文章來源：原理
50年前，阿姆斯特朗和奧爾德林成功踏上月球表面，成為了第一批踏足月球的人類。從那之后，人類對太空的向往越發(fā)強烈。世界各地的航天機構(gòu)向火星、木星、甚至更遙遠的地方不斷發(fā)射探測器，同時也興建各種類型的望遠鏡，探索浩瀚宇宙中的無窮奧秘。
50年過去了，無論是離我們最近的月球，或是遙遠的宇宙深空，天文學家都在更詳盡地譜寫著關(guān)于宇宙的故事。2019年即將迎來謝幕，在這一年里，天文學家對宇宙又有了更多的認識?，F(xiàn)在，讓我們從從地球出發(fā)，一同回顧今年發(fā)生在太空中的那些事：
第一站：國際空間站
許多人都曾幻想過乘坐著酷炫的宇宙飛船前往其他的太空殖民地。但這里有一個經(jīng)常被忽視的重要問題，那就是如果離開地球表面，我們能夠適應長期的太空旅行生活嗎？
為了了解太空旅行對人體健康造成的影響，NASA開啟了一項“雙子研究”，參與研究的宇航員兄弟是一對同卵雙胞胎——Scott Kelly和Mark Kelly。Scott被送往國際空間站，持續(xù)生活了340天，而Mark在此期間則一直生活在地球上。
當Scott返回地球后，研究人員對他們的表觀基因組、代謝、微生物等10項健康指標進行了比對，研究結(jié)果被發(fā)表在了今年4月的《科學》雜志上。
結(jié)果表明，Scott的基因表達在長期飛行后的確發(fā)生了一些變化，但在他重返地球后，絕大部分基因都開始逐漸恢復正常表達；此外，Scott還表現(xiàn)出基因組不穩(wěn)定性，以及一定的認知能力的下降。這些變化或許都與太空中的長時間失重、被宇宙射線照射有關(guān)。
這些結(jié)果對于未來的太空旅行者至關(guān)重要。
第二站：月球背面
○ 圖片來源：中國探月工程
為什么月球巖石沒有月球那么古老？
是什么創(chuàng)造了月球的電離層？
月球兩極的水從何而來？
……
盡管月球離我們這么近，但它仍然有著太多令人著迷的問題等待被揭開。
2019年1月3日10時26分，嫦娥四號探測器帶著諸多科學目標，成功降落在月球背面南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑內(nèi)。這是人類探測器第一次實現(xiàn)在月球背面的軟著陸。
眾所周知，由于潮汐作用，月球被牢牢地鎖住，使得從地球上只能看月球被固定朝向地球的一面，因此對“月球背面”的探索是天文學家內(nèi)心長久以來的向往。這次嫦娥四號在月球背面的成功降落，無論是對中國探月，還是整個人類探月來說，都有著重大意義。
第三站：龍宮
○ 圖片來源：Akihiro Ikeshita /JAXA
2018年，日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）的隼鳥2號探測器抵達小行星“龍宮”的附近，開始了龍宮探索之旅。
今年2月22日，隼鳥2號在這顆距地球數(shù)億公里、寬約900米的小行星表面精準著陸。為了采集巖石樣本，它“霸氣”十足地直接在龍宮表面炸出了一個直徑十多米的坑。
JAXA在7月11日宣布，隼鳥2號第二次登陸“龍宮”，并完成了對地下巖石碎片的采集。兩次著陸成功采集了龍宮表面和次表層地下的巖石樣本，按照計劃，它將帶著這些或許保留了太陽系誕生之初樣貌的樣本，于2020年返回地球。
第四站：火星
○ 圖片來源：NASA/JPL-Caltech
2019年4月6日，NASA的洞察號（InSight）火星探測器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震實驗儀（SEIS）首次監(jiān)測到火星地震的信號。
