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1、 宇宙（Universe）是由空间、时间、物质和能量，所构成的统 一体。是一切空间和时间的综合。一般理解的宇宙指我们所存在 的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和事件。宇宙 根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约200亿年。现代物理宇宙学一般认为宇宙起源于大 爆炸，即约137.3亿（1%）年前由一 个密度极大，温度极高的状态膨胀而来 ，最新的研究则认为宇宙的年龄为156 亿年：10-43秒：宇宙从量子背景出现10-35秒：宇宙由夸克-胶子等离子体构成，强相互 作用、引力与电磁相互作用/弱相互作用分开10-5秒：电子形成，宇宙主要包括光子、电子和中 微子，温度约1000亿度10秒：质子和中
2、子结合成氢、氦等原子核，温度 30亿度35分钟：形成原子核的过程停止，温度3亿度30万年：电子和原子核结合成为原子。物质和辐射 脱耦，大爆炸辐射的残余成为今天的3K微波背景 辐射4亿年：第一批恒星形成20亿年：形成了类星体46亿年：太阳系形成科学家发现宇宙中恒星形成的起始阶段比理论上的要更早一些，大质量星系 中开始集中启动“造星运动”大约在宇宙大爆炸后的10亿年左右。科学家对26个 星系进行观测后发现，其中存在较多的年龄偏大的恒星，星系的平均年龄在 120亿年左右。图中显示的为NGC 3324星系，由欧洲南方天文台拉西拉站2.2米径望远镜拍摄 ，广域成像仪捕捉到该星系中恒星形成区，其中映衬着蓝
3、色和白色的恒星发出强 烈的辐射。当前世界上最大的陆基天文台阿塔卡玛毫米波望远镜阵已经拍摄到早期宇宙中 存在的“怪物”级星爆星系。此类星系拥有惊人的恒星形成速率，酷似一种爆发式 的增加，星系中聚集了大量的低温气体，其亮度也陡然增加，在早期宇宙环境中 短时间内可形成数万颗恒星，演化速度非常快哈勃望远镜、ALMA望远镜阵以及南极望远镜联合观测的遥远星系引力透镜：前景星系团强大引力将背景星系的光线扭曲和放大，这样我们就可 以看到更加遥远的宇宙天体，科学家计算后发现，存在恒星爆发式增长的星系亮 度是太阳的40万亿倍，引力透镜的效果使得图像被放大了22倍。由于宇宙膨胀， 特定波长的光信号抵达地球时已经被拉
4、长，通过测量被拉伸的波长，可以计算出 光走过的路程，其尽头就是每个星系的诞生起点。ALMA望远镜阵使用引力透镜观测的工作原理，从某种程度上看，该望远镜如同 一台时间机器，观测到了过去发生的事件天文学家发现自1917年以来第三颗最接近地球的恒星系统，距离地球仅6.5 光年。这个奇特的双星系统被称为“WISE J104915.57-531906”，是由美国宾 夕法尼亚州立大学天文学家凯文-鲁赫曼在研究整个星空地图时发现的，当时他 用13个月通过美国宇航局广域红外探测器(WISE)进行观测分析。这个双星系统是一对褐矮星，寒冷、昏暗的天体，非常类似于行星，而不 像是恒星。虽然它们释放热量，具有像太阳等
5、普通恒星的化学性质，这些怪 异的天体常被描述为“不合格的恒星”，它们并不具备足够的质量，使其在引 力作用下崩溃，因此热核反应能够点燃其内核的氢。美国宇航局最新公布哈勃望远镜的拍摄图片，显示20亿光年之遥的大型星系簇呈 现的虚幻视觉图像是一个“太空侵略者”。这个外星人面孔的神秘天体是“艾贝尔68”星系簇，是前景星系簇引力场扭曲 空间，并且使背景更遥远星系图像失真的虚幻图像。图中的前景星系簇距离地 球20亿光年，“太空侵略者”则是来自背景星系的虚幻图像。这张失真遥远星系 图像很好地解释了太空引力透镜效应。科学家利用美国国家科学基金会西弗吉尼亚的绿岸射电望远镜探测到距离地球 25000光年处的巨型气
6、体云，其位于我们银河系中央附近，气体云中存在特殊的分 子结构，是DNA分子形成的关键组成部分，同时暗示其可形成氨基酸等物质，如 丙氨酸。可形成DNA和氨基酸的宇宙分子被认为是生命诞生的“指纹”信号，具 有特定的能量吸收和发射，绿岸射线阵列望远镜所采用的新技术可以探 测到遥远宇宙空间的生命分子信号。哈佛-史密森天体物理学中心等相关 实验室通过射电波发射探测与生命分子频率相匹配的物质，暗示生命分 子在宇宙中形成的早期过程。人马座B2星云发现生命基石的“前体分子”直接在宇宙空间中寻找氨 基酸等物质显然是一个非常 艰巨的任务，因此由科学家 安东尼瑞米简所领导的研究 小组使用西弗吉尼亚州的绿 岸射电望远
7、镜发现氰基甲烷 亚胺和乙烷亚胺分子，这些 物质被认为是“前体分子”， 这就意味着在它们所参与的 化学反应中起到了“启动”的 作用，是分子链反应的早期 步骤。科学家们经常把射电望远镜对准银河系中心区域附近的天区，比如庞大的人马 座B2星云，其跨度大约为150光年左右，其中存在非常密集的星际云，是银河系 中最大的气体云之一，密度是银河系任一气体云的40倍。人马座B2距离地球大约 2.5万光年，距离银河系中央的超大质量黑洞390光年左右，该研究团队认为这里 如果这里可以发现复杂分子，那么银河系中其他地方也存在这样的分子。NASA戈达德空间飞行中心科学家发现一种几乎不会在地球上自然存在 的神秘物质，这
