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在外星人看来地球可能是这个样子 精选

已有 2893 次阅读 2019-8-20 08:34 |个人分类:科技|系统分类:科研笔记

作者:蒋红涛

原文链接:https://www.sciencemag.org/news/2019/08/here-s-what-earth-might-look-aliens

what earth might look aliens

当地球上的天文学家调整他们的望远镜以观测太阳系外的行星时,看到一个光点对他们来说都是极其幸运的。那他们如何弄清楚这个系外行星是否适合生命存在呢?为找出获取更多信息的途径,一队科学家将研究方式倒转了过来:他们对一颗宜居行星──地球进行成像,然后将其转化为数光年以外的“外星科学家”可能看到的东西。

该团队首先获取了美国宇航局深空气候观测卫星(DSCOVR)拍摄的约一万张地球照片。该卫星位於地球与太阳之间的引力平衡点,对地球的向阳面进行曝光。这一万张观测图片摄于2016和2017年,位於十个特定波长,其曝光间隔为一至两小时。

为模拟外星人的视角,研究人员将各个波长下的图片缩小成一个亮点。将不同时间下所得亮点放在一起后,观测结果会形成十条亮度曲线,我们称之为光变曲线。如果一个遥远的观察者注视地球这一“系外行星”超过两年,这将是他所能看到的。

当研究人员把这些光变曲线和地球的真实数据进行比较之后,他们发现了地球上陆地和云所对应的光变曲线参数。在确定了这些关系后,他们选取了与陆地相关的参数,将其与地球的24小时自转周期相结合,构造出了这一地图。这一成果不久后将被出版于Astrophysical Journal Letters。

图中黑线为近似的海岸线,由与陆地成正比的参数的中位数获得。在这些粗略的轮廓中非洲(中间)、亚洲(右上)和美洲(左侧)清晰可见。尽管这显然无法替代一个外星世界的真实观测图像,它可以帮助天文学家在未来评估系外行星上是否具有海洋、云层和冰盖──这些是宜居的关键要求。

相关文章:https://arxiv.org/abs/1908.04350

文章已被ApJL接收,将于不久后出版,以下是题目和摘要的中文翻译。

题目:作为系外行星的地球:外星人视角下的二维地图

摘要:从单点光变曲线中解析系外行星的空间变化特徵对於确认类地行星是否具有影响其宜居性的地理特徵和气候系统至关重要。为评估这一空间解析问题的可行性及要求,我们将地球当作假想的系外行星,对其多波长处的单点光变曲线进行了分析。我们对深空气候观测卫星搭载的地球多色成像相机在两年间约一万个时间点所获得的地球表面观测数据进行整合以获得点光源光谱,并用奇异值分解对其进行分析。分析发现,在两个主导的主成分中,第二个主成分包含与此行星表面相关的特徵,而第一个主成分主要由云的信息所构成。不利用任何有关光谱的假设,我们成功地从光变曲线观测中构造出了第一张二维的地球表面地图。此项研究可作为未来构造类地系外行星表面特徵的基准。

第一作者简介:范斯腾,加州理工学院行星科学专业四年级博士研究生,导师为Yuk L. Yung。主要研究方向为行星大气,包括对土卫六(Titan)和冥王星(Pluto)大气中的光化学反应和此过程中生成的气溶胶的观测分析与数值模拟。除此之外,研究也涉及行星轨道动力学中对早期太阳系尼斯(Nice)模型的数值模拟,以及系外行星领域的光谱分析。

个人主页:http://web.gps.caltech.edu/~stfan/

转者注:相关研究:将“星”比“星”──回望地球,蠡测系外行星



http://blog.sciencenet.cn/blog-420554-1194361.html

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