【天文宇宙】行星的形成过程决定了它们是否包含对孕育生命至关重要的元素；SpaceX将萤火虫宇航公司的...

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1. 行星的形成过程决定了它们是否包含对孕育生命至关重要的元素

2. NASA点燃巨大的RS-25火箭发动机 为未来的Artemis登月任务进行测试

3. ULA正准备首次向其火神（Vulcan）火箭装载燃料

4. SpaceX被选中将萤火虫宇航公司的“蓝色幽灵”着陆器送上月球

5. KiNET-X实验：NASA发射火箭寻找来自极光的答案

6. 研究被烤焦的陨石可获得有关行星大气的线索

7. 欧洲研究团队开发出可提前2年预测太阳射电活动的RESONANCE软件

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行星的形成过程决定了它们是否包含对孕育生命至关重要的元素

莱斯大学的科学家将地球的氮归因于月球到火星大小的天体的快速生长。一个特定星球上的生命前景不仅取决于它在哪里形成，还取决于如何形成。像地球这样在太阳系'宜居区域'内运行的行星，具有支持液态水和丰富大气的条件，更有可能孕育生命。

根据莱斯大学科学家的研究，如果原料物质在分离成核心-地幔-地壳-大气层之前迅速成长到月球和火星大小的行星胚胎周围，就可以形成含氮的类地行星。如果金属-硅酸盐分化的速度比行星胚胎大小的物体的生长速度快，那么固体储层就不能保留很多氮，从这种原料中生长出来的行星就会变得极其贫氮。

事实证明，该行星是如何形成的也决定了它是否捕获和保留了某些挥发性元素和化合物，包括氮、碳和水，这些元素和化合物产生了生命。

在《自然-地球科学》上发表的一项研究中，莱斯大学的研究生和主要作者Damanveer Grewal和Rajdeep Dasgupta教授阐明，物质加入原行星的时间和原行星分离成不同层次的时间，包括金属核心、硅酸盐地幔外壳和大气包层，在一个称为行星分化的过程中，这其间的竞争决定岩质行星保留哪些挥发性元素至关重要。

莱斯大学地球化学家分析了共存金属和硅酸盐的实验样本，以了解当它们被置于类似于分化的原行星所经历的压力和温度下时，将如何发生化学作用。他们以氮为代表，推测一个星球如何聚集在一起对它是否捕获和保留对生命至关重要的挥发性元素有影响

研究人员用氮气作为挥发性物质的代理，表明大部分氮气在分化过程中逃到原行星的大气中。这些氮随后随着原行星的冷却或在其成长的下一阶段与其他原行星或宇宙体的碰撞而流失到太空中。

这个过程耗尽了岩质行星大气层和地幔中的氮，但是如果金属核心保留了足够的氮，那么在类地行星的形成过程中，它仍然可能是氮的重要来源。

莱斯大学的高压实验室捕捉到原行星分化的行动，以显示氮对金属核心的亲和力。通过将含氮金属和硅酸盐粉末的混合物置于近3万倍的大气压力下，并将它们加热到超过其熔点，来模拟高压-温度条件。嵌入回收样品的硅酸盐玻璃中的小金属块是原行星核心和地幔的各自类似物。

利用这一实验数据，研究人员建立了热力学关系模型，以显示氮气如何在大气、熔融硅酸盐和核心之间分配。从而计算出氮气如何通过时间在原行星体的不同储层之间分离，最终建立一个像地球这样的宜居行星。

莱斯大学研究生Damanveer Grewal（左）和地球化学家Rajdeep Dasgupta在实验室里讨论他们的实验，他们在实验室里压缩复杂的元素混合物以模拟原行星和行星深处的条件。在一项新的研究中，他们确定一个行星如何聚集在一起对它是否捕获和保留生命所必需的挥发性元素，包括氮、碳和水有影响。

他们的理论表明，地球的原料材料在完成分化为熟悉的金属-硅-气体水汽排列的过程之前，迅速增长到月亮和火星大小的行星胚胎周围。

一般来说，他们估计这些胚胎在太阳系开始后的1-2百万年内形成，远远早于它们完全分化的时间。如果分化的速度比这些胚胎的增殖速度快，那么由它们形成的岩质行星就不可能增殖出足够的氮，以及可能的其他挥发性物质，这对于发展支持生命的条件至关重要。通过行星胚胎形成地球大小的行星，这将是一个巨大的挑战。

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NASA点燃巨大的RS-25火箭发动机 为未来的Artemis登月任务进行测试

