摘要：说到外星生命，你会想到什么？——大多数流行的科幻书籍和电视节目都暗示其他星球上可能存在类人生物。但是，当天文学家寻找地外生命时，它们通常是以细菌或其他微小生物的“痕迹”形式出现的。
/ 真发现了外星生命？
说到外星生命，你会想到什么？——大多数流行的科幻书籍和电视节目都暗示其他星球上可能存在类人生物。但是，当天文学家寻找地外生命时，它们通常是以细菌或其他微小生物的“痕迹”形式出现的。
最近发表在Astrophysical Journal上的一篇新研究表明，科学家们已经成功地从124光年外一颗名为K2-18b的行星上找到了“生命痕迹”，确定度高达99.7%。这是一个令人兴奋的突破，但它并不能证实外星生命的存在。
图片来自Pixabay/CC0 Public Domain。
尽管我们目前已经发现了近六千颗系外行星，但迄今为止只有43颗被直接观测到（约占0.5%），其余大多数是通过间接手段发现的，比如径向速度法或凌星法。凌星法是指当行星从恒星前方经过时，观察恒星亮度是如何减弱的。
观测系外行星难，观测系外行星的大气层更难。科学家利用光谱学来观测恒星发出的光线，通过研究恒星发出的光在大气层中的吸收情况来估计大气层的构成情况。
打个比方：在一张长桌的一端放着一盏台灯，而你站在桌子的另一端看着台灯。你和灯之间放着一杯液体。如果这杯液体看起来像一杯水，那么你就可以将其识别为水。但对于科学家来说，这杯水实际上更像是一颗小玻璃珠，一旦有人乱动台灯开关，这颗小玻璃珠就会滚来滚去。同时，系外行星怪异的天气还会导致桌子上有一层雾。假设这杯液体中有99%是纯净水、1%是矿泉水，那么科学家要做的事，就是查看水中含有哪些矿物质——所以，K2-18b的新发现实在是一个了不起的成就。
但即使99.7%的确定度已经相当高了，但它仍然不足以说服学术界——因为还没到99.999%。新研究的作者认为，这项发现表明K2-18b上存在液态海洋和氢大气，但其他人反驳说，它可能是一颗气态巨行星，或者是一颗充满岩浆的火山行星。尽管这项研究并不能证明有生命存在，但必须承认的是，它在确定其他行星的特征以及确定我们是否孤独方面迈出了重要一步。（更多了解科学家为何对K2-18b如此期待）
来源 / https://phys.org/news/2025-04-indicators-alien-life-astrophysicist.html
/ 宇宙奇景——火星残雪
如果你有机会探访古老的火星，你会发现它是一个令人惊讶的温带星球，那里有从天而降的雪或雨，河流从山谷中奔流而下，滋养着上百个湖泊。
最近，一项新研究描绘了这样一幅图景：一个相对温暖湿润的红色星球，与我们今天所知的寒冷荒地大相径庭。这项研究表明，大量降水（雨或雪）很可能可能滋养了数十亿年前形成火星表面的许多山谷和沟渠。
目前学界大多数科学家都认为，在大约41亿到37亿年前的诺亚纪，火星表面至少存在着一些水。但水从何而来一直是个谜。
图为水涌入火星耶泽罗陨击坑的艺术想象图。
有些研究人员认为，古代火星从来都不是温暖潮湿的，而一直都是寒冷干燥的。当时太阳要比现在年轻得多，亮度只有今天的75%。广袤的冰盖可能覆盖了火星赤道周围的高地，偶尔会在短时间内融化。
而在新研究中，Amanda Steckel和她的同事们着手调查了火星过去气候的温暖潮湿和寒冷干燥理论，发现雪或雨的降水可能形成了如今的火星地貌。研究团队将预测结果与火星探测器获取的实际数据进行了比较，发现包括降水在内的模拟更接近真实的红色星球。
研究人员强调，这一结果不是对火星古代气候的最终定论，毕竟火星如何保持足够温暖以支持降雪或降雨的机制目前仍不清楚。但是，这项研究仍为科学家了解另一个星球的历史提供了新见解：我们自己的星球。相关研究已发表在Journal of Geophysical Research: Planets 上。
来源 / https://phys.org/news/2025-04-ancient-mars.html
/ 在泡泡里生活
目前，太阳系位于“本地泡”（Local Bubble）的深处。这是一个密度相对较低的区域，绵延一千光年，由数百万年前一连串的超新星爆炸而形成。
我们并不是一直都在本地泡里，泡沫也不会一直存在。
超新星在一颗类地行星附近爆炸。
当我们第一次进入本地泡时，我们必须穿过外面的物质外壳。这是一个高密度的区域，许多恒星在此形成。事实上，所有离地球最近的恒星形成区域都位于本地泡的边缘，似乎太阳系附近的所有新生恒星都是在本地泡周围的外壳中诞生的。
既然本地泡外壳是恒星形成的区域，那么同时它也是超新星发生的区域。这意味着，泡外壳上会布满爆炸留下的新鲜放射性元素。当我们进入本地泡时，我们就会穿过这些物质。
其中一些尘埃、一些物质、一些放射性元素因此进入太阳系、内太阳系甚至地球。它们进入我们的水里、冰里、土里、树里。如果你在外面散步，感觉眼球里有一粒灰尘——它也许就是来自一颗死亡已久的超新星的某种放射性元素。谁知道呢？
科学家们从海底岩石中提取的铁-60（铁的一种放射性同位素）的峰值就是我们进入本地泡的记录。但本地泡不会永远存在。有观点认为，本地泡可能不是一个封闭的气泡，而更像是一个烟囱，其顶部和底部都是开放的，物质得以向外流出。但不管它目前是否关闭，本地泡最终都会消散、融化。
