来源:中国科学报 发布时间:2013-6-11 10:15:56
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5月31日《科学》杂志精选


《科学》封面

月球“牛眼”的起源
 
第一艘环绕月球做轨道飞行的飞船在飞经古老的牛眼形状的盆地时受到一个较强的引力拉动;该牛眼形盆地早已被厚厚的熔岩流所填充,而该熔岩流被称作月海玄武岩。这些质量集中的区域被称为“月球质量瘤”,而一项由H.Melosh及其同事所做的新的研究如今对其形成以及其独特的引力特征作了解释。研究人员用的是来自GRAIL——即创建月球质量瘤形成模型的飞船——的数据,它提示,这些高引力牛眼形状是在月幔缓慢充填已经冷却并塌陷的撞击坑之后形成的。据研究人员披露,月幔的缓慢流动一定受到2个低密度区域——1个组成了月壳而另1个组成了月幔——的驱动,而这一熔池的表面肯定经过了快速的冻结。他们说,密度差异将继续驱使月幔流动,从而抬高了整个盆地并最终形成了天文学家如今看到的月球质量瘤。Melosh及其他的研究人员提出,这些月球质量瘤的重力特征受到了诸如撞击物的直径和速度、撞击时的月球热梯度以及月壳厚度及其下的月幔流的范围等因子的控制。在一篇文章中,Laurent Montesi就这一模型为何也可作为行星热历史的探测器作出了解释。
 
人类活动影响巴西雨林
 
研究人员说,在过去大约100年的时间里,巴西热带森林中的大型、吃水果的鸟类的消失导致该地区森林棕榈在过去的100年中产出了较小且繁殖不甚成功的种子。Mauro Galetti及其同事发表了他们的研究成果,这些成果提出了少数现存的证据之一以证明人类活动可触发自然群体的快速演变。研究人员在呈片状分布的巴西雨林——这些雨林在19世纪因为咖啡和甘蔗发展而变得支离破碎——以及从未受干扰的部分森林中采集了9000多个来自22种不同的可食埃塔棕种群的种子,并用统计学、遗传学及演化模型的组合得出了他们的结论。他们考虑了范围广泛的诸如气候、土壤肥力及森林覆盖等环境因素的影响,但最后,只有大型、可播散种子的鸟类在该地区的缺失可以解释棕榈种子尺寸的缩小。遗传学分析披露,该地区森林棕榈种子的演化性缩小可能发生在出现某种干扰的100年内。鉴于这些发现,研究人员提出,热带森林转为农用——这使得许多大型鸟类群体从该地区迁出——触发了导致森林棕榈的种子较弱小、繁殖不甚成功的快速演变。Galetti及其他的研究人员警告,长时期的干旱及日益变暖的气候(这是由南美气候模型所预测的)可能会对这些棕榈种群特别有害。
 
鹅卵石有助解释火星曾经有水
 
据一项新的研究报告称,在火星的盖尔陨石坑的沉积物中发现了砾岩——它们是鹅卵石与沙子混合并转变成的岩石——从而提供了迄今为止有关火星上远古河流的最确切的证据。尽管目前寒冷、干燥的火星星球的环境不支持液态水的长期存在,但包括三角洲和巨型渠道等各种地貌的存在提示火星上曾经有液体存在。然而,至今为止还不能进行详尽的观察以证实这些地貌是由液态水切割出来的;人造卫星对火星的观察则缺乏足够高的分辨率在精细尺度上来评估沉积物。如今,Rebecca Williams及其同事首次对火星河床沉积物中的鹅卵石进行了观察。他们首开先河的观察是通过火星科学实验室(MSL)的桅杆相机做出的;该相机可对火星地形拍摄彩色图像及视频,而ChemCam远程微成像仪可发射激光来分析火星岩石及土壤成分。值得注意的是,Williams等人所发现的鹅卵石——是被水磨蚀光滑的——显示出与地球河床沉积物中的鹅卵石极为相似,这表明火星河流可能与地球河流非常相像。对火星表面砾岩的大小、形状及排列的了解可让研究人员从对火星河流特征的猜测发展到更直接的估计,如那里的水流有多快、水有多深以及其流过的距离等。Williams及其同事估计,火星在盖尔陨石坑附近的河流深度在0.03至0.09米之间,其流速在每秒0.2至0.75米之间。由Williams及其同事所做的研究工作支持了此前的研究所作出的假设:很久以前火星上的环境比现在要暖和和潮湿。一则由Douglas J. Jerolmack撰写的文章就这一问题提出了进一步的见解。
 
未来载人火星飞船上的辐射环境
 
一则新的报告为与旅行有关的辐射危害提供了深入的了解,这种旅行一直以来都是科幻小说的主题,它就是载人火星飞行任务。该报告详细描述了在火星科学实验室(MSL)上的辐射环境;MSL是在2011年和2012年携带“好奇”号探测器前往火星地面的飞船。先前对深度太空辐射环境所作的测量是通过使用没有屏蔽的器械进行的,而这样做对于了解人所面临的潜在危害而言却不甚理想,因为人只会在有屏蔽的飞船中进行深度太空旅行。这种飞行使命的往返旅程会花费多年时间,这样的任务会使飞船上的所有物品和所有人都接触到大量的银河宇宙射线(GCRS)和太阳高能粒子(SEPs)。对太空飞船吸收的辐射特征描述对改善运载飞船并使它们对参加未来飞行任务的宇航员更为安全是至关重要的。如今,Cary Zeitlin及其同事报告了来自于MSL内的GCRs和SEPs辐射的详细读数;MSL得到了比阿波罗飞船上的屏蔽系统更加复杂的屏蔽系统的保护。在MSL飞往火星的253天旅程中的大多数时间内,一种叫做辐射评估探测器(RAD)的装置对其内部的高能粒子辐射环境进行了详细的测量。由于MSL所提供的该屏蔽与可能在将来用于载人进入深度太空旅行所用的屏蔽类似,该飞船上所报告的辐射剂量是现实的。基于这些测量,Zeitlin及其同事报告说,一名宇航员往返该“红色行星”所经受的辐射剂量将代表他所接受的终身辐射限度中的一大部分。而在火星表面停留时会添加更多的辐射剂量。
 
(本栏目文章由美国科学促进会独家提供)
 
《中国科学报》 (2013-06-11 第2版 国际)
 
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