将我们的目光转向天穹,在这些夜晚,我们可以观察到火星这颗行星已经两年多没有出现过如此明亮。在 12 月初,火星靠近地球,并在 8 日达到最大光度,相对于我们的星球,它与太阳的方向相反。

被我们的恒星照亮,火星呈现红色,其亮度并不总是相同的。事实上,在不到两年的时间里,它绕太阳公转,接近并远离地球。这颗红色星球自古以来就广为人知,因为它的颜色让人联想到鲜血,所以取了战神阿瑞斯的名字,罗马人取名为火星。肉眼观察它随着时间的流逝,可以看出它相对于星座的位置在变化,这使得它先是人类的神,然后是流星、行星。在最初的望远镜中,火星并没有显示出很多细节,它不得不等到 19 世纪,才有足够大的望远镜来揭示它的表面。

19 世纪下半叶,一场对这颗红色星球的观测竞赛拉开了序幕。冰盖和明显的大陆使火星成为一个与地球非常相似的世界。布雷拉天文台台长、意大利天文学家乔瓦尼·斯基亚帕雷利 (Giovanni Schiaparelli) 经常观察火星,绘制出准确的火星地图。在他的观察中,他看到“广阔的大陆在各个方向都被无数条线或深色细带组成的网络[...]。这些线条或条纹就是著名的火星运河。”如果 Schiaparelli 没有对火星运河的性质提出假设,其他人则将它们归因于火星文明,该文明的建立是为了从两极引水。火星蕴藏着一个假想的智慧文明的想法抓住了公众的想象力。它如此深入地渗透到流行文化中,以至于当奥逊·威尔斯 (Orson Welles) 于 1938 年在广播中播放电视剧《世界大战》时,部分广播听众实际上相信火星人正在入侵地球。

但从二十世纪初开始,天文学家就否定了火星表面存在液态水的假设。据了解,斯基亚帕雷利看到的那些暗线只不过是光学错觉,是由火星薄弱的大气层和强风造成的。上世纪 60 年代和 70 年代可以看到火星的真面目,当时第一个机器人探测器让我们发现了它寒冷和沙漠的本质。它被稀薄的大气层覆盖,平均温度低于零度 63 度左右,极端温度从两极的 -153°C 到赤道的 20°C。表面有锈红色的细沙,风速可达 400 公里/小时。地球上到处都是死火山,其中最引人注目的是奥林匹斯山,它是太阳系中最大的山峰,其高度几乎是珠穆朗玛峰的三倍。然而,出乎意料的是古代河床的发现。地球上看不见的自然通道,但数量众多。有 200 条干涸的河流纵横交错地穿过地球,流入看似古老的火星海洋。

着陆

水是生命必不可少的元素,也是大约 40 亿年前地球上生命发展的地方。火星上河流的存在告诉我们,这颗行星曾经是地球的远方孪生兄弟。这一发现点燃了科学界的兴趣,各国在火星上发射了各种机器人探测器,研究其特征并寻找生命形式存在的迹象。行星的相对接近允许探测器在 7 个月内到达它。到达地球是旅程中最危险的部分,如果预见到下降到地球,着陆是极其复杂和危险的事情。由于火星大气层稀薄,打开降落伞不足以减缓探测器的到来,必须使用制动火箭或大型安全气囊来减缓其坠落。在向这颗红色星球发射的 44 次任务中,有 20 次失败了。由于幸存的探测器,天文学家开始了解火星的性质及其复杂的历史。

这颗红色星球是一个比地球还小的世界,它的半径大约是地球的一半。它的引力也很低,以至于一个在地球上体重 100 公斤的人在火星上的体重将略低于 38 公斤。强烈的温度变化取决于多种因素的组合,一方面是与太阳的距离,另一方面是保留很少热量的稀薄大气。火星实际上具有微弱的温室效应,这注定它是一个寒冷的地方。但是没有磁场是对行星最不利的条件,事实上火星没有保护它免受太阳风影响的盾牌。源自我们恒星的带电粒子风,太阳风不断侵蚀火星大气层并消毒行星表面。

与考古学家一样,天文学家重建了火星的历史,35 亿年前火星与地球非常相似。随着磁场的消失和火山活动的减少,太阳风侵蚀了大气层,降低了温度,使地球成为一个贫瘠而寒冷的地方。最近发现,在两极附近的地表下有咸液态水的海洋,这是未来任务的目标,因为它们可能是任何生命形式的摇篮。最近,执行 Mars2020 任务的毅力号火星车正在研究曾经是一个古老火星湖泊的岩石。岩石样本将被存放在一个特殊的容器中,目的是在未来的任务中将它们带回地球,以查明火星上是否曾出现过生命以及是否有任何生命得以生存,从而找到一个基本问题的初步答案: 地球以外有生命吗?

