18b大气层中发现水
【菜科解读】
适居带系外行星K2-18b大气层中发现水(ESA/HUBBLE, M. KORNMESSER)
据EurekAlert!：此项发现将于今天发表于《自然天文学》（Nature Astronomy）。
科学家首次成功对位处适居带的系外行星进行大气侦测，在此带中水能以液态存在。
第一作者Angelos Tsiaras 博士（UCL Centre for Space Exochemistry Data (CSED)）说：「能在地球以外的可居住世界中找到水确是难以置信而令人兴奋的。
K2-18b并非「地球2.0」，因为它在相比下明显更重，并且具有不同的大气成分。
然而，它的存在有助我们进一步了解地球是否独一无二。
」
该团队使用了由ESA / NASA哈勃太空望远镜于2016及2017年所拍得的数据，并结合团队自家研发的开源算法来分析被K2-18b大气过滤过的星光。
研究结果发现代表水蒸气的分子特征，并指出该行星大气中或有氢和氦的存在。
作者认为大气中可能存在其他分子如氮和甲烷，但是目前的观察所得并不能检测得到。
科学家需要进一步的研究来估算云覆盖率和大气中水的百分比。
这颗系外行星围绕着恒星温度偏冷的红矮星K2-18运行。
这颗恒星距离地球大约110光年，位处狮子座。
鉴于红矮星活动较太阳活跃，K2-18b的居住环境或比地球更严峻，并有可能受到更多辐射。
K2-18b是由美国太空总署 (NASA) 的开普勒( Kepler) 宇宙飞船于2015年发现，是数百个质量介乎地球与海王星的「超级地球」的其中之一。
美国太空总署的凌日系外行星巡天卫星(TESS)预计将在未来数年内侦测到数百多个超级地球。
合着者Ingo Waldmann博士（UCL CSED）表示：「有鉴于未来数十年内将会发现更多超级地球，这次发现或许是众多可能适宜居住的系外行星中的首例。
这不仅是因为像K2-18b这样的超级地球是银河系中最常见的行星，而且是因为红矮星 - 比我们太阳小的恒星 - 是最常见的恒星。
」
次世代的太空望远镜，包括NASA / ESA / CSA詹姆斯韦伯太空望远镜 (James Webb Space Telescope) 和欧洲太空总署的ARIEL任务，将携带更先进的仪器，使科学家能更详细地描述系外行星的大气层。
ARIEL任务预计将于2028年发射，并会详细观测1000颗系外行星，以求揭开它们的真实面貌。
合着者兼ARIEL任务的首席研究员Giovanna Tinetti教授（UCL CSED）称：「我们的发现使K2-18 b成为未来研究中最有趣的目标之一。
即使我们已检测到超过4,000颗系外行星，但我们仍然对它们的成分和性质了解不多。
通过观测大量的系外行星，我们希望能够解开它们的化学构造，形成及演化的谜团。
」
「这项研究有助我们了解太阳系以外的适宜居住世界，并标志着系外行星研究的新时代。
它的重要甚至将对地球，我们唯一的家园，在浩瀚宇宙中的定位有举足轻重的影响。
」Tsiaras博士说道。
该研究由欧洲研究理事会(European Research Council)及英国科学技术设施委员会(STFC)资助，该委员会是UKRI的一部分。
编者注
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Angelos Tsiaras，Ingo P. Waldmann，Giovanna Tinetti，Jonathan Tennyson and Sergey N. Yurchenko,“Water vapour in the atmospher e of the habitable-zone eight Earth-mass planet K2-18 b”将稍后于2019年9月11日星期三在《自然天文学》上发表，英国时间下午6时/美国东部时间下午1时前严禁流通。
本文的DOI为10.1038/s41550-019-0878-9
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相关报道：科学家在系外行星大气层中首次发现水
据环球网（杨阳）：法新社12日消息，根据本周三科学家们在《自然天文学》(Nature Astronomy)杂志上发表的研究报告，在一颗系外行星的大气层中首次发现了水。
报告称，该系外行星温度与地球相似，足以维持生命的存在。
