【菜科解读】

在地球的白天，磁重联将来自太阳的物质和能量输送到地球的磁环境中。

（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Conor Feehly）：地球的一个决定性特征是它的磁场。

它形成了一个保护罩，可以抵御太阳喷出的高能粒子，因此可以说为生命提供了一个更安全的地方，让它们成长为我们今天看到的复杂的生物阵列。

地球磁场最令人震惊的迹象是极光，在太阳活动频繁的时候，极光是出现在北极和南极附近的彩色光幕。

地球有磁场的另一个迹象是，无论你在地球上的哪个地方，指南针都指向北方。

但是，我们如何判断太阳系中的其他行星或天体是否有磁场？有可能知道遥远的系外行星是否有磁场吗？

我们知道，太阳系的气态巨星（木星和土星）和冰巨星（天王星和海王星）具有强大的内部磁场。

然而，亚利桑那州立大学的行星科学家Joseph G.O'Rourke表示，对于类地行星和卫星来说，这有点复杂。

今天，地球、水星和木星的卫星木卫三都有内部产生的磁场。

O’Rourke说，火星和地球的月球都有古老的地壳岩石，它们保存着早期存在的磁场的磁化残余。

至于地球的另一个邻居，他补充道：“在金星上没有检测到固有磁性，但我们还没有提供足够靠近地表的仪器来寻找磁化地壳。

”。

为了使磁场存在于行星或月球上，必须有大量的导电液体在其内部运动。

O’Rourke说，如果这些材料停止移动，或者如果材料的加热和冷却之间没有足够的温差来驱动行星或月球内部的流体对流，那么物体可能会失去磁场，在这种情况下，流体移动会太慢。

根据O’Rourke的说法，在金星明显缺乏磁层的情况下，有四种可能性。

普遍接受的观点是，金星有一个类似地球的核心，冷却速度太慢。

由于金星缺乏板块构造，其内部的冷却速度可能比地球慢。

一幅插图显示了日冕物质抛射从太阳爆发，然后撞击地球的磁层。

（图片来源：uux.cn欧空局/美国国家航空航天局-SOHO/LASCO/EIT）

然而，另一种可能性是金星的内部是完全固体的。

这将要求行星的核心比地球的温度低得多，而O’Rourke认为这是不可能的。

美国国家航空航天局计划于2031年执行的金星发射率、无线电科学、InSAR、地形和光谱学任务，以及欧洲航天局的EnVision任务，都将试图弄清楚金星的核心是否至少部分是液态的。

或者，金星可能缺乏内核。

地球的内核有助于产生地球的磁场。

当它结晶时，它会排出杂质（比铁轻的元素），从而产生化学浮力，推动流体运动。

也许金星还没有形成内核，所以它缺少了额外的能量来源。

O’Rourke说，第四种可能性是金星的核心可能是化学分层的。

形成月球的撞击可能搅动了古代地核，使其在开始冷却时产生磁场。

然而，金星没有卫星，这可能意味着没有任何东西混淆了它的核心。

确定太阳系中的天体是否有磁场的最佳方法是让航天器前往该天体，用磁力计测量磁场强度。

然而，早在20世纪50年代，科学家们就能够通过采集木星极光的无线电发射来远程探测木星的磁场。

奥说，磁场是了解行星内部的最好方法之一。

强磁场的存在告诉科学家，这颗行星有一个巨大的导电流体库，可以四处移动。

O’Rouke解释道：“发电机是流体运动的能量转化为磁场的过程。

”。

“在类地行星中，金属核可以容纳发电机，就像今天的地球一样。

然而，液态硅酸盐（基本上是熔融岩石）在极端的压力和温度下也具有导电性。

氢在木星和土星等气态巨星的内部深处变成金属，这使它们能够产生强大的磁场。

”

有没有系外行星有磁场？

当谈到系外行星——太阳系外的行星——行星科学家还没有明确地检测到磁场的存在。

然而，O’Rourke认为我们离得不远了。

天文学家已经在被称为棕矮星和低质量M矮星的小恒星中探测到了由磁场产生的极光。

O’Rourke说：“我猜下一代仪器将能够探测到类木星系外行星的磁场。

”。

“对类地行星磁场的探测在更遥远的地平线上，但有望在未来几十年内实现。

一般来说，我们可以直接（例如通过观测极光或辐射带）或间接（例如通过观察行星磁场与其母恒星的相互作用）探测系外行星磁场。

”

