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科学与探索
TRAPPIST – 1 d无类地大气层

2025年8月13日 3645浏览量 40点赞

欧洲航天局（ESA）的科学与探索板块发布消息，系外行星TRAPPIST – 1 d一直吸引着天文学家的目光。他们在寻找太阳系以外可能适宜居住的星球，而TRAPPIST – 1 d尺寸与地球相近，是岩石星球，且位于其恒星周围理论上可能存在液态水的区域。但一项基于美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）及加拿大航天局（CSA）合作的詹姆斯·韦布空间望远镜数据的最新研究表明，它并不具备类地大气层。

地球拥有保护性大气层、温和的太阳以及大量液态水，是一个特殊的星球。借助韦布空间望远镜前所未有的能力，天文学家致力于探究地球究竟有多特殊、多稀有。这样的温和环境在其他地方，甚至在不同类型恒星周围是否也能存在？TRAPPIST – 1星系提供了一个绝佳机会来探讨这一问题，该星系有七颗地球大小的行星围绕银河系中最常见的恒星类型——红矮星运行。

“我们最终想知道，类似地球这样宜人的环境在其他地方是否存在，以及在何种条件下存在。詹姆斯·韦布空间望远镜首次赋予我们探索地球大小行星此类问题的能力，但就目前而言，我们可以将TRAPPIST – 1 d从潜在的地球孪生兄弟或表亲名单中排除。”该研究第一作者、芝加哥大学及蒙特利尔大学特罗蒂埃系外行星研究所（IREx）的卡罗琳·皮奥莱特 – 戈拉耶布表示。该研究发表于《天体物理学杂志》。

TRAPPIST – 1 d行星
TRAPPIST – 1星系距离地球40光年，2017年，借助美国国家航空航天局退役的斯皮策空间望远镜及其他天文台的数据，它成为已知单颗恒星周围拥有最多地球大小岩石行星的星系。由于其恒星是一颗暗淡、相对低温的红矮星，“宜居带”——行星温度可能恰好适宜，使表面存在液态水的区域——比太阳系中距离恒星更近。TRAPPIST – 1 d是该红矮星的第三颗行星，处于这一温和区域的边缘，然而它与恒星的距离仅为地球与太阳距离的2%。TRAPPIST – 1 d绕其恒星公转一周，即一年，仅需4个地球日。

韦布空间望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec）未探测到TRAPPIST – 1 d存在地球大气中常见的分子，如水、甲烷或二氧化碳。不过，皮奥莱特 – 戈拉耶布列举了这颗系外行星几种有待后续研究的可能性。

“我们未探测到TRAPPIST – 1 d周围大气层，可能有几个原因。它可能有极其稀薄的大气层，如同火星，难以探测。或者，它可能有非常厚的高空云层，阻挡了我们对特定大气特征的探测，类似金星。又或者，它可能是一颗荒芜的岩石星球，根本没有大气层。”皮奥莱特 – 戈拉耶布说。

TRAPPIST – 1恒星
无论TRAPPIST – 1 d情况如何，围绕红矮星运行的行星生存都很艰难。该星系的主星TRAPPIST – 1已知很不稳定，经常释放高能辐射耀斑，有可能剥离其小型行星的大气层，尤其是那些距离最近的行星。尽管如此，科学家仍积极在TRAPPIST – 1星系的行星上寻找大气层迹象，因为红矮星是银河系中最常见的恒星。如果行星在这种强烈的恒星辐射下能保有大气层，那么就像俗话说的，它们在任何地方都能做到。

“韦布空间望远镜灵敏的红外仪器让我们首次能够深入研究这些更小、更冷的行星的大气层。”该研究合著者、蒙特利尔大学IREx的比约恩·本内克说，“我们才刚开始利用韦布空间望远镜寻找地球大小行星的大气层，并界定哪些行星能够保有大气层，哪些不能。”

TRAPPIST – 1星系的外围行星
韦布空间望远镜对TRAPPIST – 1星系外围行星的观测正在进行中，这既充满潜力也存在挑战。本内克表示，一方面，行星e、f、g和h可能更有机会拥有大气层，因为它们距离主星的能量喷发更远。然而，它们的距离和更寒冷的环境将使大气特征更难探测，即便使用韦布空间望远镜的红外仪器。

“TRAPPIST – 1星系行星周围存在大气层的希望并未破灭。”皮奥莱特 – 戈拉耶布说，“虽然我们在行星d上未发现明显大气特征，但外围行星仍有可能保有大量水和其他大气成分。”

“我们的探索工作才刚刚开始。虽然TRAPPIST – 1 d可能是一颗被冷酷红矮星照亮的荒芜岩石星球，但外围行星TRAPPIST – 1e、f、g和h可能仍拥有浓厚的大气层。”该论文合著者瑞安·麦克唐纳补充道。他目前就职于英国圣安德鲁斯大学，之前在密歇根大学。“多亏了韦布空间望远镜，我们现在知道TRAPPIST – 1 d远非一个宜居世界。我们也越发认识到地球在宇宙中更加独特。”

科学与探索
韦伯望远镜发现距离太阳最近的类日恒星周围存在行星的新线索
2025年7月8日 4407浏览 49点赞
欧洲航天局/科学与探索/空间科学/韦伯望远镜

天文学家利用美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）合作的詹姆斯·韦伯空间望远镜，发现了有力证据，表明在距离太阳最近的恒星系统中，有一颗巨型行星围绕着其中一颗恒星运行。半人马座阿尔法三星系统距离地球仅4光年，长期以来一直是搜寻太阳系外行星的重要目标。