报道称，这颗名为K2-18b的系外行星质量是地球的8倍，体积是地球的两倍，且位于其母恒星的“宜居带”内，科学家称这种情况下水可以以液态形式存在。
世界地球日：探访人类起源地
从上世纪前半叶开始，科学家们发现了大量古人类的记录，其中最古老的当属上世纪70年代在埃塞俄比亚发现的距今350万年的南方古猿化石——“露西”，此外还有在坦桑尼亚东北部莱托里地区发现的360万年前的南方古猿脚印。
关于人类起源的问题，考古界有着众多的研究和争论，但根据目前掌握的化石证据，早于180万年前的都只发现在非洲，而且绝大多数发现在非洲东部的东非大裂谷中，所以我们还只能说人类最初的起源地在非洲，那么为什么大多数古人类的化石和遗迹在东非大裂谷呢？东非大裂谷的火山作用和古人类的演化东非大裂谷全长6500千米，像一个巨大的“之”字形纵横盘绕在非洲大地上，被称为“地球上最大的伤疤”。
东非大裂谷的形成和演化对东部非洲的地理环境、气候和植被产生了深远的影响。
裂谷内的岩浆活动和火山喷发造成了地壳抬升并导致气候的变化，与裂谷形成前温暖湿润的森林相比，这里变得越来越炎热和干燥，树木稀少，成为典型的热带草原气候。
环境的变化为古人类的演化提供了必要条件，位于肯尼亚境内的图尔卡纳湖盆地被称为人类的摇篮。
最近，在当地发现了一些食草性古生物的牙齿，揭示出这个地区在“人属”首次出现时所具有的独特气候条件。
芬兰赫尔辛基大学的米克尔团队，通过研究该地区食草型古动物牙齿化石，推算出这个地区800万年前的气温和降水情况。
研究数据显示，整个东非地区曾在“人属”出现的时期（约300万~200万年前）变得十分干燥，而图尔卡纳湖盆地干涸得更早一些，在那里进化的物种更能适应之后普遍的干燥环境。
这让图尔卡纳盆地变成了“物种加工厂”，成为新物种诞生之地。
虽然气候变化在人类进化史中所扮演的角色还不是很清楚，但气候变化确实会影响动物的食谱。
此外，人类物种史上的灭绝和迁徙似乎都与不稳定的气候状况有关联。
一些研究学者认为人类大脑变大和双足进化都是为了更好地适应气候变化。
东非大裂谷的火山作用与古人类遗迹的保存奥杜威和莱托里古人类遗址位于坦桑尼亚恩戈罗火山台地的西坡。
从上世纪50年代开始，科学家们陆续在该地区发掘了90多件古人类化石和上千件石器。
化石和文物埋藏在火山碎屑和火山灰形成的沉积物中。
许多学者对奥杜威和莱托里的地层进行了研究，结果表明，奥杜威的熔岩和凝灰岩形成于204万~183万年之前的火山喷发。
莱托里的下部地层岩石的喷发时间介于430万~376万元之间，而上部岩石的喷发时间介于376万~349万年。
火山灰中含有大量的铁、铝、铜、锌、镁、钙等微量元素，火山灰形成的土壤又具有非常好的通透性，非常适合的植物生长。
可以想象，在300万年前，这里还生长着茂盛的灌木和草原，为动物们提供了丰富的食物。
一群南方古猿穿过一片沼泽寻找食物，在他们身后留下了深深的足迹。
这时，不远处的火山突然喷发，释放出大量的有毒气体，使得动植物迅速死亡。
大量的火山灰被喷射到空中，遮天蔽日，雷电交加。
随后火山灰降落到地表，覆盖在动植物的尸体之上，将当时发生的灾难深深地埋藏了起来。
结 语我国著名历史地理学家葛剑雄教授称，“东非大裂谷产生后，地理环境发生了剧烈变化，这推进了生物进化的进程，人类的出现也成为了可能。
尼罗河与地中海优越的地理环境，也使古人类从非洲走向世界各地成为可能”。
非洲古人类的起源和演化与东非大裂谷的地质活动密切相关。
东非大裂谷剧烈的构造运动，造成东非高原生态环境的多样性，气候的变化刺激了生物进化，最终导致古人类的出现。
而强烈的火山喷发，在短期内引起动植物的大量死亡，喷发的火山灰降落在地表，为古人类化石和遗迹的保存提供了重要条件。
第一次观察到白矮星的X射线爆炸现象
这种死亡的太阳有时会在一次超热的爆炸中恢复活力并产生一个X射线辐射的火球。
来自包括图宾根大学在内的几个德国机构的一个研究小组在弗里德里希-亚历山大-纽伦堡大学(FAU)的领导下第一次观察到了这样一个X射线光的爆炸。
“这在某种程度上是一个幸运的巧合，真的，”来自FAU天文学机构的Ole König指出“这些X射线闪光只持续几个小时，几乎不可能预测，但观测仪器必须在准确的时间直接对准爆炸。
”他跟Jörn Wilms博士教授和来自马克斯-普朗克地外物理研究所、图宾根大学、巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的研究团队一起在《自然》上发表了一篇关于这次观测的文章。
