想象一下,500光年外,一个类似地球的行星正绕着类似太阳的一个恒星运行,这遥远世界的地表可能也有生命存在吗?人类提出的最重要问题之一就是这个宇宙只有我们吗?在更靠近家的地方,科学家们已经发现数个卫星上有冰穴和地底海洋,它们藏着什么样的秘密?

现今遍及世界各地寻找外星世界的行动蓬勃发展,高倍率望远镜搜寻夜空,发射太空探测器侦查奇特的卫星和行星,而科学家们则探索地球上最极端的环境。
我们在演化过程中一直都想知道世界的另一边有什么,海洋的另一头是什么,行星外有什么?当科学家在深太空发现截然不同的环境,它们也重新思考存在于我们星球上的谜团。

我们明白地球上每个角落,只要可能有生命存在的地方都有生机,现在的问题是,地球是宇宙中唯一有生命存在的地方吗?寻找奇异外星世界的渴望带领科学家进入未知领域,他们深入探索太阳系,见识冰冻的卫星向太空释放冰,并且藏着神秘的海洋。
太空探测器剥开包含奇异世界的厚云层,揭露严酷的冰冻地形和液甲烷湖,天文学家在银河系深处搜寻类似地球的行星,聆听回响在宇宙中的外星人讯息。
星系辽阔无垠,我们根本无力拿比例尺测量。
想要寻找外星世界,我们或许不需要舍近求远,在我们的太阳系中就有一个潜在候选者,一个奇特的冰冻世界潜藏在图形外环之间,那就是土卫二,这冰冻小卫星的大小宛如北达科他州,它冰冻的表面像镜子一样反射阳光,其冰面厚度超过100公里,一路深入卫星的岩石核心。
在这个不见天日的黑暗外星世界可能会有生命存在吗?科学家探索地球的极端地区,希望有助于解开这个谜团,而有个地区与土卫二无比相似,这个地区就是爱德华野生动物保护区,一个干涸的盐沼。
这里盐壳厚度达五公分,完全遮蔽了太阳,让底下的土壤永远处于黑暗中。

科学家对太阳系内的其他外星世界最感兴趣的是希望能在它的地下发现生命。
美国太空总署科学家克里斯一心探索生活在黑暗中的生命。
甲烷生成菌,这种在地底生存在小微生物是35亿年前最早出现在地球上的生命体之一,是生命适应和演化的最佳范例,它们不喜欢氧气,以氢气为食,完全不需要阳光就能生存,它们生活在很深的地下,就像世界的微小太空人。
天文学家克里斯在爱德华野生动物保护区的盐壳下寻找甲烷生成菌样本。
盐提供了保护和屏障,盐的下面就是黑色物质,里面有会制造甲烷的有机体,甲烷生成菌蜂拥穿过黑泥,一百万个也只有针头那么小,那里可以说是土卫二的微型世界,如果了解内部细节,就可以建立深度的推论。
科学家越深入检视土卫二,这个外星世界就越特殊。
它的表面温度达到摄氏零下200度,所有的水都应该是冻结的。
但是在其南极的虎纹裂隙,开启了一个通往美妙水世界的入口。
这些冰冻表面的巨大裂隙可追溯至藏在地底的大型水湖,那里有丰富的氢气,是甲烷生成菌的完美食物,它们可以在那个海水里生存。