洞察號于去年11月登陸火星，僅隔半年左右的時間就收聽到了火星震動的聲音，這讓研究人員驚喜不已。在此之前，研究人員推測火星內(nèi)部的地質(zhì)活動應該處于不夠活躍的狀態(tài)。
更令人欣喜是的，自那之后，他們又在火星上記錄了100多起與地震有關(guān)的事件。這些探測結(jié)果開啟了“火星地震學”這一全新的研究領域，為理解火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)打開了一扇重要的窗口，讓我們對火星的形成與演化產(chǎn)生新的認識。
第五站：海王星
○ 圖片來源：NASA， ESA and J。 Olmsted （STScI）
1989年，當旅行者2號航天器飛掠海王星時，發(fā)現(xiàn)在這顆行星周圍有六顆內(nèi)衛(wèi)星繞其運行。今年2月，SETI的天文學家報告發(fā)現(xiàn)了海王星的第七顆內(nèi)衛(wèi)星。
在哈勃太空望遠鏡的幫助下，天文學家發(fā)現(xiàn)了這顆被旅行者2號遺漏的第七顆內(nèi)衛(wèi)星，并命名它為“馬頭魚尾怪（Hippocamp）”。這是海王星最小的一顆衛(wèi)星，平均直徑約34千米。這一發(fā)現(xiàn)將海王星的總衛(wèi)星數(shù)提高到了14顆。
天文學家推測“馬頭魚尾怪”可能是由最大最外層的內(nèi)衛(wèi)星——普羅透斯被在被一顆大型彗星撞擊后噴射出的碎片形成的。這些發(fā)現(xiàn)都表明，海王星的內(nèi)衛(wèi)星可能是由無數(shù)次的撞擊事件形成的。
第六站：天涯海角
○ 圖片來源：NASA/JHUAPL/SWRI
2019年1月1日，于2006年被發(fā)射升空的新視野號探測器創(chuàng)造了歷史。它以每秒14公里的速度，飛掠了距離地球約66億公里的“天涯海角”（Ultima Thule），這是人類探測器目前所觸及過的最遙遠、最古老的天體。
天涯海角后被正式命名為Arrokoth（意為”天空“），它位于太陽系邊緣柯伊伯帶，代號MU69，形狀似是一個雪人。
○ 今年五月，新視野號團隊公布了有關(guān)天涯海角的第一批研究結(jié)果。 | 圖片來源：NASA
2014年，天文學家首次觀測到這個太陽系中的遙遠天體。據(jù)推測，在幾十億年前當它剛剛形成之時，其形狀幾乎就與現(xiàn)在無異了。這一古老而遙遠的天體有著復雜的巖石群結(jié)構(gòu)，保留著太陽系演化所留下的痕跡，或許它是人類在太陽系內(nèi)可以觸及的最古老天體。
第七站：太陽
○ 圖片來源：NASA
在我們沖出太陽系，探索更遙遠的深空宇宙之前，讓我們把目光聚焦回我們的母恒星——太陽——身上。
太陽是距離我們最近、也是我們最熟悉的一顆恒星。盡管如此，它依然蘊藏著大量的謎題，例如為什么太陽的日冕溫度要比太陽表面溫度高得多？太陽風是如何加速的？
為了解開種種難題，NASA于2018年發(fā)射了帕克太陽探測器，前往太陽附近最極端的環(huán)境中。就在不久前，研究人員在《自然》雜志上宣布了第一批的科研結(jié)果：《揭開太陽的重重謎題》。
第八站：LB-1雙星系統(tǒng)
○ 圖片來源：喻京川
當我們沖出太陽系的時候就會發(fā)現(xiàn)，宇宙中還有許多令人驚奇的天體，其中最引人注目的便是黑洞。有些黑洞是恒星級的，意味著它的質(zhì)量是太陽的幾倍到幾十倍；有些黑洞則是超大質(zhì)量黑洞——質(zhì)量是太陽的幾十萬甚至是數(shù)十億倍。