这种情况下的仪器是eROSITA X射线望远镜，它目前位于离地球一百五十万公里的地方，自2019年以来一直在调查天空中的软X射线。
2020年7月7日，它在天空中的一个区域测量到了强烈的X射线辐射，而这个区域在4小时前是完全不显眼的。
四小时后，当X射线望远镜测量天空中的同一位置时辐射已经消失了。
由此可见，之前完全过度暴露在探测器中心的X射线闪光一定持续了不到8小时。
像这样的X射线爆炸在30多年前就被理论研究所预测，但直到现在还没有被直接观察到。
这些X射线的火球发生在太阳的表面，这些太阳在用完大部分由氢和后来在其核心深处的氦组成的燃料之前其大小跟太阳相仿。
这些太阳的尸体不断缩小，直到剩下白矮星，它们的大小跟地球相似，但其质量可能跟我们的太阳相似。
“想象这些比例的一种方法是把太阳想象成跟苹果一样大小，这意味着地球将跟针头一样大小并以10米的距离围绕苹果运行，”Jörn Wilms解释道。
来自图宾根大学的Victor Doroshenko博士补充称：“这些所谓的新星确实一直在发生，但在大多数X射线发射产生的最初时刻探测它们真的很难。
不仅闪光的持续时间短是一个挑战，而且发射的X射线的光谱非常软。
软X射线的能量不大，容易被星际介质吸收，所以我们在这个波段不能看得很远，这就限制了可观察的物体的数量--无论是新星还是普通的太阳。
望远镜通常被设计成对较硬的X射线最有效，因为那里的吸收不那么主要，而这正是它们会错过这样一个事件的真相！”Victor Doroshenko总结道。
另一方面，如果要把一个苹果缩小到针头大小，那么这个微小的颗粒将保留苹果相对较大的重量。
Jörn Wilms继续称：“来自白矮星内部的一茶匙物质很容易就具有跟一辆大卡车相同的质量。
由于这些烧毁的太阳重要由氧和碳组成，我们可以把它们比作在宇宙中漂浮的与地球同样大小的很大钻石。
这些珍贵宝石形式的物体温度很高，会发出白色的光芒。
然而这种辐射非常微弱，从地球上很难探测到。
除非白矮星伴随着一颗仍在燃烧的太阳，也就是说，当白矮星很大的引力从伴随的太阳外壳中吸引氢气时。
FAU的天体物理学家Jörn Wilms说道：“随着时间的推移，这些氢气可以在白矮星的表面聚集成一个只有几米厚的层。
”在这层中，很大的引力产生了很大的压力，这种压力非常大，以至于大到导致太阳重新点燃。
在一个连锁反应中，它很快就会发生很大的爆炸，期间氢气层被炸掉。
像这样的爆炸的X射线辐射就是2020年7月7日击中eROSITA探测器的真相，产生了一个过度曝光的图像。
“对来自白矮星大气层的X射线辐射的物理来源的理解相对较好，我们可以从第一原理和精致的详情中建立它们的光谱模型。
将模型跟观测结果进行比较可以了解这些物体的基本属性，如重量、大小或化学成分，”来自图宾根大学的Valery Suleimanov博士说道，“然而，在这种特殊情况下的问题是，在30年没有光子的情况下，我们突然有了太多的光子，这扭曲了eROSITA的光谱反应，eROSITA的设计则是为了探测数以百万计的非常微弱的天体，而不是一个但非常璀璨的物体”，Victor Doroshenko补充道。
Jörn Wilms则表示：“利用我们最初在支持X射线仪器开发时拟定的模型计算，我们能在一个复杂的过程中更详细地分析曝光过度的图像，从而获得一个白矮星或新星爆炸的幕后观点。
”根据这些结果，，这颗白矮星的质量大约相当于我们的太阳，因此相对较大。
爆炸产生了一个温度约为327,000摄氏度的火球，这使其温度为太阳的60倍。
“这些参数是通过将X射线辐射模型跟Valery Suleimanov和Victor Doroshenko在图宾根创建的非常热的白矮星所发出的辐射模型相结合，以及在FAU和MPE进行的远远超出规格的制度下对仪器反应的非常深入的分析而获得的。
我认为这很好地说明了现代科学中合作的主要性--以及德国eROSITA联盟中广泛的专业知识，”来自图宾根大学的Klaus Werner教授博士补充道。
由于这些新星很快就耗尽了燃料，它们会迅速冷却，X射线辐射则会变得更弱并直到最后变成可见光，其在eROSITA探测到的半天后到达地球并被光学望远镜观测到。
Ole König指出，随后出现了一颗看似璀璨的太阳，这实际上是来自爆炸的可见光且非常璀璨，以至于在夜空中可以用肉眼看到它，“像这样看似‘新星’的现象在过去也曾被观测到过。
由于这些新星只有在X射线闪光后才干看到，因此很难预测这种爆发，当它们撞上X射线探测器时重要是靠运气。
”