该系统仅在地球南半球可见，由半人马座阿尔法A和半人马座阿尔法B这两颗类日恒星组成的双星系统，以及黯淡的红矮星比邻星构成。半人马座阿尔法A是夜空中第三亮的恒星。虽然已有三颗行星被证实围绕比邻星运行，但要确认半人马座阿尔法A和半人马座阿尔法B周围是否存在其他行星一直颇具挑战。

如今，韦伯望远镜通过其搭载的中红外仪器（MIRI）的观测，为一颗围绕半人马座阿尔法A运行的气态巨行星的存在，提供了迄今最有力的证据。相关研究成果已被《天体物理学杂志通讯》的两篇系列论文接收。

若得到证实，这颗行星将是距离地球最近、且位于类日恒星宜居带内的行星。然而，由于这颗候选行星是气态巨行星，科学家表示它无法支持我们已知的生命形式。

“由于这个恒星系统距离我们如此之近，任何新发现的系外行星，都将为我们提供绝佳机会，来收集太阳系以外行星系统的数据。然而，即使使用世界上最强大的空间望远镜，进行这些观测依然极具挑战性，因为这些恒星非常明亮、距离近且在天空中移动速度快。” 查尔斯·贝希曼说道，他来自美国国家航空航天局喷气推进实验室以及加州理工学院IPAC天文中心的美国国家航空航天局系外行星科学研究所，也是这两篇新论文的共同第一作者。“韦伯望远镜旨在并优化用于发现宇宙中最遥远的星系。空间望远镜科学研究所的操作团队不得不为这个特定目标设计定制的观测序列，他们的额外努力取得了惊人的成果。”

韦伯望远镜经过几轮精心规划的观测、研究团队的仔细分析以及广泛的计算机建模，确定在韦伯图像中看到的光源很可能是一颗行星，而非背景天体（如星系）、前景天体（路过的小行星），或其他探测器及图像产生的假象。

对该系统的首次观测于2024年8月进行，使用了MIRI上的日冕仪掩模来阻挡半人马座阿尔法A的光线。尽管附近伴星半人马座阿尔法B的额外亮度使分析变得复杂，但研究团队成功减去了两颗恒星的光线，从而揭示出一个比半人马座阿尔法A暗10000多倍的天体，它与该恒星的距离约为日地距离的两倍。

虽然最初的探测令人兴奋，但研究团队需要更多数据才能得出确切结论。然而，2025年2月和4月对该系统的额外观测（利用主任自由支配时间）并未发现类似2024年8月所识别的天体。

“我们面临着一颗‘消失的行星’！为了揭开这个谜团，我们使用计算机模型模拟了数百万种潜在轨道，纳入了我们观测到行星和未观测到行星时所获取的信息。” 来自加利福尼亚州帕萨迪纳市加州理工学院的博士生阿尼克特·桑吉说道，他也是涵盖该团队研究的两篇论文的共同第一作者。

在这些模拟中，团队考虑了2019年欧洲南方天文台甚大望远镜对潜在系外行星候选体的观测，以及韦伯望远镜的新数据，并研究了在半人马座阿尔法B引力影响下保持稳定的轨道，这意味着行星不会被甩出该系统。

研究人员表示，在韦伯望远镜第二轮和第三轮观测中未探测到该行星并不意外。

“我们发现，在模拟的一半可能轨道中，这颗行星在2025年2月和4月移动到距离恒星太近的位置，以至于韦伯望远镜无法观测到。” 桑吉说。基于中红外观测中行星的亮度和轨道模拟，研究人员认为它可能是一颗质量与土星相近的气态巨行星，以椭圆轨道围绕半人马座阿尔法A运行，轨道距离在日地距离的1到2倍之间变化。

“这是我们迄今为止使用MIRI日冕仪进行的一些最具挑战性的观测。” 皮埃尔 – 奥利维耶·拉加奇说，他来自法国原子能委员会（CEA），是论文的共同作者，也是MIRI法国研发负责人。“在开发该仪器时，我们就渴望了解在半人马座阿尔法周围可能发现什么，我期待着它接下来会为我们揭示什么！”

“如果得到证实，在韦伯望远镜拍摄的半人马座阿尔法A图像中发现的这颗潜在行星，将为系外行星成像研究树立新的里程碑。” 桑吉说。“在所有直接成像的行星中，这将是迄今发现距离其恒星最近的行星。它在温度和年龄上也与太阳系中的巨型行星最为相似，并且距离我们的家园地球最近。” 他还表示，“它存在于两颗距离很近的恒星组成的系统中，这将挑战我们对行星在混沌环境中如何形成、生存和演化的理解。”

如果通过更多观测得到证实，该团队的研究结果可能会改变系外行星科学的未来。

韦伯望远镜是有史以来发射到太空的最大、最强大的望远镜。根据一项国际合作协议，欧洲航天局提供了望远镜的发射服务，使用阿丽亚娜5号运载火箭。欧洲航天局与合作伙伴共同负责阿丽亚娜5号为韦伯任务的适应性开发和鉴定，以及通过阿丽亚娜空间公司采购发射服务。欧洲航天局还提供了主力光谱仪近红外光谱仪（NIRSpec），并参与了中红外仪器（MIRI）50% 的研制工作，MIRI由欧洲各国资助的研究所组成的财团（MIRI欧洲财团）与美国国家航空航天局喷气推进实验室以及亚利桑那大学合作设计和建造。

韦伯望远镜是美国国家航空航天局、欧洲航天局和加拿大航天局（CSA）的国际合作项目。

科学与探索
韦布望远镜追踪复杂行星状星云细节

2025年7月30日 浏览量2032 点赞数14

欧洲航天局（ESA）发现，NGC 6072的不规则形状并非由单一恒星造成。韦布望远镜对这一行星状星云在近红外和中红外波段的最新观测，呈现出类似泼溅颜料的杂乱场景。然而，这种不同寻常的不对称景象暗示着背后存在更为复杂的机制。此时，位于该场景中心的恒星正接近其生命的最后阶段，不断抛射出物质壳层，质量损失高达80% 。

自18世纪后期被发现以来，天文学家了解到，行星状星云，即由低 – 中等质量恒星在生命晚期抛射出的发光气体膨胀壳层，其形状和大小各异。大多数行星状星云呈现为圆形、椭圆形或双极形，但部分星云偏离常规，正如美国国家航空航天局（NASA）/欧洲航天局（ESA）/加拿大航天局（CSA）的詹姆斯·韦布空间望远镜对行星状星云NGC 6072拍摄的高分辨率新图像所示。

在韦布望远镜的近红外相机（NIRCam）观测视角下，很明显该星云呈多极状，即从中心向各个方向有多个不同的椭圆形外流。这些外流将气体压缩到赤道平面并形成一个圆盘。天文学家认为，这表明该场景中心可能至少有两颗恒星。具体来说，一颗伴星正在与一颗已开始抛射部分外层气体和尘埃的老化恒星相互作用。

行星状星云的中心区域由炽热的恒星核心照亮，在近红外光下呈现浅蓝色。由气体和尘埃组成的深橙色物质，沿着看似深蓝色的空洞或开放区域分布。这种团块状结构可能是由于致密分子在免受中心恒星热辐射的屏蔽下形成的。时间因素也可能起到作用，在数千年的时间里，内部的快速风可能一直在穿过主恒星最初开始失去质量时抛射出的晕。

韦布望远镜的中红外仪器（MIRI）捕捉到的较长波长突出了尘埃，揭示了研究人员怀疑位于该场景中心的恒星，在图像中它呈现为一个小的粉白色亮点。韦布在中红外波段的观测还揭示了从中心区域向外扩张的同心环，最明显的一环刚好在瓣状结构边缘之外。

这可能是场景中心存在一颗我们视线无法直接观测到的伴星的进一步证据。当主恒星在早期生命阶段抛射质量时，这颗伴星围绕原恒星反复运行，可能以螺旋模式刻画出物质环。

NIRCam中的红色区域和MIRI中的蓝色区域都追踪到了冷分子气体（可能是分子氢），而中心区域则追踪到了热电离气体。

行星状星云将继续成为使用韦布望远镜的天文学家的研究课题，他们希望更多地了解恒星的完整生命周期以及它们如何影响周围环境。随着行星状星云中心的恒星冷却并逐渐黯淡，星云将逐渐消散到星际介质中，为形成新的恒星和行星系统贡献富集物质，这些物质如今包含了更重的元素。

韦布对NGC 6072的成像为研究形状更复杂的行星状星云如何促进这一过程打开了大门。

韦布望远镜是有史以来发射到太空的最大、最强大的望远镜。根据一项国际合作协议，欧洲航天局使用阿丽亚娜5号运载火箭为该望远镜提供发射服务。欧洲航天局与合作伙伴共同负责阿丽亚娜5号为韦布任务的适应性开发和鉴定，以及通过阿丽亚娜空间公司采购发射服务。欧洲航天局还提供了主力光谱仪近红外光谱仪（NIRSpec）以及50%的中红外仪器（MIRI），MIRI由欧洲各国资助的研究所组成的财团（MIRI欧洲财团）与喷气推进实验室（JPL）和亚利桑那大学合作设计和建造。

韦布望远镜是美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）的国际合作项目。

欧洲航天局（ESA）的土壤湿度与海洋盐度（SMOS）任务数据可用于估算森林中储存的碳含量。一项研究深化了我们对这一估算方式可靠性的理解，以及SMOS长期数据集在监测这一宝贵资源方面的作用。

森林在全球碳循环中起着核心作用，树木将碳储存在树干、树枝、根系和树叶中。然而，气候变化和人类活动会改变森林吸收碳的能力，全球范围内这些碳储量的年度变化在时空上差异巨大。因此，长期持续观测森林生物量的演变，对于监测这一关键气候变量至关重要。

今年早些时候发表于《地球系统科学数据》的研究，分析了一种利用SMOS的植被光学深度数据估算15年间森林生物量的方法。这一测量值简称VOD，用于量化植被层的不透明度，是地上生物量的可靠替代指标。基于2011年至2025年的观测，该研究增进了我们对如何利用SMOS得出的植被光学深度，监测森林生态系统中碳储存情况的理解。

SMOS于2009年发射，是ESA的地球探索者任务之一，属于该机构地球观测计划的科学研究部分。该任务搭载一台微波成像辐射计，工作于L波段微波范围。尽管SMOS旨在绘制全球土壤湿度和海洋盐度地图，但它远超最初科学设定，为其他用途提供数据，比如精确测量极地海域漂浮的薄冰，用于预测和船舶航线规划。其测量植被光学深度以增进对生物量了解的能力，近年来才得以开发利用，这再次证明该任务带来远超预期的成果。

植被光学深度用于衡量植被层（此处指森林）的不透明度，其不透明度取决于生物量、结构以及植被层储存的水分。它是一项关键测量指标，因其对地上生物量敏感，也是碳储存的指示指标。该研究着眼于分析森林生物量与植被光学深度测量值之间关系的方法。

ESA陆地表面首席科学家马蒂亚斯·德鲁施指出，SMOS能够探测仪器发出的微波辐射信号穿过植被时如何减弱，“这能让我们了解总质量：干生物量加上含水量。虽不直接，但非常有用。”

ESA的SMOS和生物量任务经理克劳斯·西帕尔解释了为何需分析并更好理解利用SMOS植被光学深度数据的方法。他表示，“在SMOS时间序列中，能发现主要趋势，如大旱、洪水或植被结构变化，但解读并不总是简单直接。因为信号包含生物量和水分，我们必须谨慎对待实际观测到的情况。”

不过，尽管SMOS和生物量等任务的卫星观测可大规模分析植被特性，仍需持续的地面参考观测来验证数据。荷兰屯特大学科学家保罗·弗蒙特作为ESA“地球生命奖学金”资助项目的一部分，从地面研究森林生物量。他强调地面数据和长期数据集的必要性，“需要长时间序列数据，也需要解读它们的方法。这就是为什么我们将卫星数据与地面测量相结合，目的是将太空观测与森林内部甚至单棵树木的实际情况联系起来。”

ESA的生物量任务于今年4月发射，也提供森林生物量数据。与SMOS一样，生物量任务也有雷达遥感仪器，但它能探测比SMOS更长波长的无线电频率。SMOS探测L波段波长，可穿透部分植被，而生物量任务探测P波段更长波长，能更深入森林，获取关于生物量构成及地面变形的更精确数据。

马蒂亚斯表示，“生物量任务为我们提供详细的结构数据，尤其是在热带地区。但它无法覆盖全球，且缺乏长期记录。如果想要无间隙的地图，我们必须结合多颗卫星数据，而这只有在我们了解每个数据的不确定性时才有可能。”

克劳斯补充道，“生物量任务的分辨率比SMOS精细得多，有助于我们聚焦结构细节。但要观测长期趋势，仍需SMOS。二者结合能提供比单一任务更多信息。”

SMOS得出的地上生物量数据与ESA气候变化倡议的生物量数据一致。生物量任务将在此基础上，未来提供关于地球有机物健康状况的更多细节。克劳斯指出，“SMOS让我们从全球尺度观察长期趋势，而生物量任务现在则聚焦空间细节，特别是树冠结构变化。”

利用包括欧洲航天局（ESA）的“CryoSat”卫星，以及哥白尼“哨兵 – 1”和“哨兵 – 2”任务等多颗地球观测卫星的数据，科学家们发现，格陵兰冰盖下的一场巨大洪水以强大的力量向上涌动，致使冰盖断裂，大量融水冲破冰面。

部分由欧洲航天局地球观测“FutureEO”计划资助，由英国兰卡斯特大学以及极地观测与建模中心的科学家牵头的一个国际研究团队，对位于中国台湾省格陵兰岛北部偏远地区冰盖下一个此前未被发现的湖泊展开研究。

研究人员借助“ArcticDEM”项目提供的冰盖表面3D模型，以及包括欧洲航天局的“ERS”“Envisat”“CryoSat”卫星，欧洲哥白尼“哨兵 – 1”“哨兵 – 2”卫星，还有美国国家航空航天局（NASA）“ICESat – 2”任务等多颗卫星的数据，发现2014年这个冰下湖泊突然排水。

他们发表于《自然·地球科学》杂志的研究成果揭示，在极端条件下，冰下湖泊排水引发的洪水能够向上挤出并在冰盖表面溢出。这些新发现为了解冰盖下储存的融水的潜在破坏力提供了新视角。

2014年夏季的10天时间里，随着9000万立方米的水从这个隐藏的冰下湖泊突然释放，冰盖表面形成了一个深85米、面积达2平方公里的巨大火山口。这相当于尼亚加拉大瀑布在流量高峰期约9个小时的水流量，使其成为格陵兰岛有记录以来最大的冰下洪水之一。

此次融水的突然涌出本身就令人震惊，更令人担忧的是随之而来的破坏：高达25米的冰块从冰面撕裂，冰盖出现深深的裂缝，冰面被洪水的破坏力冲刷。

兰卡斯特大学的杰德·鲍林在攻读博士学位期间领导了这项工作，她说：“当我们最初看到这种情况时，由于太出乎意料，我们以为数据有问题。然而，随着分析的深入，我们清楚地认识到，我们所观察到的是一场从冰下涌出的巨大洪水的后果。冰下湖泊在格陵兰冰盖下的存在仍是一个相对较新的发现，正如我们的研究所显示，关于它们如何演变以及如何影响冰盖系统，仍有许多未知之处。重要的是，我们的工作表明需要更好地了解它们排水的频率，以及对周围冰盖产生的后果。”

此前人们认为，融水从冰盖表面向下流动至底部，最终流入海洋，但这些新发现表明，水也可以反向流动——向上穿过冰层。更出乎意料的是，研究发现这场洪水发生在模型显示冰床冻结的区域。这使得研究人员推测，强大的压力导致冰盖下及冰盖内部出现裂缝，形成了水上升的通道。

目前预测冰盖如何响应气候变化和加速融化的模型，并未考虑这些由裂缝驱动的向上流动过程。兰卡斯特大学环境数据科学卓越中心联合主任、英国极地观测与建模中心科学联合主任马尔·麦克米兰表示：“这项研究展示了对地球极地冰盖进行长期卫星测量的独特价值，由于其面积巨大，否则难以监测。卫星是监测气候变化影响的重要工具，为建立地球未来可能变化的现实模型提供关键信息。这是我们所有人构建社会适应能力、减轻气候变化影响所依赖的。”

欧洲航天局地球观测科学部门负责人迭戈·费尔南德斯指出：“这一发现意义非凡，我们很自豪我们的‘科学服务社会4D格陵兰’项目在促成这一发现中发挥了关键作用。该项目旨在通过利用地球观测卫星数据，加深我们对格陵兰冰盖水文学的理解，特别是揭示冰盖如何响应气候变化。这一成果丰富了我们通过欧洲航天局极地科学集群所积累的关于北极如何因气候变暖而变化的知识体系。深入了解其水文学对于理解这些变化至关重要，也有助于预测在气候变暖情况下，冰盖将如何导致全球海平面上升。我们祝贺研究团队在增进对这一脆弱地区的理解方面取得进展。”

欧洲森林在吸收大气中二氧化碳方面发挥着关键作用。然而，欧盟委员会联合研究中心主导的研究发现，在过去十年里，其吸收二氧化碳的能力有所下降。

发表于《自然》杂志的文章详细阐述了森林碳汇的减少及其成因。文章设定了森林监测与建模的研究重点，同时强调需要更完善的森林管理，以增进我们对森林碳汇、森林恢复力的理解，并为保护这一重要资源的政策提供指导。

清晰认识森林吸收二氧化碳的能力，对于制定实现气候中和的策略至关重要。鉴于欧洲森林作为碳汇的能力不断下降，欧盟在《欧洲气候法》中设定的2050年气候中和目标面临威胁。该文章呼吁迅速采取行动，并提倡利用地球观测数据，这是增进实现碳排放与大气中碳移除平衡所需知识的宝贵工具。

研究结果基于欧空局支持的地球观测数据，包括气候变化倡议的RECCAP – 2和DeepFeatures项目的数据。这些数据集详细展示了碳在土壤、树木和大气之间的移动情况。

森林覆盖了欧盟约40%的陆地。1990年至2022年间，森林吸收了该地区人类活动产生的温室气体排放的约10%。但这个天然碳汇正在缩小，降低了其从大气中移除碳的能力。

据欧洲环境署（EEA）称，过去10年，森林和土地利用对大气中二氧化碳的移除有所减少，“主要原因是木材采伐增加以及老龄森林碳固存能力下降”。EEA指出，2020 – 2022年的平均森林碳汇与2010 – 2014年的平均碳汇相比下降了约27%。除了砍伐和树木老化，更频繁的干旱、热浪、虫灾、野火和植物病害等干扰事件也导致了碳汇下降。

该研究列出了紧迫的优先事项，包括更准确地追踪碳通量以填补知识空白，以及模拟极端天气的影响。研究人员还强调，欧盟需要标准化、透明的森林数据，以及新工具来预测植树造林等气候干预措施的长期后果。

文章认识到，卫星数据与实地和空中观测以及人工智能相结合，能够及时提供绘制森林资源地图所需的关键信息。文章作者呼吁“在森林数据生成和传播方面提高透明度、标准化和及时性”。

文章的几位作者参与了由欧空局气候变化倡议（CCI）支持的RECCAP – 2项目。RECCAP – 2专注于增进对陆地碳的了解，已发表多项研究，强调需要更好地理解和发展现有的陆地碳监测框架。

例如，2024年，RECCAP – 2发表的一项研究表明，自20世纪90年代以来，欧洲人类产生的温室气体净排放量下降了25%（与2010年代相比）。尽管这是个好消息，但该研究也发现，土地和植被吸收碳的能力正在减弱，这与《自然》杂志文章中的观点一致。

今年早些时候，RECCAP – 2团队发表了一项基于欧空局土壤湿度和海洋盐度（SMOS）卫星数据的研究，发现自2016年以来，北半球森林（曾经可靠的碳汇）排放的碳多于吸收的碳。

《自然》杂志文章的作者确定的前进方向之一，是在欧盟森林管理中获取关于枯木和土壤碳保留的更好数据集。2025年RECCAP – 2的一项研究重申了在政策工具中考虑土壤碳和枯木管理的重要性。该研究发现，1992年至2019年间，陆地吸收了约350亿吨碳，其中只有6%储存在树木等活植被中，大部分储存在土壤、枯木和沉积物等非生命储库中。

欧空局可行动气候信息部门负责人克莱门特·阿尔贝热尔表示：“增进对碳储存位置的理解，对我们评估碳动态有重大影响。我们的研究有潜力为更好地评估实现《巴黎协定》应对气候变化目标的集体进展做出贡献。”

