|
我們的征途是星辰和大海，我們的夢想是整個太陽系。也許有一天，我們能夠前往太陽系所有的行星和衛(wèi)星去旅行。那么，在這些行星上，我們會看到怎樣的世界呢？最近，托美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的行星科學(xué)家Geronimo Villanueva的福，我們有了一個工具，可以模擬其他行星表面的環(huán)境，讓我們體驗(yàn)一把登陸其他行星的感受。最近一段時期，Villanueva一直在參與NASA可能會在不遠(yuǎn)的將來就展開的天王星探索項(xiàng)目，負(fù)責(zé)為該項(xiàng)目開發(fā)計算機(jī)建模工具。如果NASA真的發(fā)射探測器前往天王星，那么在它進(jìn)入天王星大氣層的時候，就會利用這個工具獲得光譜并進(jìn)行分析。在開發(fā)這個工具的時候，Villanueva突發(fā)奇想，于是創(chuàng)建了對包括天王星在內(nèi)的許多太陽系天體表面環(huán)境的日落模擬。在他最終合成的視頻開篇，Villaneuva首先以地球在晴朗、濃霧和陰暗天氣下的日落為對比，以幫助大家理解可能出現(xiàn)的色差。我們知道，一顆星球的天空是什么顏色，取決于它的大氣層由哪些物質(zhì)構(gòu)成。太陽光本身是白色的，但是在射到大氣層中后會被氣體分子所散射，最終傳播到地表就呈現(xiàn)出了不同的顏色。比如地球的天空，在瑞利散射的作用下，導(dǎo)致波長較短的藍(lán)色散射得更多，所以最終在我們的眼中呈現(xiàn)出了美麗的蔚藍(lán)色。天王星上的日落同樣呈現(xiàn)出濃郁的藍(lán)色，不過其根本原因和地球并不一樣。雖然這同樣來自于太陽光在大氣層中的散射結(jié)果，但是導(dǎo)致其呈現(xiàn)藍(lán)色的原因是大量的氫氣、氦氣以及甲烷。隨著太陽一點(diǎn)點(diǎn)靠近地平線并最終完全落下，明亮的藍(lán)色逐漸變得陰暗最終變?yōu)槿怠?/span>不過，在天王星上想實(shí)際看到這樣的日落也不是隨時隨地都能看見的。這是因?yàn)椋焱跣堑淖赞D(zhuǎn)軸和公轉(zhuǎn)軌道有98°的傾角，所以它幾乎是“躺著”自轉(zhuǎn)的。由于它公轉(zhuǎn)周期達(dá)到了84年，所以平均來說每一側(cè)的白天都要長達(dá)21年，這也是這一側(cè)的夏季。在這個時候，除非是赤道附近的區(qū)域，否則看不到日落。反之亦然，另一面在白天的時候，也是看不見日落的。只有在自轉(zhuǎn)軸不朝向太陽的時候，并且選擇合適的地點(diǎn)，才能看見天王星表面的日落。除了天王星之外，Villaneuva還模擬了其他天體。在金星的表面，日落就變成了朦朧的黃色。在太陽逐漸落下的過程中，天空的顏色也逐漸轉(zhuǎn)為深褐色。金星的日落之所以呈現(xiàn)出這樣的顏色，就在于金星的大氣層十分濃厚，太陽光非常難以穿透。金星表面大氣壓是地球的93倍，而且以二氧化碳為主，恐怖的溫室效應(yīng)使它的表面溫度甚至可以達(dá)到500攝氏度！在火星上，日落又呈現(xiàn)出了一種完全不同的顏色。在火星上的傍晚，天空會呈現(xiàn)出一種朦朧的灰褐色狀態(tài)，同時還會伴隨著明亮的光芒。如果你仔細(xì)看的話，還會發(fā)現(xiàn)太陽在落山之前竟然表現(xiàn)出微微的藍(lán)色。實(shí)際上，火星上的日落并不完全依賴于模擬，我們已經(jīng)多次見證了這樣的壯觀場面。當(dāng)人類的登陸器降落在它的表面時，這也就變成了可能。對于機(jī)遇號火星車和后來任務(wù)的新火星車來說，火星上的日落已經(jīng)習(xí)以為常了。2015年4月15日，好奇號火星車在火星的蓋爾撞擊坑（Gale）拍攝了一組日落的圖片。這張動圖包含了四張照片，都是利用火星車上Mastcam相機(jī)拍攝的，時間間隔為6分51秒。除此之外，這個模型還模擬了土衛(wèi)六的環(huán)境。土衛(wèi)六是科學(xué)家認(rèn)為最有希望孕育生命的天體之一，NASA也計劃在30年代發(fā)射探測器前去實(shí)地考察。同時，土衛(wèi)六也是唯一擁有完整大氣層的衛(wèi)星，因此Villanueva也對它表面的日落進(jìn)行了模擬。和金星一樣，即使是從太空中看，土衛(wèi)六也是橙黃色的。在地表看天空的時候，也會看到這樣的顏色。在太陽下落的過程中，天空逐漸轉(zhuǎn)為深褐色。這里的日落之所以會這樣，就在于土衛(wèi)六的大氣層中氮?dú)獾谋壤嫉搅?5%，比地球還高。除此之外，還有濃度相對較高的甲烷以及其他含碳的有機(jī)分子。（圖片說明：Villanueva模擬的土衛(wèi)六日落過程）與此同時，他們還模擬了系外行星TRAPPIST-1e的表面環(huán)境。這顆行星的宿主恒星TRAPPIST-1擁有7顆行星，是擁有系外行星最多的天體之一。最新研究表明，它這7顆行星中可能有3-4顆都處于宜居帶內(nèi)，TRAPPIST-1e就是其中之一。據(jù)介紹，Villaneuva和他的美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心同事們開發(fā)的這個軟件，是行星光譜發(fā)生器（Planetary Spectrum Generator）的一部分，目前已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布。對于天文學(xué)家們來說，他們可以通過將恒星的光通過行星、彗星、衛(wèi)星等天體的大氣層模式，分析其大氣層內(nèi)的物質(zhì)成分。而對于科學(xué)愛好者來說，可以反過來使用這個程序，通過天體的大氣成分來模擬表面的天空環(huán)境。這樣的模擬還是非常有趣的，也可以幫助科學(xué)家驗(yàn)證理論分析的正確性。如果我們成功印證了這些模擬的結(jié)果，那么就非常有理由說明推測出來的系外行星天空顏色有著非常高的準(zhǔn)確率。到那個時候，即使不前往系外行星，我們也能體驗(yàn)到登陸上去是什么樣的感受了。
|
