的常客。但是到目前为止，还没有任何证据表明它们存在于小说之外。这可能是由于我们没有花多少时间去寻找它们——这种情况可能会随着新的五百米孔径球面射电望远镜（FAST）的出现而改变。根据最近的计算，这个新观测平台能探测到距离太阳相对较远的冯诺依曼探测器群。

计算由佐治亚州 Tbilisi 自由大学的 Zaza Osmanov 博士进行，结果表明，在 FAST 焦点所在的无线电光谱带中，可以看到高度先进文明的冯诺依曼探测器群。为了帮助搜索，Osmanov 博士使用了两个框架来限定潜在的解决方案。第一个是 Kardashev 文明概念，另一个是对任何此类探测器群的热和电磁辐射分布的估计。

Kardashev 量表是科学推测中一个很好理解的概念——它关注一个文明整体的能源使用，不同的里程碑（I 型、II 型或 III 型）分别对应整个行星、恒星或者星系的能量输出利用。在 Kardashev 量表中，人类文明目前被认为大约在 0.75 左右。

科学: 恒星围绕黑洞的奇怪轨道再一次证明爱因斯坦是正确的

爱因斯坦广义相对论又一次通过了考验。 经过近三十年的观测，研究人员发现，一颗距离银河系中心超大质量黑洞最近的、已知恒星的轨道出现了微妙的变化——这一变化与爱因斯坦的理论完全吻合。这颗名为 S2 的恒星沿椭圆形轨道运行，每 16 年一个周期。去年它接近黑洞人马座 A* 不到200亿公里。如果牛顿对引力的经典描述成立，那么 S2 应沿着之前的轨道继续运行。但是它没有。一个使用欧洲南方天文台甚大望远镜进行观测的研究小组今天在《Astronomy & Astrophysics》期刊上发文表示，它走上了一条略微发散的路径，其椭圆形轨道的轴出现了轻微的偏转。随着时间的推移，这种被称为史瓦西进动的现象会让 S2 在太空中描绘出一个类似万花尺画出的花朵图案——正如广义相对论预测的那样。

科学: 哈勃在欧罗巴半球发现水蒸气

哈勃望远镜在木星卫星欧罗巴发现了水蒸气的证据，但水蒸气只存在于它的后半球（trailing hemisphere）。欧罗巴冰冻表面下有一个巨大海洋，可能存在适合生命的条件，它曾经发现过上百公里高的间歇泉。最新的结果是基于哈勃在 1999 年到 2015 年之间对欧罗巴观察的图像档案和光谱分析，欧罗巴的后半球长期存在水蒸气，但造成前半球和后半球的差异尚不清楚。

科学: 天文学家发现一颗在恒星死亡中幸存的行星

太阳系如何死亡？在太阳生命的末期，它会先变成红巨星，其表面将会膨胀到地球现在的轨道，在此过程中吞噬金星和水星，但地球是否能幸存下来未知。太阳在最后会变成白矮星。木星及其卫星被普遍认为能幸存。现在，天文学家报告利用夏威夷 Keck 天文台发现了已知第一颗在恒星死亡中幸存的行星。论文发表在《自然》期刊上。这颗行星与白矮星的距离只有木星到太阳距离的一半，这意味着木星以及火星都有可能幸存。但有多少生命会在此过程中存活？白矮星能在几十亿年内为靠的非常近（距离大约为金星到太阳距离的十分之一）的天体提供热量，但之后将没有足够的辐射支持任何东西。

科学: 小行星 1986 DA 可能是一颗死亡原行星的碎片

Juan Sanchez 等人在《The Planetary Science Journal》期刊上发表论文分析了小行星 1986 DA 的光谱，它是一颗罕见的富含金属的近地小行星。他们发现小行星表面有 85% 是金属，可能含有铁、镍、钴、铜、金和铂族金属，这些金属具有广泛的工业价值。他们估计，除金和铜之外的金属储存量将超过其在地球上的全球储量——部分甚至超出了一个数量级或更多。研究团队对小行星的经济价值进行了估算。如果在 50 年内开采并销售，1986 DA 上的贵金属每年将带来约 2330 亿美元的收入，总收入将达到 11.65 万亿美元。估算已经考虑到新供应大量涌入会对市场产生的通缩效应。将铁、镍和钴等金属拿回来可能没有意义，它们在地球上很常见，但是如果在地球轨道、月球和火星上建造基础设施的话，这些金属就可以派上用场了。

科学: William Shatner 完成首次太空飞行

在《星际迷航》中扮演 James Tiberius Kirk 船长的 90 岁演员 William Shatner 周三完成了首次太空飞行，成为进入太空的最年长者。与他一起搭乘 Blue Origin飞船的还有 Planet Labs 的创始人 Chris Boshuizen、微生物学家 Glen de Vries 以及 Blue Origin 公司负责 New Shepard 的副总裁 Audrey Powers。这次旅行只持续了 10 分钟，乘客们体验了短暂的失重。这位加拿大演员在返回地面接受采访时表示，每个人都应该去尝试下，非常的不可思议，是他经历过的最深刻体验。

科学: FAST 探测到单一星系的千次射电暴

中国 500 米口径球面射电望远镜(FAST)探测到来自单一星系的 1,600 多次快速射电暴。快速射电暴（FRB）是宇宙中最大的谜团之一。这些来自遥远太空的爆发在几毫秒内突然出现又消失，每一次都释放出相当于太阳一年释放的能量。它们每天在天空中出现多次，但大多数似乎是一次性事件，因此难以被捕捉到。快速射电暴于 2007 年首次被发现，吸引了很多寻求揭开其起源的科学家，并将其用作探测星际空间深度的独特工具。现在一个国际团队使用 FAST 报告了至今探测到的最密集的一组快速射电暴。

《自然》上发表的论文显示，2019 年 8 月至 10 月期间，FAST 总共记录了 30 亿光年外一矮星系内单一重复快速射电暴（FRB）源的 1,652 次短暂而明亮的爆发。除了大幅度增加了已知快速射电暴事件的总数外，这些观测还揭示出这些记录事件的亮度范围分布很广，提供了关于其神秘来源在天体物理性质方面的新线索。未参与研究的荷兰阿姆斯特丹大学和加拿大麦吉尔大学的天体物理学家 Emily Petroff 表示：“这项研究非常深入，具有我们从未有过的细节和敏感性……对单一来源的此类深入分析将成为近期快速射电暴研究的重中之重。”
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