天文学新发现

全球各大科学网站，几乎每天都有天文学新研究成果发布。就让我们来看一看最近一些引起关注的天文学新发现。

嫦娥5号带回月球样本 揭示月球岩石年龄

由中国发射的嫦娥5 号月球探测器，最近把一些新的月球岩石和土壤样本带回了地球。这是过去40 年来探测器首次把月球样本带回地球。根据这些新样本，一个国际研究团队已经确定这些月球岩石的年龄接近19.7 亿年。科学家认为，嫦娥5 号带回的样本填补了10 亿年的空白。此话怎讲？

嫦娥5 号设计的任务之一，是从月面一些最年轻的火山地带提取地质样本送回地球。对这些样本进行研究，有助于揭示月球的很多奥秘，而月球年轻岩石的年代测定属于其中最早获得的研究成果。当然，这里所说的“年轻”是相对而言的。由阿波罗号飞船带回地球的月球火山岩石样本的年龄都超过30 亿年。而对嫦娥5 号带回的样本进行的测定结果表明，这些样本比阿波罗号所带回的样本年轻不止10 亿年。因此可以说，嫦娥5号填补了一个重要的空白。

填补这样的空白不仅对研究月球来说很重要，而且对研究太阳系中其他岩石行星来说也很重要。作为一个行星类天体，月球的年龄大约为45 亿年，也就是与地球年龄相仿。但与地球不同的是，月球没有造山运动来逐渐消除表面的陨击坑。因此，科学家可以利用月球上持久存在的陨击坑来估计月面不同区域的地质学年龄，这一估计所依赖的部分依据是这些区域的陨击坑密度。

最新研究发现，由嫦娥5 号带回的月球岩石的年龄只有大约20 亿年。能以高精度确定这些岩石的年龄，让科学家现在能够更准确地评估他们所采用的年代推定工具是否可靠。虽然科学家知道行星体表面陨击坑越多则表示这些表面越古老，但要想测定这些表面的实际年龄，则必须依赖这些从表面取回的样本。

阿波罗号当初带回的月球岩石样本，让科学家能够确定这些岩石所对应月面区域的年龄，并把这些区域的年龄和陨击坑密度进行对照。这种陨击坑年代学研究已经被推广到水星和金星，即通过陨击坑密度来相对准确地估计行星表面一些区域的年龄。

在最新研究中，科学家对嫦娥5 号所带回岩石的测定年龄也有误差，为±5 000 万年。但这个测定结果依然很重要，因为以行星时间为标准来看，这是一种很准确的界定方法，由此也能很好地分辨各种年代学方法的优劣。

对嫦娥5 号所带回样本中玄武岩成分的研究，还取得了其他有趣的发现，对于研究月球的火山历史很有帮助。可以预期，对这些岩石的研究将继续获得丰硕成果，而目前的研究结果只不过是冰山一角。科学家正在筛选这些月球样本，从中寻找关键线索，以破解更多的月球奥秘。例如，从嫦娥5 号样本中寻找来自比嫦娥5 号采样地点遥远得多的那些年轻陨击坑的月壤，由此确定这些月壤的年龄，以及这些不同陨击坑的物理特性。

在这项新研究中，中外科学家进行了良好合作。外国科学家评价说，负责对嫦娥5 号样本进行检测的北京实验室是全球最好的实验室之一，同时，中国对相关研究数据也无私地进行了的分享。

金星曾经有海洋？

金星的质量和大小都与地球差不多，这两颗行星的构成也都主要是岩石，而且两者都有水和大气层。但金星与地球的差异也很大：金星有浓密得让人窒息的二氧化碳大气、极端的表面温度和硫酸云，与地球生命所需的条件毫不兼容。然而，金星是不是一直都如此糟糕？

以往有研究指出，过去，金星可能存在海洋，因此那时的金星对生命是友善的。但事实是否如此？最近，一个科学团队专门对金星是否有过温和时期进行了调查，其调查结果并不乐观。

金星最近成为天体物理学家的重点研究对象。欧洲空间局和美国宇航局2021 年决定，未来10 年中将发射3 艘以上的金星探测器，以调查这颗距离太阳第二近的行星。这些探测器要回答的重要问题之一是：金星是否曾经有过海洋？而前述科学团队则试图用地球上的工具来回答这个问题。他们的研究方法是模拟地球和金星在刚开始演化时（即超过40 亿年前）的气候。当时的高温意味着，任何水分都应该会以极高压下的蒸汽形式存在。

采用复杂的三维大气模型（科学家在模拟地球现行气候和未来演化时采用的正是这种模型），该团队探索了地球和金星的大气层随着时间推移的演化情况，以及是否会在演化过程中形成海洋。模拟结果是：气候条件不允许蒸汽在金星大气层中凝结。也就是说，金星的气温从来就没有低到过足以让大气中的水分形成雨滴，并降落到金星表面的程度。或者说，水分一直都只是作为一种气体待在金星大气层中，金星上从来都没有海洋存在。该团队指出，他们做出如此推断的一个主要理由是，云层主要形成于金星的背阴面（即阳光照射不到的半面），但这些云层产生很强的温室效应，导致金星降温不可能像科学家之前推测的那么快。