美国国家航空航天局（NASA）于5月20日进行了今年的第四次RS-25单引擎热火测试，这是一个由七部分组成的测试系列的继续，以支持该机构的太空发射系统（SLS）火箭在未来登月任务中的引擎开发和生产。该发动机在圣路易斯湾附近的斯坦尼斯航天中心的A-1试验台上点火超过8分钟（500秒），与RS-25发动机发射SLS火箭所需的时间相同。

该系列测试旨在为SLS发动机的主承包商Aerojet Rocketdyne公司提供有价值的数据，因为它开始生产新的发动机供前四次SLS飞行后使用。四台RS-25发动机连同一对固体火箭助推器将帮助SLS在发射时提供动力。随着火箭前四次飞往月球的Artemis计划任务的发动机测试已经完成，任务实施方现在专注于收集数据，以展示和验证各种发动机的能力，同时降低操作风险。

在5月20日的测试中，团队以其原始功率水平的111%测试发动机，并持续了一定的时间，这与RS-25发动机在发射过程中需要运行的水平相同。SLS是美国宇航局有史以来最强大的火箭，也是唯一能够在一次任务中把猎户座飞船、宇航员和物资同时送往月球的火箭。

作为Artemis计划的一部分，NASA将让第一位女性和第一位有色人种登陆月球，并建立可持续探索的条件，为火星任务做准备。SLS和NASA的猎户座飞船，以及商业载人着陆系统和绕月轨道上的Gateway前哨是NASA进行深空探索的骨干力量。斯坦尼斯的RS-25测试是由NASA、Aerojet Rocketdyne和Syncom Space Services运营商组成的联合团队担纲，Syncom空间服务公司是斯坦尼斯设施和运营的主要承包商。

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ULA正准备首次向其火神（Vulcan）火箭装载燃料

ULA（联合发射联盟）的目标是在未来几周内开始在其大型火神火箭上装载低温燃料，该火箭使用低温甲烷和液氧作为推进剂。本次测试过程对于在未来几年将共享同一发射场的阿特拉斯5号火箭的飞行之间开发下一代火箭至关重要。目前，ULA使用的是卡纳维拉尔角空军基地的41号平台。

ULA的主要火箭目前是Atlas 5，该火箭已完全投入使用。火神半人马座（Vulcan Centaur）火箭威力更大，使用由亚马逊创始人杰夫·贝索斯拥有的蓝色起源公司提供的四组BE-4一级发动机。ULA预计，第一枚Vulcan火箭将在2021年底前准备好发射。这个时间框架是由ULA首席运营官约翰·埃尔本在五月初给出的。

然而，美国空军空间和导弹系统中心发射企业部主任罗伯特·邦乔维上校本周表示，第一枚火神火箭的发射可能发生在今年年底或2022年初。火神号是航天部队的一个重要火箭，因为它将是ULA火箭的最大客户。

目前，火神号在为美国军方处理首次任务之前，将进行一对认证飞行过程。该任务被称为USSF-106，目前计划于2023年初发射。在火神号准备就绪之前，美国军方将继续使用Atlas 5，计划在下周二进行发射，并搭载一颗军用卫星。

Atlas 5将测试RL10末级发动机的升级版，该发动机将用于火箭的半人马座末级。另一次发射定于6月进行，Atlas 5使用的载荷护罩与美国建造的火神火箭上使用的类似。

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SpaceX被选中将萤火虫宇航公司的“蓝色幽灵”着陆器送上月球

今年2月，美国宇航局授予萤火虫宇航公司9330万美元的资金，用于开发月球任务技术。该资金的一部分是将登陆器放在月球上，萤火虫公司宣布，它已选择SpaceX为NASA发射第一个登陆器任务。这份新合同又让SpaceX大出风头，因为它俨然已是将空间任务装置送入太空的首选。

SpaceX将使用其猎鹰9号在2023年发射萤火虫蓝色幽灵月球着陆器，该任务将令着陆器被放置在月球近侧Mare Crisium的月球表面。根据萤火虫公司在2月赢得的合同，该着陆器上将有10个来自NASA商业月球载荷服务项目的货物，额外的载荷也将搭载在航天器上。

萤火虫宇航公司不需要SpaceX或其他公司在未来的某个时候将其有效载荷送入轨道。该公司目前正在开发其名为Alpha的运载火箭，首次发射预计将在未来几周进行。然而，即使Alpha已经准备好为月球任务进行常规飞行，Alpha也没有强大到足以将蓝色幽灵送上月球。

谢·费林是萤火虫公司负责航天器的高级副总裁，他在一份声明中说，猎鹰9号运载火箭具有允许使用最少的蓝色幽灵推进资源进行月球过境的性能要求。选择SpaceX的猎鹰9号将使着陆器能够向月球表面运送超过150公斤的载荷。

萤火虫公司目前正在德克萨斯州布里格的一个试验场模拟的月球景观上测试着陆器的视觉导航系统。着陆器本身的扫尾工作也在进行中，随着SpaceX赢得这份合同，它现在为NASA发射了六个商业月球载荷服务任务中的五个。

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KiNET-X实验：NASA发射火箭寻找来自极光的答案

美国宇航局周日从东海岸的一个航天设施中发射了其最大的探空火箭之一，这是一项由阿拉斯加大学费尔班克斯地球物理研究所空间物理学教授领导的实验。东部时间晚上8点44分，携带主要研究人员Peter Delamere的KiNET-X实验的四级Black Brant XII火箭从美国宇航局位于弗吉尼亚的Wallops飞行设施升空。

火箭发射到东海岸百慕大附近的大西洋上空，以弧线形式飞入电离层。该实验旨在了解像太阳风这样的大质量等离子体如何在粒子水平上与例如地球空间环境的等离子体进行互动。

太阳风和行星的磁层之间的相互作用以极光的形式出现，无论是在地球上还是在另一个有磁场和大量大气的行星上。物理学家长期以来一直试图了解这种互动是如何进行的。

火箭升空后会在指定区域释放两罐钡热剂，然后将其引爆--一罐在大约249英里高处，一罐在90秒后的下行轨道上，大约186英里，在北大西洋的百慕大附近。爆炸产生了紫色和绿色的云。

钡从罐子里散开，在阳光的照射下会变成等离子体。钡等离子体云，产生了自己的电磁场和波，然后与电离层的现有等离子体相互作用。该实验的科学小组已经开始分析来自这种互动的数据。

这次发射是在10天发射窗口的最后一天进行的。据美国宇航局称，之前的几天一直受到美国宇航局沃勒普斯飞行设施和百慕大恶劣天气的困扰，在高海拔地区出现了不可接受的大风，并发生了火箭 '在发射准备期间与一个发射器支架接触'的事件。

该实验包括其他三位地球物理研究所的空间和等离子体科学家。项目共同研究者、地球物理研究所研究副教授唐·汉普顿在百慕大进行地面观测；地球物理研究所研究人员、空间物理学教授马克·康德和等离子体物理学荣誉教授安东尼斯·奥托在费尔班克斯监测该实验。

该实验还包括来自达特茅斯大学、新罕布什尔大学、克莱姆森大学、马里兰大学和美国航空航天局戈达德太空飞行中心的研究人员和设备。

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研究被烤焦的陨石可获得有关行星大气的线索

在高温炉中加热的陨石样本所释放的气体可以告诉科学家关于岩质系外行星大气的初始构成。在对类似地球的岩石行星的初始大气层进行的一项新的实验室调查中，加州大学圣克鲁斯分校的研究人员在一个高温炉中加热原始的陨石样本，并分析了所释放的气体。

他们的结果发表在4月15日的《自然-天文学》上，表明地球行星的初始大气层可能与行星大气层理论模型中使用的许多常见假设有很大差异。

第一作者、加州大学圣克鲁斯分校天文学和天体物理学研究生麦琪·汤普森说：'当我们开始能够用新的望远镜和先进的仪器观测系外行星大气时，这些信息将非常重要。'

岩质行星的早期大气层被认为主要是由行星表面释放的气体形成的，这是行星构件吸积过程中的强烈加热和后来行星发展早期的火山活动的结果。

'当行星的构件聚集在一起时，材料被加热并产生气体，如果行星足够大，这些气体将被保留为大气层，'共同作者、加州大学圣克鲁兹分校地球和行星科学助理教授Myriam Telus解释说。'我们正试图在实验室中模拟一个行星大气层形成时的这个非常早期的过程，这样我们就可以对这个故事进行一些实验性的约束。'

研究人员分析了三块被称为CM型碳质软玉石的陨石，它们的成分被认为代表了太阳和行星形成的材料

'这些陨石是形成我们太阳系中的行星的构件的剩余材料，'汤普森说。'软石与其他类型的陨石不同，因为它们没有热到融化，所以它们保留了一些更原始的成分，可以告诉我们行星形成前后太阳系的组成。'