行星科学家目前正在争论磁场是否能全面保护行星大气层。

一方面，磁场可以保护大气层免受恒星风的影响，尤其是在磁赤道附近。

O’Rourke解释说，另一方面，磁场可以将带电粒子引导到极地，许多有助于大气逃逸的机制不受磁场的强烈影响。

奥说：“数十亿年来，地球一直保持着磁场和宜居表面。

”。

“当磁场消失时，火星的大部分水大致流失到了太空。

金星，地狱般的世界，缺乏磁场。

在我们的太阳系中，磁性与宜居性有关。

然而，相关性并不是因果关系。

”

随着我们通过詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测获得更大的系外行星样本量，行星科学家将开始揭示磁场与行星宜居性之间的关系。

极光可能是我们应该更仔细地寻找生命迹象的首批指标之一。

全球3/4人口缺水？地球步入“水资源破产”时代

伊拉克南部的哈维宰沼泽原本因长期干旱而逐渐干涸。

（新华社/发） 报告发现，全球70%的主要含水层正在萎缩，且很多变化不可逆转。

据调查，世界上很多地区不仅超额支取雨水和融雪带来的年度“收入”，还在不断透支那些需要数千年才能回补的地下水“储蓄”。

这主要由农业发展以及城市向干旱地区扩张导致，而气候变化让这些本就缺水的地方愈发干旱。

在土耳其，过度抽取地下水已导致近700处出现塌陷坑。

该报告作者，联合国大学水、环境与健康研究所的卡维赫·马达尼说：“如今，作为人类水资源‘活期账户’的地表水已经见底。

我们从祖先那里继承的‘储蓄账户’——地下水、冰川等，也几乎被挥霍一空。

世界各地都已出现‘水资源破产’的迹象。

” 据统计，目前全球大约有40亿人每年至少遭遇一个月的缺水危机，而这进一步加剧了移民潮、地区冲突和社会动荡。

去年，伊朗经历了50年来最干旱的秋季。

大量用于农业的大坝和水井，几乎吸干了曾是中东地区最大湖泊的乌鲁米耶湖，也让伊朗全国的地下水储备濒临枯竭。

为此，伊朗政府甚至提出要疏散首都德黑兰的居民，并尝试通过人工降雨来增加降水量。

科罗拉多河的流量20年间锐减了20%。

在美国，科罗拉多河的流量过去20年间锐减了约20%，主要原因是降水减少与蒸发加剧。

这条河除了被洛杉矶等城市作为饮用水来源，其河水还被大量引入农田用于种植家畜饲料。

与越来越多的河流一样，现在的它已无力奔赴大海。

研究表明，提高农业用水效率的技术，比如滴灌、喷灌，反而可能增加总耗水量。

原因在于精准灌溉能让作物充分吸收水分，而传统的大水漫灌后，多余的水还能流回河道。

因此，有专家提出必须削减农业的总用水量，因为它占到全球水资源消耗量的70%。

然而，全球有一半粮食产自水资源储量持续下降的地区。

缩减农业用水规模，将倒逼各国推进经济多元化转型。

目前，全球超10亿人依靠农业维持生计，其中大多数人生活在低收入国家。

即使在多雨地区，水资源也正面临新的威胁：数据中心在大量消耗水资源，工业废水、生活污水、化肥和粪便则在持续污染水体。

过去几十年，因被改作农田而消失的湿地面积与欧盟相当，这让全球在防洪、粮食生产和碳储存等生态系统服务方面，付出了约5.1万亿美元的沉重代价。

在大多数情况下，枯竭的河流、湖泊、湿地和含水层，再也难以恢复原有水文状态。

而冰川持续消融与消失，将导致数亿人的供水短缺。

马达尼认为，人类必须更好管理水资源，在此之前，大多数国家需要先摸清家底，核算其水资源储量与用水总量。

科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面，结果很离谱

科学家称，韦布太空望远镜的观测结果显示，一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星，也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜，对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同，这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料，这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界，没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行，其一年只相当于11个地球日，且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星，就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此，它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯･普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测，他们使用韦布望远镜的中红外探测仪，对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量，并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然：天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对，研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上，地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关，这会导致岩石发生循环，并使浅色的矿物上升到地表；

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩，富含铁和镁，在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示，在这颗行星表面，水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是，LHS 3844 b的表面相对年轻，它可能被新近的火山活动重塑过，且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫，而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是，这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下，并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护，行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化（space weathering）”，它会导致岩石分解，并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性，比如其表面岩石的状态是否相对完整，还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy