发布单位:台北市立天文科学教育馆

  美国太空总署(NASA)在6月7日的记者会上宣布,火星探测车好奇号(Curiosity)发现了有关甲烷(CH4)存在于火星的新证据以及埋藏在古老泥岩中的有机化合物;虽然并非直接发现外星生命,但是这些生命的间接证据仍然非常振奋人心。

  好奇号于2012年登陆火星,其上搭载了一套叫做「SAM」的仪器,是Sample Analysis at Mars的缩写(意为火星样本分析),它的主要目标是找到那些在非生物过程中所形成的有机分子,这些分子是形成生命不可或缺的存在。

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  这项最新的发现与《科学》(Science)期刊上的两篇论文有关,第一篇针对盖尔陨石坑上的30亿年前泥岩进行研究,好奇号利用它的机械手臂钻入岩石内部采集颗粒样本,再将颗粒送进SAM里用它的小烤箱加热,以分析颗粒所释放出的气体,研究显示这些释出的有机分子与地球上富含有机物的岩石非常相似。另一篇的研究小组分析了来自好奇号三个火星年(55个地球月)的大气资料,他们它现火星上的甲烷含量随着季节的不同有戏剧性的变化,夏季时甲烷含量是平常的好几倍。基于这个原因,科学家们怀疑这些甲烷是被加热后,从永冻土层的地下水库中释放出来的,但是其确切的来源仍是个谜。

  要真正了解是什么原因导致这种季节性的差异,我们需要送出新的探测器,幸运地是,针对这个目的所设计的仪器已经处于制作阶段,NASA所主持的火星2020探测车计划,以及欧洲太空总署(ESA)的ExoMars专案,都会在近几年发射前往火星,届时将为我们带来更多的资料。

资料来源:NASAAstronomy

发布单位:台北市立天文科学教育馆

1522676735297458.jpg  数十年来,天文学家们怀疑在火星上可能充满了有机物质,包括蛋白质、碳水化合物,甚至核酸等与生命有关的分子。但直到2015年,才由好奇号提出第一个证据,显示火星上不仅有有机物,而且还可能遍布整个火星。当时天文学家认为这些有机物是搭着微小的行星际尘埃粒子来到火星(在地球很常见),但新的研究显示并非如此。科学家以荷兰超级电脑Peregrine 建立了一个包含数十万颗小行星与彗星的太阳系数值模型,经过数周的模拟实验后,研究人员发现,每年大约有192吨的碳落至火星,其中大约有129吨(67%)来自行星际尘埃,50吨(26%)来自小行星,13吨(7%)来自彗星,与最近探测67P彗星的组成比例吻合(2014年罗塞塔号成功登陆67P彗星,为首次软降落于彗核的任务)。

  此外,研究人员还发现这些有机物集中分布在距离撞击坑150公里的范围内,这将影响未来火星探测器采样与著陆的预定位置。这些新发现不仅关系着未来的火星探测任务,也影响了系外行星的研究:如果在同样有小行星与彗星的系统中,具有水的行星孕育生命的可能性也更高。

  此外,科学家还打算了解一下有多少水曾经落在水星上。

  资料来源:Astronomy

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  今年年初1月2日, NASA火星漫游车好奇号发现奇特现象,它的机械手臂上的成像仪(Mars Hand Lens Imager)拍摄到如同生痕化石的迹象,这些管状结构很小,仅1到2公厘宽,长约5公厘,有些人声称这是远古穴居生物的遗迹。但进一步研究后NASA带来坏消息,这些形状可能是晶体结晶。

  喷气推进实验室的任务科学家认为,若以近距离观察,这些痕迹的形状截面呈现出正方形或平行四边形,而非可能是生痕的筒状,并且若多个结构在一起时彼此会有角度,类似于晶体生长。因此,可能是湖泊干燥时期所产生结晶现象。 JIMLEE

资料来源:
https://www.space.com/39294-mars-rover-curiosity-weird-tube-structures.html  
https://www.space.com/39894-mars-rock-features-not-animal-tracks.html

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  当从地心向外看,火星和月球的赤经经度相同时,称为「火星合月」,通常是一个农历月之中,火星和月球比较接近的时候。

  2018/2/9的13:12火星合月,地心所见的火星位在月球以南约4.4度的地方,不过时值白昼,无法观察。可在约2:00到天亮前这段时间,朝东南方低空观看,便可见到火星和月球接近的景象。近期的火星位在蛇夫座和天蝎座之间,邻近和火星一样呈现红色调的天蝎座心脏心宿二,火星亮度+1.08等,心宿二亮度+1.05等,两者几乎差不多亮。是而,在2/9清晨日出前的东南方天空,近下弦的残月、火星和心宿二几乎成一直线,在这三者的右上方则是-2.1等的木星,可一并欣赏。

  如果您所在之处的东南至南方地平附近几乎没有遮挡,那么您还将看到半人马座最亮的两颗星—南门二和马腹一,两者几乎和地平面平行;而在它们的右方,就是鼎鼎大名的南十字星座喔!

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2018/2/9凌晨5:00,月亮和火星、心宿二接近示意图。
以上示意图由Stellarium软体产生。

发布单位:台北市立天文科学教育馆

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  科学家利用火星侦察轨道器(Mars Reconnaissance Orbiter, MRO)的观测资料,发现火星八个地点,因为陡坡侵蚀而露出大量的地下冰。

  这八个陡坡的倾角高达55度,因此能让我们得知先前探测到的火星中纬度地下冰层资讯。 这些冰可能是很久以前的降雪,剖面结构看起来像是在地下一到两公尺处的纯水冰。 这不但能让我们知道火星的气候历史,将来的无人或有人火星探测任务更可以更容易得到水冰了!

  科学家利用火星侦察轨道器上所配备的高解析科学实验相机(High Resolution Imaging Science Experiment,HiRISE)得到这项结果,并发表在一月出刊的《科学》(Science)期刊。 这八个地点分别位在火星北半球和南半球,纬度约介于55度到58度之间,大约和地球上的苏格兰或是南非尖端相当。

  科学家认为火星表面有三分之一都有浅层地下水冰存在,这记录了火星近代的历史,这次的观测结果更让我们可以看到火星地下的详尽立体结构。

  先前科学家就利用美国航太总署(NASA)奥赛德号(Odyssey)探测器的光谱仪、火星侦察轨道器上所配备能穿透地表的雷达仪器、欧洲太空总署(ESA)的火星快车号轨道卫星(Mars Express orbiter),以及观测新鲜的火星陨坑,知道火星有地下冰的存在。 美国航太总署为了证实奥赛德号的发现,在2008年将凤凰号(Phoenix)登陆器送到火星北纬68度,确实也发现并分析了地下水冰。

资料来源:https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7038,台北天文馆胡佳伶编译

相关看点:火星过近日点(0-4000年)

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  火星绕太阳公转的轨道是椭圆形,公转一周的时间约为687天。北京时间2017/10/8的6:08,火星通过其轨道远日点,此时火星距离太阳约1.67AU(天文单位)左右。

  和金星几近圆形轨道相反,火星的轨道非常椭圆,用天文术语来说,就是轨道椭圆率(偏心率)非常大,约0.0934,和地球的0.0167来比,大了5倍多,所以火星轨道的长轴和短轴的比例也偏大,让火星轨道的远日点(约1.67AU)和近日点(约1.38AU)距离相差了20%之多。而这样大的距离差异,让火星在远日点所接受到的太阳辐射,比在近日点时的还少了31%之多呢!

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  由于火星近日点的黄经为335度,因而在2017年8月29日附近发生的冲在其近日点附近(大冲),在2月25日附近发生的冲离其远日点不远。火星轨道的偏心率很大,因而不能据其会合周期去预推其地心运动各种情况的重演,近日点与远日点之间发生的冲常比平均日期迟,可推迟到25.7日,而在轨道的另一半上,这现象又可比平均日期早,可提早到26.1日,一般每相隔约15年将发生一次火星大冲,上次是2003年,下次是2018年。

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  上图给出的火星与地球的轨道,并标出2003~2050年间火星冲日所占为位置,这些位置在黄经上的分布很不均匀,连续两次冲日的角距离的变化,由33.7度~77.6度(两次冲的黄经差),确切的火星视运动如上图:
1988-2003-2018
2020-2035-2050-2065
2067-2082-2097
是以79年的周期变化。

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  当从地球中心向外看,金星和火星的赤经经度相同时,称为「金星合火星」,通常是这两颗行星比较接近的时候。

  2017/10/5的21:11金星合火星,地心所见的火星位在金星以南仅0.22度的地方,不过此时两者都在地平面下而不可见。可在10/5或10/6的清晨约4:10至约5:30天亮前的这段短短的时间,朝东方低空观看,此时火星和金星将接近到15角分以内,相当于满月直径的一半而已。其中,金星亮度-3.9等,火星则只有+1.8等,亮度相差甚多,不过由于两者的仰角高度在15度以下,受到晨曦的辉光影响,火星比较难分辨,可利用双筒望远镜或天文望远镜,透过明亮的金星来寻找火星。

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2017/10/5凌晨4:30,火星和金星接近示意图。
以上示意图由Stellarium软件产生。

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  火星绕太阳公转一圈约为1.88地球年,它的轨道,是除了水星之外,椭圆率(离心率)第二大的行星,达0.0934,也就是说,火星的轨道比较扁圆,而不是像地球轨道一样几乎接近圆形(0.0167)。如此一来,火星的轨道近日点和远日点的距离差异便会比较大。也因为火星和地球都在绕太阳公转,火星与地球之间的距离一直改变,所以总有火星离地球最远与最近之时。

  火星将在2017/8/5的18:52抵达与地球最远的距离,此时的火星和地球相距约2.66AU(天文单位),这也是从地球上观察到的火星视直径最小的时候,仅约3.5角分。然而,火星刚在7/27合日,所以8/5时的火星离太阳也不太远,只有3.2度左右,因此不推荐观赏。

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  當從地心向外看,火星和月球的赤經經度相同時,稱為「火星合月」,通常是一個農曆月之中,火星和月球比較接近的時候。

  2017/5/27的09:57火星合月,地心所見的火星位在月球以北約5.35度的地方。但時值白晝,無法觀察。可在5/27傍晚日落後到19:30以前,朝西方低空觀看,就可以看到火星與月球接近的景象。其中,火星亮度約+1.7等,月球則是月齡2的超細眉月,因仰角低,受到大氣消光的影響,都不是非常明顯,因此建議用雙筒望遠鏡協助觀賞!而本日為農曆初二,也順便挑戰新月初見吧!

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  火星如同地球一樣, 一年中也有著春夏秋冬的季節變換。火星將在2017年5月5日進入它的春分時刻,意即太陽直射火星赤道,火星北半球即將進入春季,南半球進入秋季。春分之後,太陽直射火星的緯度會愈來愈北,北半球接收到的太陽光熱愈來愈多而升溫,可能造成火星北極極冠中的乾冰逐漸昇華,使北極極冠面積縮小。

  火星自轉一周約比地球的23小時56分還多39分35秒。火星繞太陽公轉一周的一火星年時間,相當於668火星日,或684地球日。火星自轉軸相對於其公轉面約有25.19度的傾角,比地球的23.44度稍多些。這使得火星也有四季變化。

  由於火星軌道離心率(橢圓率)0.1,比地球的0.02還大很多,所以和地球4季差不多等長的狀況不一樣,火星北半球春季(南半球秋季)的時間長達193.30天,比北半球夏季178.64天、秋季142.70天、冬季153.95天還長許多。


  火星在太陽系中是個特別的行星,它的一火星太陽日(Sol)僅比地球的平均太陽日(24小時)還長39分35.244秒;它公轉一周約684地球日,所以一火星年約有668火星日;它自轉軸傾角約25度,與地球的23.5度相差無幾;它位在太陽系的適居區中,意即如果它表面有水,能以液態方式存在,事實上目前的太空船探測結果顯示火星古代很可能擁有一個潮濕的環境,甚至是海洋。這種種特徵,讓不少科學家拼了命的要在火星上尋找生命存在過的證據,可惜到目前為止還未達成目的,但科學家們迄今興致未減。

  科學家為了方便,將火星的一天也規定為24小時,不過是火星的「地方太陽時(Local Solar Time,LST)」。LST與所在地的火面經度有關;每一個降落在火星表面的任務太空船都遵循降落地的LST,以便能直接反應太陽在天空中的位置,讓工程師們能調整相機視角,拍攝有光照亮的地方。

  雖然有許多相似之處,但火星和地球也有許多迥異之處,其中之一就是火星沒有像月球那麼大的天然衛星緩緩繞行,也因此沒辦法制訂出「月」的概念;即便之前曾有人提出一些虛構的月曆,但都無法推行使用。

  目前科學家採行的火星年度時間標示方式是所謂的太陽經度(solar longitude),簡寫為Ls,當Ls=0°時為春分,90°為夏至,180°為秋分,270°為冬至。科學家們人為定義:1955年4月11日的火星位在Ls=0°的位置,且當年為火星1年;而後的太空任務中,水手9號(Mariner 9)、維京人號(海盜號, Viking)、弗伯斯號(Phobos)和探路者號(Pathfinder)分別發生於火星9-12年、12-15年、19-20年和23年。以此對照,西元1992-1999年執行的毫米波觀測是在火星21-24年,而西元1997-1999的火星全球勘測者號(Mars Global Surveyor)TES觀測則是在火星23和24年執行。

  在地球上,春夏秋冬季節的長度幾乎相同,因為地球公轉軌道接近圓形,所以幾乎以等速繞太陽公轉。然而,火星的軌道橢圓率(偏心率)比地球大許多,使火星相對於太陽的距離變動比例比較大。當火星在遠日點(彼時火星距離太陽約2億4900萬公里)時,公轉速度比較慢,而此時的太陽經度Ls=70°,接近火星北半球夏至;火星在近日點(火日距離約2億700萬公里)時,公轉速度比較快,彼時Ls=250°,接近火星北半球冬至,或南半球的夏至。而火星沙塵暴的季節,約在過近日點後、接近Ls=260°時開始。

  遠日點日期恰巧接近北半球夏至這件事,意味著火星北半球的氣候比南半球溫和。而對火星南半球而言,夏季熱而短,冬季冷而長,冬夏季節的對比相差很大。

  其他年份的火星兩分兩至發生日期,可參考下列網址:

http://www.planetary.org/explore/space-topics/mars/mars-calendar.html