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當冥王星遠離太陽時，它正處於逐漸冷卻的軌道上。每 248 個地球年，這顆矮行星就會完成一個橢圓軌道，遠離我們的恆星，直到 2114 年才會回到原來的位置。自 1930 年被發現以來，這是冥王星第一次在太陽系中移動如此之遠，這可能導致其大氣層逐漸凍結。 行星科學研究所高級科學家阿曼達·西卡福斯（Amanda Sickafoose）領導的研究團隊詳細觀察了這段時期冥王星的大氣變化。研究表明，在這顆矮行星的大氣層中發現了崩潰的最初跡象。 在最近發表在《行星科學期刊》上的一篇文章中，Sickafoose 和他的團隊描述了 2017 年至 2023 年間冥王星大氣層的變化。研究表明，在 2015 年新視野號探測器通過後到 2021 年中期，這顆矮行星的大氣壓力保持穩定。然而，根據考慮霧霾大氣的模型，從 2021 年中期到 2023...
天文學領域的一項非凡發現，揭示了一顆具有與地球相似大氣層的系外行星，重新點燃了人們對太陽系外生命可能性的熱情。科學家證實，距離地球 49 光年的天體 LHS 1140 b 表現出有趣的大氣特徵。這顆行星繞著一顆紅矮星運行，紅矮星是一種恆星，雖然比太陽小得多、溫度低得多，但它構成了我們銀河系的絕大多數恆星。這些恆星的普遍存在和非凡的壽命，可以閃耀數萬億年，使它們成為行星系統形成和可持續發展的特別有希望的環境。這種長期的穩定性是一個關鍵因素，因為它為生命（如果存在的話）在像 LHS 1140 b 這樣的行星上出現和進化提供了更長的時間。 在如此距離的系外行星上識別具有潛在保護特徵的大氣層已經代表了一項非凡的技術壯舉，標誌著觀察和分析對宜居性至關重要的成分的能力取得了重大進步，例如可以保留熱量、調節溫度並保護表面免受有害輻射的氣態成分。觀察這些細節可以讓我們對其他世界可能普遍存在的情況有一個有趣的了解。 LHS 1140 b 的新研究為我們了解這顆行星增添了重要元素。最近的分析表明，其大氣中存在氦氣，這種成分雖然與支持生命沒有直接關係，但對於理解系外行星的演化和結構至關重要。 LHS 1140 b 是一個國際研究小組於 2017 年發現的，此前被認為是第一顆位於所謂宜居帶內的岩石行星。它的主要相關性來自於這個特權位置，即軌道區域，該區域的溫度條件有利於表面液態水的存在。...
火星曾經是一顆有可能孕育生命的行星，現在卻變成了一片冰冷、稀薄的沙漠。這種轉變的關鍵在於它遙遠的過去，當時它擁有強大的磁場，能夠保護其大氣層免受太陽風的影響，就像今天的地球一樣。然而，這種磁屏蔽的減弱和隨後的崩潰引發了其稠密大氣和表面海洋的喪失，最終形成了我們今天觀察到的乾旱景觀。 火星上古代磁場的痕跡 火星上磁場的存在，在最初的一百萬年裡，清楚地印在了地球上最古老的岩石上。