经过足够长的时间——大约一百万年后，本地泡就会消失。如同一座经历过战争、饥荒、地震和火灾的伟大城市就这样被埋在泥土之下，而你却不曾知道这里发生过什么。
来源 / https://phys.org/news/2025-04-evidence-ancient-supernovae-underground.html
/ “太阳”牌望远镜
让我们把太阳变成望远镜吧——事实上，我们不需要做任何工作，只要待在正确的位置上就可以了。
但太阳怎么会是望远镜呢？其实，太阳虽然不是一面镜子，但它可以是一个透镜。当爱因斯坦提出广义相对论时，他意识到万有引力可以使光线发生弯曲。而当一个巨大的物体像一块弯曲的玻璃般弯曲了光的路径，就会出现引力透镜效应。我们可以制造引力透镜，让巨大物体的引力弯曲所有靠近它的光线，并将其传送到一个焦点。然后你就坐着欣赏放大的图像，就像那里有一块巨大的曲面玻璃一样。
欧几里德望远镜拍摄的引力透镜照片集。
这种策略已经奏效了：我们已经在宇宙中使用引力透镜来跨越遥远距离观测早期宇宙。那里的星系本来离我们太远、太小、太暗，我们根本无法看到；但当它们碰巧随机地坐落在一个巨大的星系团后面时，星系团的引力就会使光线弯曲、聚焦、放大，从而提高分辨率。我们可以把整个星系团当作一个巨大的透镜来放大它后面的东西，从而看到宇宙中一些最遥远的星系。
在太阳系中，迄今为止质量最大的天体是太阳。太阳的引力会使它周围的光线发生弯曲，就如同一个巨大的透镜般。在现有技术极限下，太阳是迄今为止我们所能想象到的最强大的望远镜。由于引力透镜的作用，你不仅可以获得更高的分辨率。还能得到更高的亮度，因为它能将大量光线组合并聚焦，亮度可放大到1000亿倍。因此，说太阳比任何已知的望远镜都好并不为过，而且它“早已建成”，就在那里。
这意味着什么？举个例子，有一颗行星绕着离我们最近的恒星比邻星运行，我们称它为比邻星b。在“太阳”牌望远镜的帮助下，我们能够以小于1公里的分辨率绘制出比邻星b的表面。不仅是比邻星b，为距离我们100光年以内的任何系外行星绘制一幅像样的地图都不成问题。要不怎么说，与过去和未来的任何望远镜相比，太阳根本没有竞争对手呢？
来源 / https://phys.org/news/2025-04-sun-natural-gravitational-lensing-powerful.html
/ 近邻宜居行星巡天计划！
近期，中国科学院紫金山天文台领衔的科研团队针对近邻宜居行星巡天计划（Closeby Habitable Exoplanet Survey，CHES）开展了先期研究，聚焦于CHES任务中的近邻密近双星系统，结合视向速度实测数据与天体测量模拟数据，开展动力学轨道拟合以揭示其周围行星的质量。相关成果已发表于《The Astrophysical Journal》。
近邻宜居行星巡天计划旨在发射一台1.2米口径的高精度空间天体测量望远镜，通过精确测量目标恒星与参考星之间微角秒级别的星间距变化，有望首次发现近邻类日恒星宜居带内的类地行星，并全面普查近邻行星的数量、真实质量和三维轨道等关键信息，旨在回答“近邻宜居系外行星如何分布”、“地球是否独一无二”以及“行星如何演化为生命摇篮”等重大科学问题。
第三体摄动引起的视向速度探测极限漂移。
随着系外行星探测精度和能力的不断提升，天文学家已在类日恒星周围发现岩质行星。最新一代的视向速度（RV）光谱仪ESPRESSO和HARPS的精度高达0.50米/秒，而CHES的天体测量精度可达微角秒（μas）。极高的探测精度不仅带来了激动人心的新机遇，也提出了更高的挑战。研究者必须从观测数据中分辨出微弱的系外行星信号，并与低振幅噪声源加以区分。例如，由行星摄动引发的恒星运动信号在某些情况下可能会被误判为噪声。对于多行星系统或密近双星系统中的行星，长期共振等作用可能驱动行星轨道演化，导致轨道偏心率升高或轨道倾角发生显著变化。在这种情况下，传统的开普勒轨道模型已难以全面描述系统的动力学行为，需引入更复杂的动力学拟合方法加以建模。
在研究中，科研人员将行星系统的轨道动力学积分与马尔可夫链蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo，MCMC）拟合方法相结合，用以改进CHES目标双星系统中行星的轨道参数和质量解。通过对平运动共振系统和密近双星系统的视向速度信号进行模拟，研究人员进一步证实了目前高精度视向速度光谱仪可探测到轨道振荡造成的信号漂移。在最小质量-半长轴参数空间中，如果K值向上漂移超过原探测极限，类地行星的探测效率会随着恒星伴星的存在而提高，最小质量探测阈值的波动范围为20至80个地球质量（M⊕）。RV实测数据的动力学拟合结果显示行星质量低于开普勒模型预测值。对于GJ 86、GJ 3021、HD 196885和HD 41004密近双星系统，Kepler模型与N体模型所得最小质量偏差超过0.2 木星质量（MJup），表明动力学效应引起的RV振幅漂移显著影响行星质量解。RV理论信号的漂移还可预测行星系统轨道间相互倾角，为CHES模拟进一步约束系统轨道和行星质量提供了先验条件。
未来，基于CHES与地基高精度视向速度光谱仪、直接成像法空间任务的协同观测，将显著提升近邻宜居系外行星的探测效率，提供行星系统的动力学约束，并更准确地刻画类地行星质量。
来源：文旅时尚频道