曼努埃尔弗洛里斯

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“科学是一门艺术,就像音乐一样。卡利亚里正在进行诺贝尔奖研究»

Luciano Burderi (archivio L'Unione Sarda)
Luciano Burderi (archivio L'Unione Sarda)
Luciano Burderi (archivio L'Unione Sarda)

Luciano Burderi,西西里天体物理学家,在大学任教并带领团队探索宇宙最隐秘的秘密

在2016年凭借英超夺冠成为国王的克劳迪奥·拉涅利之前,正是他发现了莱斯特这座位于英格兰中部的城市。 “我在那所大学学习,那里有一个研究 X 射线的系”。那是九十年代。中子星、星系、时空。二十年前,60 岁的巴勒莫人 Luciano Burderi 点燃了圣火,当时他正沉浸在古典研究中。 “但我喜欢科学。我如饥似渴地阅读有关这个主题的杂志。在 Cefalù 的一个晚上,在一次家庭聚会中,一位叔叔询问有关黑洞的信息。 “没有人知道它们是什么。我几个月前读过一些东西,然后我回答了。我记得亲戚的眼神,震惊。我很激动。”这条路有标记。 “那一刻我决定我更喜欢天文学。”

今天他在卡利亚里,在巴勒莫获得学位和博士学位后(以及在罗马天文台工作后)在那里教授天体物理学,在那里他遇到了撒丁岛首都天文台的前任台长,以及'国家天体物理研究所,Niki D'Amico:协调创建圣巴西利奥撒丁岛射电望远镜的人。 «鉴于天线的创建,他给了我来这里加强物理系及其内部天文学组的机会。我接受了挑战。”

他领导着一所重要的天体物理学学校。

“这是一个完整的循环。天文学是物理学中最美妙的部分,因为它让所有的仪器一起发挥最大的作用。学习也需要长途跋涉,但活动仍然存在。塑造大脑。我们必须始终跳出框框问自己问题,不仅根据官方解决方案而且从其他角度观察问题»。

这么复杂的事情会有什么后果?

«第一年平均有大约 70 名学生入学,但大多数都没有完成三年的学业。这主要取决于您的想法。逻辑推导能力是学校里稀缺的心理习惯,也有一部分是教学班的错。尤其是在科学领域,激情是一切的原动力。通常那些来到物理系的人有着非常高的热情,但却遇到了不得不面对一条未知道路的困难。这导致了很高的辍学率。一个严重的问题。”

那么让课程开放有意义吗?

“在全国范围内,情况相似。留下来的人是真正有动力的。师资水平非常好,我们参与了国际项目。意大利的物理学水平很高,就拿最近的诺贝尔奖获得者乔治·帕里西来说吧。这里是撒丁岛射电望远镜,是世界上最现代化的五台射电望远镜之一。我们仔细检查宇宙天空中发射的无线电波。然后该岛正在为爱因斯坦望远镜这一伟大的欧洲项目进行一场重要的战斗»。

为什么爱因斯坦望远镜很重要?

«它可以捕捉到时空的振动,宇宙的结构,其精确度是前所未见的。就像两颗中子星变成黑洞所造成的那样:它们分布在数十亿光年之外,Sos Enattos 矿可以在不受表面振动影响的情况下捕获它们»。

他提到了诺贝尔奖。卡利亚里能进吗?

“一切皆有可能。天才人物是随机发芽的新芽,需要培养。在这些层面上,人们对现实的看法有所不同。这也需要一点运气。我们教导要大胆»。

这里正在进行哪些大胆的研究?

«最大的恒星迟早会在引力作用下坍塌,形成几公里大且质量巨大的中子星。就好像全人类都包含在方糖中。这些恒星每秒旋转数千次并发出光和脉动,成为一种精确到千分之一秒的宇宙时钟。他们的双系统是检验爱因斯坦广义相对论的最佳实验室。由 D'Amico 在卡利亚里的研究小组发现,它以前所未有的精确度证实了他们的论点。任何缺陷只能通过几十年的研究才能发现,而我们就在其中。它是物理学的两大圣杯之一。”

另一个是什么?

“广义相对论解释说,重力推动被自身重量压扁的物体成为一个点。相反,量子力学说,在非常小的尺度上,自然界没有明确定义的位置,它与完美定义点的存在不相容。鲜明的对比。所以在最小的层面上,广义相对论必须被另一个取代。我们必须检查小的差异,并且从我们对二进制系统的研究中可能会出现这样的差异,使得非常大的规则与非常小的规则相匹配。这个研究领域被称为量子引力,可能会获得诺贝尔奖»。

自 2020 年以来,卡利亚里一直致力于澳大利亚精神项目,以发射带有 X 射线探测器的卫星。我们在哪?