位於南部地區的高地有一個強烈磁化的地殼，這是一種化石記錄，是熔岩材料在全球磁場存在下冷卻時形成的。這種現象表明，原始火星擁有一個內部發電機，一個導電且脈動的核心，負責產生這種保護性磁場。 火星磁盾是如何消失的 活躍的磁場會產生磁層，這是一種重要的保護屏障，可以在太陽風到達大氣層上層之前使太陽風偏轉。透過分析古代撞擊盆地以確定哪些撞擊盆地保持磁化，哪些不保持磁化，科學家估計火星發電機在大約四十億年前停止了活動。由於這事件，地球的磁屏蔽根本不復存在。 火星發電機強度的喪失與小行星內部的逐漸冷卻有關，這減少了維持磁場所需的攪拌。一旦全球磁場消失，大氣層和太陽風（從太陽發出的持續的帶電粒子流）之間就不再有任何保護。 如果沒有磁力保護，太陽風可能會直接撞擊火星的高層大氣，將其分子一點一點地撕裂到太空中。相較之下，地球仍然有一個活躍的核心來維持其磁屏蔽，這是保護其大氣層的關鍵因素。反過來，火星在形成的早期階段就失去了這種重要的防禦能力。 MAVEN 探測器和大氣損失的證據 證實太陽風是火星大氣侵蝕的原因，這不僅是一個看似合理的理論，也是一個可行的理論。直接觀察到該過程。 NASA 的 MAVEN 探測器專門用於測量火星上的大氣損失率。他們的數據顯示，這顆行星仍然以大約每秒一百克的速度向太空排放氣體。此外，MAVEN 的訊息表明，在遙遠的過去，當太陽是一顆更活躍和暴力的恆星時，損失率會明顯更高，可能高出數百倍。因此，大氣侵蝕機制得到了證實和監測。 火星大氣層緩慢而漸進的轉變 然而，在描述這種轉變的速度時要謹慎，這一點至關重要。火星大氣層和海洋在「地質短暫時期」消失的想法可能會錯誤地暗示一場突然的災難。事實上，損失發生了數億到數十億年，代表著緩慢、逐漸的流失，而不是突然的崩潰。 「簡短」一詞僅適用於地質學家使用的時間尺度，他們以數十億年為單位測量週期；從人類的角度來看，這是一個難以想像的緩慢過程。 此外，磁場並不是解釋這種變化的唯一因素。火星是一顆較小的行星，因此重力較弱，這使得氣體更容易逃脫。地球上的大部分水並沒有流失到太空中，而是保留在地下並融入地殼中的礦物質中，在那裡仍然可以找到痕跡。同樣，大部分二氧化碳被封存在岩層中。儘管發電機的崩潰是一個重要的觸發因素和決定性的轉折點，但它與其他幾個過程一起發揮作用，而不是作為耗盡地球的孤立開關。 紅色星球：從水世界到冰冷沙漠 火星的轉變之所以如此迷人，同時又令人憂鬱，是因為人們對這顆行星在初始階段的看法。在炎熱潮濕的年輕時期，火星有較稠密的大氣層，表面有河流、湖泊，可能還有永久的海洋。原則上，這種環境是可以支持生命存在的。 目前還不確定火星上是否真的有生命存在。探索機器人在古代火星岩石中發現了古代宜居環境和複雜有機分子的證據，但沒有證實生命本身的痕跡。隨著火星大氣層變得稀薄、行星變冷，液態水在其表面不再可持續，火星陷入了我們今天所知的寒冷、乾燥、幾乎沒有空氣的狀態。...