在地球观测领域，欧空局（ESA）的新一代重力任务备受瞩目。在“地球生命研讨会”上，与会者了解到，该任务有望首次直接追踪一个对地球气候至关重要的海洋环流系统。这一系统正逐渐减弱，甚至可能面临崩溃，其影响范围极为广泛。
这个海洋环流系统被称作大西洋经向翻转环流（AMOC），它是一个复杂的洋流网络，其中包含湾流等。AMOC在调节地球气候方面起着关键作用。它将温暖的海水从热带地区沿着大西洋上层向北输送。当海水到达北大西洋时，向大气释放热量，冷却后密度增加，表层海水下沉。随后，这些冰冷的深层海水向南流动，最终通过南大洋的风驱动上升流和混合过程重新回到海面。
通过这样的冷暖海水输送，AMOC成为全球气候系统的关键引擎，有助于维持地球的能量平衡。其核心是北欧海和拉布拉多海的北大西洋深层水的形成，但目前这一过程正受到威胁。快速变暖以及冰川融化和淡水径流增加导致的海水变淡，正扰乱这一过程，使AMOC面临严重风险。
近期分析表明，AMOC可能已接近一个关键的临界点。一旦崩溃，可能引发全球气候的剧烈动荡，甚至会给欧洲部分地区带来极端寒冷。例如，伦敦的气温可能骤降7°C，对基础设施、经济和社会稳定造成毁灭性影响。
自2004年以来，“RAPID项目”在大西洋北纬26度沿线，从摩洛哥到佛罗里达，部署了一系列仪器，持续测量从海面到海底的温度、盐度和流速。这些实地测量数据显示，自2010年以来，AMOC一直在减弱。
然而，维持RAPID阵列成本高昂、劳动强度大，且仅局限于单一纬度。因此，科学家们越来越多地转向卫星，以实现对AMOC更广泛、更持续的监测。根据海洋理论和数值模型，AMOC对西北大西洋沿岸海底压力的影响，是一个可通过卫星测量的关键特征。理论上，这使得从太空监测AMOC成为可能。但该信号微弱，难以探测，而这正是欧空局新一代重力任务（NGGM）的用武之地。
欧空局目前正在开发两颗完全相同的NGGM卫星，它们将成为欧空局 – 美国国家航空航天局（NASA）“MAGIC星座”中的一对卫星，另一对是NASA – 德国航空航天中心（DLR）的GRACE – C任务。
欧空局NGGM任务科学家伊利亚斯·达拉斯表示，研究表明，特别是来自NGGM的卫星重力数据，将以前所未有的能力测量上下大陆坡之间海底压力的差异和变化。大陆坡是大陆架与深海盆地之间坡度陡峭的海底区域。尽管这些信号微弱且变化缓慢，但先进的数据处理技术将使我们能够分离出AMOC的特征，首次证明像NGGM这样的未来任务以及整个MAGIC星座，具备提供可靠太空监测的潜力。
英国布里斯托大学的罗里·宾厄姆进一步解释说，以往研究已证明卫星重力测量有探测AMOC变化的潜力。在此基础上，近期分析表明，要准确测量AMOC，捕捉上下大陆坡的海底压力信号并计算其差异至关重要。然而，信号较弱的下大陆坡是最大挑战。与当前重力任务中AMOC相关信号被掩盖不同，NGGM和MAGIC星座为追踪其强度提供了新途径。
通过结合来自海面观测的早期预警信号，以及由更深层次、动态一致的信号所证实的情况，这一代卫星任务能够显著提升我们探测与AMOC变化相关重大气候风险并做出响应的能力。此外，这些测量结果可与即将开展的“CIMR任务”提供的海表温度和盐度数据，以及现有任务如“SMOS”和“哥白尼哨兵 – 3号”的数据相互补充，从而构建更全面的AMOC图景。
欧空局地球观测计划主任西蒙内塔·切利称，这确实是一项激动人心的发现。作为未来地球观测（FutureEO）计划一部分正在开发的NGGM，已在精确追踪地球水资源储存位置及流动情况方面展现出巨大潜力。它还能探测和监测AMOC的减弱，这为其增添了又一强大功能。
若今年晚些时候欧空局部长级理事会会议取得积极成果，欧空局计划进一步推进NGGM和欧空局 – NASA MAGIC星座的开发工作。
MAGIC星座是欧空局与NASA在未来卫星重力数据领域合作的成果。该星座由一对将率先发射的NASA – 德国航空航天中心GRACE – C卫星，以及一对NGGM卫星组成。计划于2032年全面部署完成的MAGIC星座，有望带来新的科学发现，以及新的应用和业务服务。

太空安全

2024 YR4小行星会撞击月球吗？

欧空局（ESA）/ 太空安全 / 行星防御

今年早些时候，2024 YR4小行星因在2032年撞击地球的概率升至3%而成为头条新闻。尽管目前已排除其撞击地球的可能性，但这颗小行星的故事仍在继续。

当这颗小行星从人类最强大的望远镜视野中消失时，最终观测显示它在2032年12月22日与月球发生碰撞的概率为4%。

在2028年年中小行星再次进入视野之前，其撞击月球的可能性将保持稳定。在这篇常见问题解答中，我们将探讨为何会存在这种不确定性，以及欧空局计划发射的近地天体红外任务（NEOMIR）太空望远镜将如何帮助我们在未来避免类似情况。

什么是2024 YR4小行星？

2024 YR4小行星于2024年12月27日在智利里约·胡尔塔多的小行星陆地撞击最后警报系统（ATLAS）望远镜被发现。

发现后不久，自动小行星预警系统判定该天体有微小概率可能在2032年12月22日撞击地球。

这颗小行星直径在53至67米之间。如此大小的小行星平均每隔几千年才会撞击地球一次，且会对城市或地区造成严重破坏。

后续观测发现撞击概率上升至约3%。因此，这颗小行星跃居欧空局小行星风险列表首位，并引发全球关注，因为它成为首个触发国际行星防御协调响应的小行星。

在接下来几个月里的更多观测，包括使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测，使天文学家能够更准确地测量这颗小行星绕太阳的轨道。到2025年3月，他们掌握了足够信息，排除了2032年撞击地球的可能性。

为什么我们没有更早发现2024 YR4？

2024 YR4是在它已经经过离地球最近点两天后才被首次发现。之所以没有更早发现，是因为它从地球向阳面靠近，来自天空中被太阳强光遮蔽的区域。

这片天空区域是地面光学望远镜无法观测到的，也是小行星预警系统的盲区。

2013年2月15日，切利雅宾斯克流星事件凸显了这个盲区的影响。这颗直径20米、重13000吨的小行星在白天撞击了俄罗斯乌拉尔山脉上空的大气层。由此产生的爆炸损坏了数千座建筑物，约1500人被玻璃碎片划伤。

我们本可以更早发现2024 YR4吗？

欧空局计划在2030年代初发射的近地天体红外任务（NEOMIR）卫星，将覆盖这个重要盲区。

NEOMIR将配备一台红外望远镜，并定位在日地第一拉格朗日点。通过依靠红外光而非可见光，NEOMIR能够发现离太阳更近区域天空中的小行星。它将反复扫描该区域，寻找直径至少20米、接近地球的小行星的热信号，就像2024 YR4和切利雅宾斯克流星那样。

欧空局行星防御办公室主任理查德·莫伊斯尔表示：“我们研究了NEOMIR在这种情况下的表现，模拟结果甚至让我们感到惊讶。”

“NEOMIR会比地面望远镜早大约一个月发现2024 YR4小行星。这将为天文学家提供更多时间研究小行星的轨道，并让他们更早排除2032年撞击地球的可能性。”

“作为一台像韦伯一样的红外望远镜，NEOMIR还能立即让我们更好地估计小行星的大小，这对于评估危险程度非常重要。”

2024 YR4小行星会撞击月球吗？

到2025年3月，天文学家排除了2032年撞击地球的可能性。然而，对这颗小行星的最终观测未能排除另一种有趣的可能性：撞击月球。

目前，2024 YR4小行星在2032年12月22日撞击月球的概率约为4%，并且在小行星从视野中消失时，这一概率仍在缓慢上升。不过，这也意味着有96%的概率该小行星不会撞击月球。

我们何时能确定？

现在的情况很有意思：有一颗直径60米的小行星，在2032年有4%的概率撞击月球。由于这颗小行星目前距离太远，无法进一步研究，在2028年6月它再次进入视野之前，这个概率将保持不变。

当它再次进入视野时，将会进行新的观测，天文学家很快就能确定这颗小行星是否会在2032年12月22日撞击月球，当然，更有可能是不会撞击。

如果小行星撞击月球会发生什么？

理查德·莫伊斯尔说：“月球被撞击的可能性仍然不大，没人知道确切影响会是什么。”

“这么大的小行星撞击月球是非常罕见的事件，更罕见的是我们提前知晓。撞击很可能从地球上就能看到，所以科学家们会对观测和分析这一事件感到非常兴奋。我相信在接下来几年里会进行详细的计算机模拟。”

“它肯定会在月球表面留下一个新的撞击坑。然而，我们无法提前准确预测会有多少物质被抛射到太空中，或者是否有物质会到达地球。”

在未来几年，随着人类寻求在月球建立长期存在，监测可能撞击月球这一天然卫星的太空物体将变得越来越重要。

小天体在地球大气层中会像流星一样燃烧殆尽，但月球没有这种保护。仅几十厘米大小的物体就可能对宇航员和月球基础设施构成重大威胁。

欧空局还在做什么来提高欧洲的行星防御能力？

2024 YR4小行星的发现表明，小行星探测时间至关重要。在像2024 YR4这样的案例中，发现得越晚，在它从视野中消失前进行后续观测的时间就越少。

决策者在考虑潜在的缓解策略，如偏转任务或疏散计划时，需要尽可能多的信息，他们不希望多年来一直面临不确定但显著的地球被撞击风险。

通过监视从太阳方向接近地球的小行星，欧空局的NEOMIR太空望远镜将填补我们目前小行星探测系统中的一个重要盲区，并显著提高我们对未来类似2024 YR4危险的应对能力。

科学与探索

韦伯望远镜发现TWA 7周围存在轻质量行星的证据

2025年6月25日 36463浏览量 100点赞

欧洲航天局 / 科学与探索 / 空间科学 / 韦伯

天文学家利用美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）及加拿大航天局（CSA）合作的詹姆斯·韦伯空间望远镜，获取了一颗质量与土星相近的行星环绕附近年轻恒星TWA 7运行的有力证据。
若得到证实，这将是韦伯望远镜首次直接成像发现的行星，也是通过该技术观测到的最轻行星。

由法国巴黎天文台 – 巴黎高等师范学院（PSL）和格勒诺布尔 – 阿尔卑斯大学的法国国家科学研究中心（CNRS）研究员安妮 – 玛丽·拉格朗日博士领导的国际团队，利用韦伯望远镜的中红外仪器（MIRI）及其日冕仪，在TWA 7周围的碎片盘中检测到一个微弱的红外源。
该源在天空中距离恒星约1.5角秒，以TWA 7的距离计算，大约是地球到太阳距离的五十倍。这与一颗能够解释碎片盘中关键特征的行星的预期位置相符。

2024年6月21日，团队使用MIRI上的日冕仪，仔细抑制了宿主恒星的强光，以揭示附近的微弱天体。这种称为高对比度成像的技术，使天文学家能够直接探测到那些否则会淹没在宿主恒星光中的行星。
在使用先进图像处理技术减去残留的恒星光后，TWA 7附近露出一个微弱的红外源，可与背景星系或太阳系天体区分开来。
该源位于先前地面观测发现的TWA 7周围三个尘埃环之一的间隙中。其亮度、颜色、与恒星的距离以及在环中的位置，与一颗塑造周围碎片盘的年轻、低温、土星质量行星的理论预测一致。

安妮 – 玛丽表示：“我们的观测揭示了一个塑造TWA 7碎片盘结构的行星强候选体，其位置与我们预期发现此类质量行星的位置完全一致。”
约翰霍普金斯大学和巴尔的摩空间望远镜科学研究所的合著者玛蒂尔德·马林补充道：“这台天文台使我们能够拍摄到与太阳系中行星质量相似的行星图像，这代表着我们在理解行星系统（包括我们自己的行星系统）方面向前迈出了激动人心的一步。”

初步分析表明，这个被称为TWA 7b的天体，可能是一颗年轻、低温的行星，质量约为木星的0.3倍（约100个地球质量），温度接近320开尔文（约47摄氏度）。其位置与盘中的间隙对齐，暗示着该行星与其周围环境之间存在动态相互作用。
充满尘埃和岩石物质的碎片盘在年轻和较老的恒星周围都有发现，不过在年轻恒星周围更容易探测到，因为它们更明亮。这些碎片盘通常具有可见的环或间隙，人们认为是由在恒星周围形成的行星造成的，但此前尚未在碎片盘中探测到这样的行星。
一旦得到验证，这一发现将标志着首次将行星与塑造碎片盘直接联系起来，并可能为特洛伊盘（被困在行星轨道上的尘埃集合）提供首个观测线索。