«发射计划于 2023 年底进行。这是我们美丽直觉的结果。但卡利亚里确实处于最先进物理研究的前沿:我们巴勒莫大学、米兰理工学院和 Inaf 也在致力于由我和我的同事与意大利航天局合作构想的国际爱马仕项目,以发射六颗大小为 10 x 30 厘米盒子的纳米卫星,它们将研究发生在深空的爆炸,以观察不同波长的光。从宇宙诞生以来,已经行进了 150 亿年的光,沿途会累积几十微秒的延迟。这些延迟的检测将是量子引力效应的第一个实验确认。挑战在于创造一种技术,用卫星测量这些数据,卫星将于 2024 年初发射。”

你说科学和艺术没有区别。科学是一门艺术吗?

«我在自然法则的优雅和逻辑中看到了内在美。做科学就是追求美。如何制作音乐和绘画。它为您提供了一种可以不同方式看待和感知现实的眼镜。正如音乐家或画家使用音符和颜色来表达自己一样,数学是物理学家用来揭示他的感受和他自己对世界的看法、焦虑和性格的工具。高等物理和艺术之间有很多相似之处»。

2020 年,有人谈论金星上存在一种源自有机组织分解的分子。有什么进展吗?

“生命存在的希望大大减少。将有能够产生这种分子磷化氢的过程,而地球上确定的数量可能被高估了»。

所以我问你:太空中有生命吗?

“宇宙中有一千亿个星系,每个星系都有一千亿颗恒星。可以肯定的是,存在能够承载生命的行星。这肯定存在。不一定具有地球特征。我们并不特别。太阳是银河系中众多恒星之一。发生在我们身上的事情并不特别。生命是宇宙中的常态,也许不是无处不在,但它就在那里。

为什么找不到?

“为了遥远的距离。以光速到达最近的恒星比邻星需要 4 年的时间。也许我们可以关注木星和土星的卫星欧罗巴或土卫二冰壳下的大洋。地球上最古老的生物是细菌或更原始的原核生物,它们大约在 45 亿年前在水下温泉和火山周围发展起来,在这些地方光不起作用。生命形式使用热能和化学能。为什么不认为同样的事情会发生在这两个天体上呢?我会去那里探索。”

安德里亚·马农萨

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小孩子的好奇心

Stelle (foto Ansa)
Stelle (foto Ansa)
Stelle (foto Ansa)

六千颗星点亮夜空

尽管夜晚看起来很黑,但夜空被星星照亮了。远离城市和光源,习惯了在黑暗中的视觉,我们可以欣赏星空的奇观。六千颗星星出现在天空中,被我们称为银河系的细细光迹穿过。

随着夜幕降临,观察这些小光点,我们了解到它们也从东向西移动,就像太阳和月亮一样。事实上,整个天空似乎都围绕着我们转。如果我们向北看,就会发现有些星星不会升起和落下。尤其是,我们对一个巨大的身影印象深刻,它让人想起勺子的形状,被称为北斗七星。这个巨大的星群围绕一个点逆时针旋转,有一颗恒星叫做北极星。北极星并不是特别明亮,但它位于我们所说的“地球顶端的尖端”。

事实上,我们的星球就像一个陀螺一样自转,因此它绕地轴运动。纯属偶然,地轴指向北方的北极星,精确度如此之高,多亏了北极星,我们才能在夜间为自己定位,而不会迷路。不仅是北斗七星,把星星联合起来,我们可以代表天空中的许多图形,我们称之为星座。

天上有多少颗星星?

有很多星星,但我们可以观察到大约 6000 颗。最亮的 400 颗都有名字,有些是众所周知的,例如北极星和天狼星。

星星有多远?

星星很远。如果我们乘坐将人类带到月球的宇宙飞船前往我们的恒星,我们将在大约 3 年内到达太阳。如果我们登上同一艘宇宙飞船并瞄准最近的恒星,即比邻星,我们将在太空中旅行超过 7 万年(3.75 光年)。

星星是什么颜色的?

星星有不同的颜色,蓝色、黄色、红色和白色。不幸的是,我们只能看到最亮星星的颜色,许多星星太暗,无法向我们展示它们的真实颜色,因此看起来是白色的。

恒星的颜色告诉我们它的温度。最冷的是红星,然后是稍热的黄星,而温度最高的是蓝星和白星。

太阳有多远?

最近的恒星是太阳,它离我们有1.5亿公里。如果你缩小整个太阳系,使太阳有一个足球那么大,那么地球将在 25 米之外。

星星怎么会掉下来?

流星不是星星,而是落到地球上的小块冰和尘埃。我们的星球被一层薄薄的气体覆盖,我们称之为空气。当冰和灰尘穿过空气时,它们会燃烧并留下我们在夜空中看到的光迹。

最亮的星星是什么?

最亮的星星叫做天狼星,可以在冬天的天空中看到。在她之后是星星 Canopus,从撒丁岛看不到。排在第三位的是大角星,在春季和夏季清晰可见。

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