地球大氣中儲存的水總量只佔全球水文循環的一小部分。如果空氣中存在的所有濕氣、雲層和水蒸氣同時沉澱到地球表面，結果將形成一層厚度僅為 2.5 公分的均勻層。這個數量大約相當於12,900立方公里的水。這個數字與浩瀚的海洋和極地冰蓋形成鮮明對比。然而，這個懸浮水庫的動態運作速度正在加快。 該庫存的更新持續且快速。水分子平均懸浮在空氣中九到十天，然後以雨、冰雹或雪的形式返回地面。水文循環每年透過蒸發和降水過程輸送超過50萬立方公里的水。這種強烈的循環導致大氣成分在每個年度循環中循環利用近 40 次。強風將海洋產生的濕氣直接輸送到大陸。 熱動力學和全球氣候調節 大氣中的水是地球氣候環流的主要驅動力。蒸發過程吸收地球表面和海洋的潛熱。當蒸汽變成雲和降水時，儲存的能量隨後在凝結過程中釋放。這種熱傳遞直接影響風暴系統的形成。該機制還將熱量從日照更強烈的熱帶地區輸送到緯度更高、更冷的地區。 如果沒有這種能量分佈動態，赤道和兩極之間的溫差將會更加極端。大氣中的水含量幾乎全部集中在對流層，也就是地球大氣層的最低層。空氣保留水蒸氣的能力嚴格取決於當地的溫度。赤道和熱帶地區是水分濃度最高的地區。沙漠和極地地區空氣中該元素的含量最低。 水蒸氣分佈的變化決定了全球不同地區觀察到的氣候模式。氣像模型追蹤這些潮濕物質的運動，以預測乾旱或極端降雨量。海洋表面溫度與大氣之間的相互作用決定了每日蒸發的強度。這種連續的水流保證了常年河川的維護和多個流域地下含水層的補給。地球的熱平衡取決於這種自然機制。 與其他陸地油藏體積比較 懸浮水和地表儲存水之間的差異凸顯了水文循環的效率。海洋擁有地球上絕大多數的水資源。如果海洋體積均勻分佈在地球大小的完美球體上，它將形成約 2.8 公里深的層。另一方面，大氣中的水只佔地球總量的 0.001%。這一小比例的流動性保證了向大陸地區的持續分佈。 地表淡水儲量也遠超過大氣容量。冰川、終年積雪、湖泊、河流和地下水累積了大量的水資源。蒸發的動力學去除了這些大水體中的一小部分來供應空氣。降水將資源返回到通常遠離原點的地區。該系統的工作原理就像一個不間斷的全球輸送泵。 海洋蘊藏著地球上約 97% 的可用水。 冰川和含水層中的淡水儲量超過大氣容量數千倍。 全球年平均降水量達990毫米，地區間差異極大。 水在大氣中的停留時間不超過十天。...
詹姆斯韋伯太空望遠鏡對中等溫度的系外行星進行了有史以來最詳細的大氣研究之一。分析揭示了一個不尋常的世界，TOI-199 b，它為科學家了解行星演化提供了重要數據。這顆系外行星雖然不適合居住，而且成分與地球不同，但按照迄今為止研究的氣態巨行星的標準，其相對溫和的溫度引起了人們的關注。 研究人員強調了 TOI-199 b 的中間熱條件的重要性，這種模式在已分析大氣的系外行星中很少觀察到。大多數具有詳細大氣層的世界都屬於極端環境，被歸類為極熱或極冷。這顆溫帶系外行星的發現和研究為氣態巨行星大氣化學演化的研究開闢了新的前沿。 TOI-199 b：具有中間條件的系外行星 系外行星 TOI-199 b 因其與其他觀測到的氣態巨行星不同的獨特特徵而在天文學研究中脫穎而出。它適中的溫度為測試行星形成和演化模型提供了一個天然實驗室。儘管與其他系外行星相比，該環境被描述為“溫和”，但仍然與已知的地球生命不相容。 這顆行星的主要特徵包括： 大小與土星大致相似。 距離地球超過330光年。 圍繞 G 型恆星運行。 軌道周期接近100天。 平衡溫度估計約 350 K，約...
研究人員利用詹姆斯韋伯太空望遠鏡的數據觀察了系外行星上的雲循環。這項研究發表在 5 月 21 日的《科學》雜誌上，分析了位於 Microscopium 星座中距地球約 700 光年的 WASP-94A b 行星，並揭示了其大氣層在白天和夜間如何發生巨大變化。 觀察顯示地球兩側存在驚人的二分法。矽酸鎂雲（岩石中發現的礦物化合物）在早晨形成，但在黃昏時完全消失，此時溫度超過攝氏 1,000 度。 在氣態巨行星中發現大氣循環 WASP-94A b 由於其尺寸和高溫而被歸類為「熱木星」。這些行星的軌道距離它們的恆星非常近——比水星到太陽的距離還要近——使它們成為研究極端大氣中雲動力學的理想實驗室。 研究人員利用 JWST 追蹤了這顆行星從其恆星前方經過的情況。望遠鏡可以在凌日過程中分別觀察行星的兩個邊緣：空氣離開夜晚一側流向照明一側（黎明）的區域和相反的區域，氣流從白天流向夜晚（黃昏）。...