与物理系的材料科学家合作，研究人员建立了一个连接到质谱仪和真空系统的熔炉。当陨石样品被加热到1200摄氏度时，该系统分析了样品中矿物产生的挥发性气体。水蒸气是最主要的气体，还有大量的一氧化碳和二氧化碳，以及少量的氢气和硫化氢气体也被释放出来。行星大气的模型通常假设太阳丰度--即与太阳相似的成分，因此以氢和氦为主。

其他研究人员已经用陨石做了加热实验，但那些研究是出于其他目的，并使用了不同的方法。很多人对陨石进入地球大气层时会发生什么感兴趣，所以那些研究并不是在这个框架下进行的，而是为了了解放气情况。

这项研究分析的三颗陨石是1969年落在澳大利亚的默奇森软石；2013年在西撒哈拉收集的Jbilet Winselwan；以及2019年落在哥斯达黎加的Aguas Zarcas。

使用来自太阳系的陨石来了解其他恒星周围的系外行星似乎很武断，但是对其他恒星的研究发现，这种类型的材料实际上在其他恒星周围相当常见。

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欧洲研究团队开发出可提前2年预测太阳射电活动的RESONANCE软件

来自斯科尔科沃科学技术学院（Skoltech）、格拉茨大学、奥地利坎泽尔霍河天文台、以及欧洲航天局空间运行中心的研究人员们，刚刚开发出了一套名为 RESONANCE 的软件方案。其特点是能够提前 1~24 个月预测太阳射电活动的通量，从而改善在轨卫星的运行要求、重入大气服务、空间碎片演化的建模、以及采取机动规避碰撞等工作。

太阳动力天文台（SDO）拍摄的太阳磁环清晰图像（来自：NASA）

自 1957 年发射地球上第一课人造卫星以来，目前已有超过 41500 吨的人造物体在绕太阳、地球和其它行星体的轨道上运行。

自那时起，大多数物体（如火箭弹和大块空间碎片），经常以不受控制的方式重入地球大气层，但这也对人员和基础设施构成了潜在风险。

想要准确预测重入的时间和地点，显然是一项艰巨的任务。因为研究人员必须准确知晓地球高层大气的密度，但它又很容易受到难以捉摸的太阳活动的影响。

某些情况下，地球大气会被加热得较为膨胀。然后在大气阻力效应的作用下，在轨卫星可能逐渐难以支撑并落回地球。

此外还有诸多极其细小且凌乱的空间碎片，如果航天器意外改变轨道，也很可能被其高速击中而损毁。

印尼地区发现的一个重返地球的空间物体，球体直径约 50 厘米、重 7.4 公斤（来自：ESA）

好消息是，由斯科尔科沃科学技术学院（Skoltech）教授 Tatiana Podladchikova 带领的一支国际科学家团队，已经开发出了一套名叫《由计算机辅助估算的太阳辐射在线分析》的工具软件（简称 RESONANCE）。

通过该方法，研究人员能够提前 1~24 个月预测每小时平均波长 F10.7 和 F30 厘米的太阳射电通量的密度。因为受紫外辐射影响，地球的高层大气会被加热。

结合基于物理学的最新建模和先进的数据同化方法，F10.7 和 F30 预报数据能够作为重入预测工具的太阳信息输入，以进一步评估物体重入地球大气层的时间。

11 年太阳周期 / 充入大气的空间碎片对象数量

目前正在攻读博士学位、且在鲁汶天主教大学（KU Leuven）的数学等离子天体物理中心进行研究的 Skoltech 理科硕士毕业生 Elena Petrova 表示：

我们系统地评估了 RESONANCE 在针对过去的 ESA 重入活动的 602 次有效载荷与火箭弹记录，以及从 2006~2019 这 11 年太阳活动周期内重入地球大气的 2344 个太空碎片。

测试表明，由 RESONANCE 获得的预测结果，总体上也可用于改善再入活动的预测，因此我们推荐将它用于再入活动和其它空间气候应用的新服务。

Europe's Space Freighter ATV Jules Verne Burning Up Over the Pacific Ocean

这项受人关注的研究结果，已经发表在近日更新的《天体物理学杂志》增刊系列中，原标题为《The American Astronomical Society, find out more》。

目前该研究团队正准备将 RESONANCE 投入实际运营，并将之作为一项新的太空气象服务的一部分，以持续不断地预测太阳射电活动的通量。

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/abef6d