该团队的模拟结果还表明，如果地球当初距离太阳再近一点，或者当时还年轻的太阳比今天的太阳更明亮，那么地球就很可能遭遇和金星一样的命运。该团队推测，年轻太阳的辐射实际上相对较弱，从而地球的降温程度足以让蒸汽凝结以形成海洋。长久以来，科学界有一种观点：如果年轻太阳发出的辐射比今天的太阳辐射弱得多，那么当初的地球就会是对生命不友好的巨大冰球，换句话说，更明亮的太阳对生命有利。但该团队认为，对非常炽热的年轻地球来说，当时不那么明亮的太阳反而为生命诞生提供了意想不到的契机。

该团队承认，他们的研究结论是基于理论模型做出的，因此不属于定论。他们期待未来的金星探测器证实或推翻他们的研究结论。

火星高地曾短暂存在水

科学家最近发现，火星上一个叫做阿拉伯高地的区域曾经短暂存在过水。

位于火星北纬地带的阿拉伯高地，由一位意大利天文学家在1879 年命名。这片古老的土地所占据的面积比欧洲大陆略大。该区域包括陨击坑、火山臼、峡谷和漂亮的条纹岩石，这些岩石带很像地球上的沉积岩。

科学家对这些火星岩石的成因很感兴趣，这是因为通过这些岩石能更好地了解40 亿～30亿年前火星表面的状况，尤其是当时火星的气候条件是否支持生命存在。而要想知道是否支持生命存在，就需要了解当时火星上有没有稳定的液态水、液态水存在的时间有多久、大气状况如何，以及火星地表温度怎样。

为了更好地了解这些火星岩石的成因，科学家关注的是热惯性（即改变一个物体温度的难易程度）。例如，松软的沙吸热和散热都很快，而夏天的岩石在入夜后很久仍可能是烫的。通过调查地表温度，科学家得以确定了阿拉伯高地岩石的物理特性，即那里的物质是否较松，或者正好相反。

虽然阿拉伯高地占火星表面积的比例不小，但此前没有人对那里的沉积岩进行过热惯性调查。在最新研究中，科学家利用了环绕火星的飞行器搭载的遥感设备。利用遥感数据，他们调查阿拉伯高地的热惯性、侵蚀迹象、陨击坑状况和当地存在哪些矿物质。根据调查结果，他们认为阿拉伯高地沉积岩的黏结力比之前认为的要低得多，因此该高地有可能在一段不长的时期中存在过水。

短暂有水的结论有可能令人失望，因为人们一般会认为，水越多、存在水的时间越长则越有利于生命存在。但对阿拉伯高地进行热惯性调查的科学家认为，他们的调查结论之所以重要，是因为这一结论引发了一连串的新问题：是什么条件让水在阿拉伯高地短暂存在过？火星上是否有过冰川，而冰川迅速融化是否造成洪水泛滥？火星上是否有地下水，而地下水是否会在短暂渗出地表后又回到地下？

科学家认为，就算今天的火星不存在液态水，过去的火星上也不存在生命，这类调查对于我们了解火星演化乃至其他行星类天体的演化来说也很重要。无论如何，火星探索现在已进入新的高潮。

可能已发现银河系外的行星

科学家日前宣布，可能已首次探查到一颗银河系外的行星凌日（即行星从恒星正面经过）的迹象。运用美国宇航局“钱德拉X 射线天文台”空间望远镜（简称钱德拉望远镜）取得的这一探测结论，为寻找在非常遥远距离外的行星开辟了道路。

通常所说的系外行星，一般指位于太阳系外的行星。而这颗疑似的系外行星位于螺旋星系梅西耶51。该星系因其独特的形状，也被称为涡状星系。

在发现这颗疑似行星之前，科学家发现的所有系外行星都位于银河系内，它们距离地球几乎都不到3 000 光年。而这颗疑似行星距离地球大约2 800 万光年，其距离之遥远可想而知。科学家说，要想发现其他星系中的行星，策略之一是在X 射线的波长范围内进行搜索。

当行星凌日时，行星会阻挡其母恒星的一部分星光，导致恒星亮度略降。利用地面和空间望远镜，科学家搜寻可见光和电磁辐射强度的下降，由此发现了数千颗系外行星。而在这项新研究中，科学家搜寻的是X 射线明亮双星所发出的X 射线的亮度下降。这类双星系统通常包含一颗中子星或一个黑洞，以及一颗伴随恒星（简称伴星）。如果伴星近距离环绕黑洞，那么黑洞会抽取伴星的气体。无论是中子星还是黑洞，靠近它们的物质都会变得超热，并且在X 射线波长“发光”。