土卫二绕着图形运行时,土星的巨大引力将冰冻峡谷撑大,因此海水溢出,从虎纹裂隙中喷出大量冰水柱。
美国太空总署曾经模拟电脑模拟一个画面,2012年3月科学家驾驶卡西尼卫星穿越土卫二的冰水柱,卫星设备侦测到纯粹以碳为基础的微量分子,而碳是创造生命的元素。
克里斯正在规划一个任务希望将冰水柱带回地球,他也希望上面会充满甲烷生成菌。
土卫二最让人兴奋的是那些物质喷出后直接进入太空,我们不需要凿,不需要挖,不需要搜寻,只需要飞过去就能获取,然后把它带回来,而且土卫二距离地球最近仅有1.25亿公里。
喷发出的冰水将外星世界的碎片带进母行星土星的外环轨道。
从虎纹裂隙喷出的水立即冻结,射到土卫二上百公里外的天空,有些冰粒子避开卫星的低引力漂离到他处,形成土星的水冰外环,如果土卫二上有生命,他有可能飞出来吗,以土星为起点,遍布整个银河系?
最新研究显示,这些来自日光层外层的粒子其实最初源自太阳,它们为科学家带来了关于遥远的星际磁场的信息。
北京时间3月3日消息,据国外媒体报道,2008年,美国宇航局"星际边界探测器"发射升空,专门用于探测太阳系与星际空间交界地带。
数年来,"星际边界探测器"帮助科学家不断取得惊人发现,从而让人类更清楚地认识太阳系外的宇宙空间。
近日,美国西南研究院科学家根据"星际边界探测器"的探测数据精确地测量了日光层外的磁场强度和磁场方向,从而发现了一种支配太阳系之外星系的力。
在2008年刚刚发射不久,"星际边界探测器"就发现了一小片狭长的宇宙空间的神奇之处,那里比其它区域有更多的粒子在其中流动。
这片狭长的宇宙空间也被称为"星际边界探测器带"。
这个神秘的带状结构帮助科学家打开了窥探太阳系外宇宙空间的大门。
美国宇航局认为,"这就好比根据窗外的雨滴来判断室外的天气情况。
" 为了更好地描述太阳系邻近的宇宙空间,美国西南研究院科学家根据"星际边界探测器"的探测数据对星际边界进行模拟分析与研究。
星际边界位于我们太阳系周围的巨型磁场泡泡的最边缘,也被称为日光层。
通过最新的分析结果,科学家精确测量了日光层外的磁场强度和磁场方向。
科学家们的研究成果发表于《天体物理学杂志》上。
专家认为,科学家的最新研究成果让我们认识了支配太阳系之外星系的磁场力,从而对我们太阳系周围的宇宙空间有了更清楚的认识。
这一研究成果是基于"星际边界探测器带"的起源理论而形成的。
在"星际边界探测器带"中,流动的粒子其实是太阳粒子经过长途飞行到太阳磁场边界后被反射回来的。
在太阳系的周围,有一个巨型的泡泡,即日光层。
泡泡中充满了所谓的太阳风,即太阳不断喷射出来的电离态气体。
当这些粒子抵达日光层边界时,它们的运动就会变得更为复杂。
相反,"静电风帆"将借助太阳风抵达日球层顶,那里可以被视作是太阳系的边界 北京时间4月30日消息,美国宇航局(NASA)的工程师们已经开始测试新型空间推进系统,一旦成功,它将有望将人类的探索范围拓展至恒星际空间。
这一系统将利用太阳释放出的大量粒子产生的推力,实现史无前例的加速。
研究人员们指出,采用这种推进方式的新型飞船将能够在短短10年内飞抵日球层顶,而采用1970年代技术发射的旅行者号飞船完成这一路程则整整耗费了35年的时间。
日球层顶(heliopause)是太阳风作用逐渐终止,空间环境逐渐向恒星际空间过渡的边界层。
这一新型推进概念被称作"日球层顶静电快速推进系统"(HERTS),或者直接称为"静电风帆"(E-Sail),其推进不需要任何内部安装的推进系统。
相反,"静电风帆"将借助太阳风抵达日球层顶,那里可以被视作是太阳系的边界。
一艘缓慢自转的飞船可以释放10~20根带电铝制导线,形成一个巨大的"静电风帆"。
每条这样的导线厚度仅有一毫米,但长度达到12.5英里(约合20公里),几乎和219个足球场相当。
这款"静电风帆"能够排斥通过的带电荷的质子流,从而产生推力。
HERTS"静电风帆"项目的首席科学家,美国宇航局马歇尔空间飞行中心先进概念办公室的布鲁斯·魏格曼(Bruce Wiegmann)表示:"太阳每时每刻都在以极高的速度释放出大量质子和电子,速度可以达到每秒400~750公里。
而静电风帆正是利用这股粒子流实现推进。
" 一艘缓慢自转的飞船可以释放10~20根带电铝制导线,形成一个巨大的"静电风帆"。
每条这样的导线厚度仅有一毫米,但长度达到12.5英里(约合20公里),几乎和219个足球场相当 在受控等离子体腔室内进行测试工作,"日球层顶静电快速推进系统"(HERTS)将测试在带正电荷的导线作用下质子和电子被吸引和排斥的效率。
工程师们还将开展等离子体测试,并改进未来进一步开发静电风帆所需要模型数据 目前,位于亚拉巴马州的美国宇航局马歇尔空间飞行中心已经开始了相关技术实验,预计这一研究项目将持续至少两年时间。
在这次实验期间,工程师们将会确定静电风帆在飞行过程中能够排斥开的质子数量以及能够被吸引的电子数量。
工程师们还将开展等离子体测试,并改进未来进一步开发静电风帆所需要模型数据。
关于静电风帆推进的最初设想来自芬兰气象研究所(FMI)的裴卡·詹能博士(Dr Pekka Janhunen),但研究人员表示想要真正将这一设想变为现实仍然有大量的工作需要去做,目前这项技术距离真正实现应用至少还有10年以上的差距。
随着飞船逐渐远离太阳,这款风帆的有效作用面积还会进一步增加,在距离太阳一个天文单位(即地球到太阳的平均距离)处,这款风帆的有效作用面积大约是232平方英里(约合600.87平方公里),但在距离5个天文单位处,其有效面积将增大到大约463平方英里(约合1199.2平方公里)。
在一般情况下,太阳光子流的能量随着和太阳之间的距离增加,其能量会减弱,因此一般认为采用太阳光压推进技术的飞船到了太阳系的小行星带范围外侧开始就将很难获得足够的推力继续向外飞行了。
但是静电风帆利用的是太阳风粒子流(质子和电子),因此情况完全不同,在小行星带范围外侧,静电风帆将能够继续向前飞行。
魏格曼表示:"我们不必有此担心,伴随稳定的质子流和不断扩大的有效推进面积,甚至在距离太阳远达16~20天文单位的位置上,我们的飞船仍然将能够获得足够的推力而维持飞行,这已经比采用光压技术的太阳帆飞船的飞行距离至少超出3倍以上。
这样漫长的加速过程将产生极高的速度。
" 当美国宇航局的旅行者-1号飞船在2012年确认跨越日球层顶的时候,这艘飞船在太空里已经飞行了整整35年之久。
而采用这种新型推进技术的未来飞船达成这一目标预计将只需要大约1/3的时间。
魏格曼表示:"我们的研究显示,采用静电风帆技术推进的飞船将能够在不到10年的时间里抵达日球层顶。
这将对此类飞船的科学回报效率产生革命性的影响。
" 尽管这项技术的设计初衷是为了让飞船跨越日球层顶,但研究人员们表示其对于太阳系内部的探索同样意义重大。
魏格曼表示:"随着研究组深入考察这一技术概念,事情已经逐渐变得清晰,那就是这项技术设计是具有灵活性和可调整性的。
未来的任务设计者们可以通过调节导线长度、导线数量以及电压高低来适应不同的任务目的——或许是内太阳系探索、外太阳系探索或者是飞往日球层顶区域。
静电风帆技术的应用范围广阔。
"