之前，科學家認為，由大質(zhì)量恒星的引力坍縮形成的黑洞的質(zhì)量不可能超過太陽質(zhì)量的30倍。但在2019年11月28日，中國科學院國家天文臺天文學家在《自然》期刊上宣布，他們通過郭守敬望遠鏡（LAMOST）發(fā)現(xiàn)了迄今為止質(zhì)量最大的恒星級黑洞。
新發(fā)現(xiàn)的黑洞距離地球約15000光年，是LB-1雙星系統(tǒng)的一員。它的質(zhì)量是太陽的70倍，這顛覆了我們對恒星級黑洞的認知，也對現(xiàn)有的恒星演化模型提出了新的挑戰(zhàn)[11]。
但在幾天前，一些天文學家在arXiv上傳了幾篇論文，對這一結(jié)果提出了質(zhì)疑，他們認為測量黑洞質(zhì)量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)被誤讀了。
無論最終結(jié)果如何，這種學術(shù)上的討論都是推動科學進步的必不可少的過程。
第九站：星系M87
○ 圖片來源：EHT
現(xiàn)在，讓我們前往距離地球5500萬光年之外的另一個黑洞。這個黑洞位于星系M87的中心，被命名為Powehi（意思是“帶來無盡創(chuàng)造力的瑰麗的黑色源泉”），是一顆超大質(zhì)量黑洞——太陽質(zhì)量的65億倍！
2019年4月10日，事件視界望遠鏡（EHT）團隊宣布了他們拍攝到的第一張黑洞圖像：《終于看見黑洞！》。
這一具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)不僅證實了黑洞確實存在，而且圖片中的黑洞剪影的大小和形狀與理論預期的相符它——這再次驗證了愛因斯坦的廣義相對論。
未來，隨著我們獲得越來越多的數(shù)據(jù)，我們不僅將一步步揭開黑洞周圍的吸積盤和噴流的物理，也將對黑洞的形成及其在宇宙歷史中的作用有更多的理解。
第十站：遙遠的星系
○ 圖片來源：CHIME
2007年，天文學家從過去的觀測記錄中發(fā)現(xiàn)了一個短促而強烈的射電信號，他們將其命名為快速射電暴（FRB）。自那之后，F(xiàn)RB的形成機制便成了天體物理學最大謎題之一。
對于快速射電暴研究來說，2019年是收獲頗豐的一年。年初，加拿大的CHIME射電望遠鏡宣布發(fā)現(xiàn)了13個新的FRB，并且其中包含一個重復快速射電暴。
目前為止，在已公布的所有80多例FRB中，只有兩例具有重復爆發(fā)特征，一例是CHIME發(fā)現(xiàn)的FRB 180814，還有一例是在2012年由Arecibo射電望遠鏡發(fā)現(xiàn)的FRB 121102。
今年6月，澳大利亞的一個研究團隊第一次對非重復快速射電暴FRB 180924進行了精準定位——起源于36億光年外的一個大型星系。
為了解釋這類神秘的現(xiàn)象，理論學家已經(jīng)發(fā)展出了幾十個理論：《神秘信號的十種可能性》。今年的種種發(fā)現(xiàn)都無疑將加深我們對快速射電暴的認知。
古往今來，頭頂?shù)哪瞧残强拯c燃過無數(shù)人心中最初的好奇和向往。我們憑借著智慧不斷地探索，認識我們在宇宙中的位置，以及尋找其他的智慧生命。
現(xiàn)在，我們即將走過2019年，在這一年里，我們揭開了更多隱藏在宇宙中的秘密。剛剛我們已經(jīng)回顧了其中的一小部分，沒有提及的包括天文學家在100多光年之外的超級地球K2-18b的大氣中發(fā)現(xiàn)了水分子的證據(jù)，在4600光年之外發(fā)現(xiàn)了一顆質(zhì)量為太陽2.17倍的中子星，以及很可能目睹了一起黑洞吞噬中子星的事件等等。
明年，我們將迎來哈勃太空望遠鏡升空30周年，也將迎來中國的首次火星探測任務。除了預期中的一些進展，我們更期待看到意想不到的發(fā)現(xiàn)。