天文學家在海王星之外的圍繞太陽運行的冰冷物體周圍發現了稀薄的大氣層。該天體編目號為(612533) 2002 XV93，估計直徑約500公里。這次探測是透過恆星掩星期間的觀測進行的。這項發現於本週一發表在《自然天文學》雜誌。 該物體位於柯伊伯帶，這是一個遠離太陽的冰體區域。它的大氣層比地球的大氣層稀薄500萬到1000萬倍。它也比冥王星稀有 50 到 100 倍。科學家估計這些氣體可能包括甲烷、氮氣或一氧化碳。 物體軌道的距離與冥王星相似 (612533) 2002 XV93 繞太陽一圈，歷時 247 年。在觀測時，它距離太陽約 55 億公里，即 37 個天文單位。平均距離為 39.6 天文單位，最近點為 34.6...
天文學家在海王星軌道之外的一個圍繞太陽運行的小冰天體周圍發現了稀薄的大氣層。該天體名為(612533)2002 XV93，半徑約250公里，位於柯伊伯帶，距離地球近60億公里。這項發現於本週一（4）發表在《自然天文學》雜誌上，挑戰了哪些天體可以維持穩定大氣層的既定概念。 迄今為止，在海王星外天體中，只有冥王星擁有確認的大氣層。先前在鬩神星、鳥神星和類星體等較大矮行星上探測大氣層的嘗試並未取得類似的結果。 透過恆星掩星觀測可以識別 日本國家天文台天文學家有鬆幸領導的研究小組使用了一種稱為恆星掩星的精確方法。在這種技術中，物體經過從地球上看到的一顆恆星的前面並暫時阻擋其光線。分析這種亮度如何隨著時間的推移而減少，使我們能夠識別天體的特徵，包括大小、形狀和周圍物質的存在。事實證明，這種方法對於確認大氣層的存在具有決定性作用。 此次觀察於 2024 年 1 月 10 日從日本的三個戰略地點進行： 光的漸變模式揭示了氣體的存在 沒有大氣層的物體表現出一種特徵模式：恆星的光在隱藏時突然消失。 (612533) 2002 XV93 的表現完全不同。在整個掩星過程中，光線逐漸變暗，這項特徵顯示物體周圍存在著一層薄薄的氣體。這種氣體在完全阻擋之前會稍微彎曲光線，產生觀察到的效果。 收集的數據顯示大氣壓力在 100 到 200...
維也納大學的一項研究提供了有關大氣中微塑膠存在的新數據。研究人員將數千個全球測量結果與電腦模型模擬進行了比較。研究表明，陸地來源的顆粒物排放量是海洋排放量的20倍以上。這項發現挑戰了先前對海洋的重視程度的估計。這篇文章發表在《自然》雜誌。 科學家收集了在地球不同地區進行的 2,782 項大氣微塑膠的單獨測量結果。然後，他們將這些數字與包含三組不同排放估算的交通模型的結果進行交叉引用。模型預測的濃度和沈積物遠高於實際觀察到的濃度和沈積物。在某些情況下，差異達到幾個數量級。 測量值和模型之間的比較揭示了差異 陸地上測得的中位數濃度為每立方公尺 0.08 個顆粒物，海洋上測得的中位數濃度為每立方公尺 0.003 個顆粒物。這一27倍的差異已經顯示陸地排放量需要調整。研究人員分別針對陸地和海洋來源重新校準了模型。該過程減少了總體排放量估算。即便如此，地球仍然是粒子數量的主要來源。 調整後的地面排放量約為每年 6.1 x 10^17 顆粒。海洋中的顆粒每年約有 2.6 x 10^16 顆粒。計算考慮了 5 至 100...
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