TWA 7，也称为天坛座CE，是一颗年轻的（约640万年）M型恒星，位于距地球约111光年的南鱼座TW星协中。其近乎正面朝向的盘，使其成为韦伯望远镜高灵敏度中红外观测的理想目标。
这些发现凸显了韦伯望远镜探索附近恒星周围此前未被发现的低质量行星的能力。正在进行和未来的观测，将旨在更好地限制该候选体的性质，验证其行星身份，并加深我们对年轻系统中行星形成和盘演化的理解。这一初步结果展示了韦伯为系外行星发现和特征描述开辟的令人兴奋的新前沿。
这些观测是韦伯观测计划#3662的一部分。研究结果已于今日发表在《自然》杂志上。

韦伯是有史以来发射到太空的最大、最强大的望远镜。根据一项国际合作协议，欧洲航天局使用阿丽亚娜5号运载火箭为该望远镜提供发射服务。欧洲航天局与合作伙伴共同负责阿丽亚娜5号为韦伯任务进行的适应性开发和鉴定，以及通过阿丽亚娜空间公司采购发射服务。欧洲航天局还提供了主力光谱仪近红外光谱仪（NIRSpec），以及中红外仪器（MIRI）的50%，MIRI由欧洲各国资助的研究所组成的财团（MIRI欧洲财团）与喷气推进实验室（JPL）和亚利桑那大学合作设计和建造。
韦伯是美国国家航空航天局、欧洲航天局和加拿大航天局之间的国际合作项目。

天文学家借助欧洲航天局的切普斯（Cheops）任务，捕获到一颗系外行星，该行星似乎正引发其环绕恒星的辐射耀斑。这些巨大的爆炸正不断剥离行星稀薄的大气层，致使其每年都在缩小。这是首个 “有自我毁灭倾向行星” 的证据。尽管自90年代起就有理论认为这种情况可能存在，但此次研究中观测到的耀斑能量，比预期高出约100倍。

这颗行星所环绕的恒星名为HIP 67522，略大于且温度低于我们的太阳。不过，太阳已步入中年，约45亿岁，而HIP 67522仅有1700万岁，十分年轻。HIP 67522拥有两颗行星，其中距离较近的HIP 67522 b，仅需7天就能绕其主恒星一周。因其年轻与大小，科学家推测HIP 67522会剧烈搅动与旋转，进而成为强大的磁体。相比之下，年迈的太阳磁场则较为平和。研究太阳可知，当 “扭曲” 的磁力线突然释放时，磁星会爆发能量耀斑，其能量形式多样，从温和的无线电波到可见光，再到强烈的伽马射线都有。

自20世纪90年代发现首颗系外行星以来，天文学家一直思索，是否有些行星因距离主恒星过近，从而干扰其磁场并引发耀斑。由荷兰射电天文学研究所（ASTRON）的叶卡捷琳娜·伊林（Ekaterina Ilin）领导的团队认为，凭借现有太空望远镜，是时候深入探究这一问题了。叶卡捷琳娜表示：“我们此前从未见过像HIP 67522这样的系统，发现这颗行星时，它是已知在不到10天内环绕主恒星运行的最年轻行星。” 该团队利用凌日系外行星巡天卫星（TESS）对可能因与行星相互作用而产生耀斑的恒星进行广泛扫描。当TESS观测HIP 67522时，团队认为可能有所发现。为确定这一点，他们启用了欧洲航天局灵敏的系外行星特征卫星切普斯（Cheops）。

叶卡捷琳娜称：“我们迅速申请了切普斯的观测时间，它能按需极其精确地瞄准单个恒星。借助切普斯，我们观测到更多耀斑，总数达15次，几乎都在行星从地球视角凌日恒星前方时朝我们的方向出现。” 由于我们在行星经过恒星前方时看到耀斑，因此很可能是行星触发了耀斑。耀斑恒星并不罕见，太阳也会定期释放能量爆发，在地球上我们会将其视为 “空间天气”，它能引发极光，也可能损坏技术设备。但此前我们只见过能量从恒星单向传输至行星，而此次HIP 67522 b不仅触发耀斑，且耀斑朝向自身，导致该行星所受辐射比正常情况高出6倍。

不出所料，如此高强度的辐射对HIP 67522 b来说并非好事。这颗行星大小与木星相近，但密度却如棉花糖般，是迄今发现最稀薄的系外行星之一。随着时间推移，辐射正逐渐侵蚀其稀薄的大气层，意味着它的质量损失速度远超预期。在未来1亿年内，它可能从接近木星大小缩小至海王星般大小。叶卡捷琳娜指出：“这颗行星似乎触发了特别高能的耀斑，它沿恒星磁力线发送的波在特定时刻引发耀斑，但耀斑能量远高于波的能量，我们认为这些波引发了本就可能发生的爆炸。”

发现HIP 67522时，它是已知距离主恒星最近的最年轻行星。此后，天文学家又发现了几个类似系统，在邻近宇宙中可能还有数十个。叶卡捷琳娜及其团队渴望借助TESS、切普斯和其他系外行星任务，进一步研究这些独特系统。叶卡捷琳娜表示：“这是全新现象，我有无数疑问，细节仍不清晰。目前有两件事最为重要，一是通过不同波长（切普斯覆盖可见光到近红外波长）进行后续观测，以确定这些耀斑释放何种能量，例如紫外线和X射线对系外行星尤其不利；二是寻找并研究其他类似的恒星 – 行星系统，从单个案例扩展到10 – 100个系统，理论天文学家就能据此开展研究。”

欧洲航天局切普斯项目科学家马克西米利安·京特（Maximillian Günther）对该任务以意想不到的方式助力研究感到兴奋：“切普斯旨在确定系外行星的大小和大气层，并非寻找耀斑。看到它为超出预期的研究做出贡献，实在美妙。” 展望未来，欧洲航天局未来的系外行星探测器柏拉图（Plato）也将研究类似HIP 67522的类太阳恒星。柏拉图将能够捕捉到更小的耀斑，为我们提供深入了解所需的细节。