據(jù)NASA官網(wǎng)報(bào)道，美國國家航空航天局（NASA）下一代旗艦項(xiàng)目、詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡確定了新的科研目標(biāo)，那就是尋找宇宙中的水資源。
眾所周知，水是生命之源，但宇宙中的水該如何產(chǎn)生呢？ 水（H2O）的生成不僅需要?dú)錃夂脱鯕獾幕旌?，而且需要具有特殊條件的寒冷分子云，其中的塵埃屏蔽了破壞性紫外線并有助于化學(xué)反應(yīng)。NASA的詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)這些宇宙中可能的“水源地”進(jìn)行了觀測(cè)，以獲得關(guān)于水和其他宜居行星關(guān)鍵要素的起源和演變的新見解。
分子云（molecular cloud）是星際云的一種，主要由塵埃組成的，其密度和大小允許分子的形成。分子云擁有宇宙中大部分的水分子，并為新生恒星及其行星的誕生提供搖籃。
在這些云層中的微小塵埃顆粒表面，氫與氧原子相連形成水，碳與氫結(jié)合生成甲烷，氮與氫結(jié)合產(chǎn)生氨。所有這些分子都附著在塵埃的表面，積累了長(zhǎng)達(dá)數(shù)百萬年的冰層。最終大量的“雪花”被新生的行星裹挾，為我們所知的生命提供所必需的材料?！叭绻覀兡軌蚶斫夥肿釉浦羞@些冰的化學(xué)復(fù)雜性，以及它們?cè)诤阈羌捌湫行切纬蛇^程中如何演化，那么我們就可以評(píng)估每個(gè)恒星系統(tǒng)中是否存在生命誕生的要素?！?阿姆斯特丹大學(xué)的宇宙冰研究項(xiàng)目首席研究員Melissa McClure表示。
為了深入了解這些過程，韋伯望遠(yuǎn)鏡所進(jìn)行的科學(xué)項(xiàng)目將通過觀測(cè)恒星誕生附近的區(qū)域，以確定哪里存在冰。
金色的鏡子如同一朵盛放的向日葵?？茖W(xué)家不久便將用它來探索宇宙中最黑暗的角落、搜尋地外生命。
空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所（STScI）的Klaus Pontoppidan表示：“我們的計(jì)劃，不僅包括使用韋伯望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)這些區(qū)域，還要學(xué)習(xí)如何最高效地使用韋伯望遠(yuǎn)鏡來研究宇宙冰?！?/p>
作為McClure項(xiàng)目的成員，他們將利用韋伯望遠(yuǎn)鏡的高分辨率光譜儀測(cè)量冰的波長(zhǎng)，并獲得最靈敏和精確的觀測(cè)結(jié)果。
韋伯望遠(yuǎn)鏡的光譜儀NIRSpec和MIRI將提供比已服役的近中紅外波長(zhǎng)的太空望遠(yuǎn)鏡高出5倍的精度。
該望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃于2018年10月發(fā)射。它的金色鏡子共由18塊鏡面構(gòu)成，將用來捕捉135億年前形成的第一批星系發(fā)出的紅外光。
新生星球和彗星的搖籃
由McClure項(xiàng)目的聯(lián)合首席研究員Adwin Boogert和Harold Linnartz所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)了Chamaeleon復(fù)合體。Chamaeleon復(fù)合體位于南天空中的一個(gè)可見的恒星形成區(qū)域，距離地球約500光年，包含數(shù)百個(gè)恒星系，其中最古老的約有100萬年歷史。Pontoppidan說：“這個(gè)地區(qū)有我們正在尋找的一切?！?/p>
這個(gè)來自韋伯望遠(yuǎn)鏡的模擬光譜，展示了在鷹形星云（背景）等恒星形成區(qū)域中檢測(cè)到的分子種類
該團(tuán)隊(duì)將使用韋伯望遠(yuǎn)鏡的高精度紅外探測(cè)器來觀察分子云背后的恒星。由于那些背景恒星的微弱光線穿過云層，云層中的冰將吸收一些光線。通過觀測(cè)遍布天空的許多背景恒星光線，天文學(xué)家可以確定分子云中冰分布的范圍，并找到不同冰形成的位置。他們還將針對(duì)云中的個(gè)別恒星，來研究紫外光線是如何在分子云中促進(jìn)更復(fù)雜分子的合成。
天文學(xué)家還將研究行星的誕生地點(diǎn)，包括圍繞著新形成恒星，被稱為原始行星搖籃的氣體和塵埃盤。他們將能夠測(cè)量新生恒星近50億英里范圍內(nèi)的冰儲(chǔ)量和相對(duì)豐度，這可以讓我們對(duì)太陽系中冥王星的軌道距離有更深層次的認(rèn)識(shí)。
“彗星被形容為雪花飛散的冰球。地球海洋中有一些水可能是受由太陽系中早期彗星的傳播而產(chǎn)生的。我們將觀察彗星圍繞其他恒星形成的地方來驗(yàn)證這一猜測(cè)。“Pontoppidan解釋說。
據(jù)悉，詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡比哈勃望遠(yuǎn)鏡功能強(qiáng)大100倍，面積大三倍，因此有“超級(jí)哈勃望遠(yuǎn)鏡”之稱。
實(shí)驗(yàn)室測(cè)試
為了理解韋伯望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果，科學(xué)家在地球的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證。韋伯的光譜儀將入射的紅外光映射到光譜中。而不同的分子會(huì)吸收某些波長(zhǎng)或顏色的光線，導(dǎo)致出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的黑色光譜線。實(shí)驗(yàn)室可以借此來創(chuàng)建分子“指紋”的數(shù)據(jù)庫。當(dāng)天文學(xué)家從韋伯望遠(yuǎn)鏡的光譜中看到這些指紋時(shí)，他們可以識(shí)別是哪些分子或分子家族。
“實(shí)驗(yàn)室研究將有助于解決兩個(gè)關(guān)鍵問題。首先是哪些分子存在？其次我們會(huì)觀察冰是如何到達(dá)那里的，如何形成的？我們通過韋伯望遠(yuǎn)鏡找到的信息將有助于理解我們的模型，并讓我們了解在極低溫度下冰形成的機(jī)制。”哈佛天體物理中心的Karin?berg解釋說。
?berg補(bǔ)充說：“完全整理出韋伯望遠(yuǎn)鏡提供的數(shù)據(jù)需要數(shù)年的時(shí)間?！?/p>
韋伯望遠(yuǎn)鏡是由NASA及其合作伙伴ESA（歐洲航天局）和CSA（加拿大航天局）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際項(xiàng)目。韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將成為未來十年里全球首屈一指的紅外太空望遠(yuǎn)鏡。韋伯將幫助人類發(fā)掘太陽系的奧秘，以及其他遙遠(yuǎn)恒星周圍的世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲邪缪莸慕巧?/p> 果殼中的宇宙·霍金（插圖本）￥29.00
文/譯：李興宇 校核：戴建峰。更多精彩內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注企鵝號(hào)“中國星空攝影聯(lián)盟”
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