8、就是无定形冰，其产生的环境要求极端寒冷的真空和高辐 射条件，无定形冰并非晶体构造，其原子的排列不遵循一定的空间顺序。 宇宙中颗粒和有机物质可被无定形冰“截留”，因此对此类物质的研究可发 现宇宙生命的线索。科学家认为在无定形冰物质中可以发现各种有趣的化学物质，比如被喻 为地球生命基石的氨基酸，该物质在地球生命化学成分中起到重要作用。荷兰天文学家小组的研 究表明，建造一种新型的 望远镜有可能发现其他类 太阳恒星上的外星生命迹 象。虽然距离太阳系最近 的恒星也有4.2光年之遥， 但是宇宙生物的某种活性 因子可以通过行星大气表 征出来，如果没有生物存 在，那么行星大气中就会 缺少相对应的“生命标志物
9、”，所谓的示踪因子被认为 是由生物活动所产生的气 体等物质。荷兰空间研究所最近开发出一种新技术，该技术可非常精确地在测量氧分子的 吸收波长，鉴于系外行星相对地球的运动速度干扰，观测时需要有足够的精度。 最近，该方法已经成功地应用到对系外类木行星的观测中，目前发现多数系外类 木星距离其恒星较近，科学家使用智利的甚大阵列探测到了一氧化碳的信号。科 学家认为，新型系外“生命标志物”望远镜将在未来25年内问世。天体物理学家称在陨石中发 现了神秘的藻类化石，证实了 生命起源于宇宙空间的假说， 彗星或者小型天体将生命物质 带到地球上，通过科学家的初 步研究，该化石直径为100微 米，外壁较厚且富含碳元素，
10、 为古老的刺球藻，其是原生生 物类微体化石。图中显示了神 秘化石的电镜扫描结构电子显微镜扫描观察到100微米的结构，与现代淡水藻类似研究人员通过对628块陨石碎片的研究，鉴定出这些空间碎片为碳质球粒陨石 ，加迪夫大学得出的结论认为，陨石碎片来自一颗彗星，电子显微镜的观察发现 ，似乎是样品中嵌入了藻类化石，如果该结论被进一步证实，那么这证实了地球 上的生命来自于宇宙空间中。美国宇航局好奇号火星车发 现火星表面曾存在原始生命体 ，该火星车采集岩石样本分析 结果发现至关重要的化学成分 。好奇号火星车机载化学实验 室的创新性分析显示，远古火 星可能支持微生物体存活。科学家在好奇号采集的岩石 样本中发现
11、硫磺、氮、氢、氧 、磷和碳，这些都是构成生命 的重要化学成分。这些重要信 息的线索来自于好奇号火星车 样本分析(SAM)和化学矿物勘 测仪(CheMin)的分析数据，数 据表明该岩石样本来自一个远 古河流系统的下游，或是一个 间歇潮湿湖泊底部，其化学能 量和其它有利条件适宜微生物 存活。众所周知，火星与地球有着很大的不同之处，酷似地球的小兄弟，其表面温度 非常低，足以将二氧化碳冻结，而且几乎没有大气压力，显然地球大部分微生物 抵达这样的环境中很难生存下去。科学家在俄罗斯永久冻土层中发现了不一样的肉食杆菌属，首先将它们按照地 球的生存环境培养28天，提供充足的培养基，然后将1万个菌落进行30天的
12、模拟 火星环境培养，温度控制在零摄氏度，压力只有7毫巴，即火星大气压力。令人 惊讶的是，这些微生物在低压力的环境中生长状态良好，甚至超过了按照正常条 件设置的对照组。NASA计划使用熔结技术打造第一座月球基地欧洲航天局与Foster + Partners建筑公司合作探讨 打造一个3D打印的月球基地 的方案。在两个基地之间具 有相似性，它们都将位于月 球南极点附近的沙克尔顿陨 石坑中，而且它们都使用月 尘作为它们的基本建筑材料 。这个基地将由喷气推进实 验室的运动员号漫游者完成 。基地之所以被称为SinterHab是因为它需要熔结月尘，细小的纳米颗粒粉末被加 热融化并且形成类似于陶瓷一样固体。喷
13、气推进实验室的工程师们计划使用类似 厨房用具的微波强度，将微粒加热到1200到1500摄氏度之间。提供微波的太阳能 板将被建造在沙克尔顿陨石坑边缘日照接近永恒的位置。美宇航局打造世界最大的太阳帆动力光压飞船NASA与位于加州的L Garde航空航天公司联合打 造新型Sunjammer太阳帆 探测器，展开表面积可达到 1200平方米以上，堪称全 球最大的太阳帆动力空间飞 行器。太阳帆被认为是一种十分 “普及”的空间动力系统。然 而在现实中，太阳帆确实是 一个很贴近当前宇航科技， 是可实现的技术。太阳帆动力在空间推进技术上的意义非同小可，比离子推进器要强劲很多， 当前NASA的星辰号探测器正使用离
14、子推进器对小行星带进行探索，从灶神星飞 往谷神星。技术更加成熟的Sunjammer太阳帆探测器将拥有巨大的帆面积，可 产生更大的有效推力，该技术将为未来的空间探测器节省更多的飞行燃料，实 现廉价的星际旅行。 探索未来空间站雏形：巨型旋转环造重力场科学家认为太空生活会 对人类身体机能产生不利 影响，虽然返回地球的宇 航员竭尽全力对着摄像机 微笑，但是他们一般都不 能自主站立起来。在早期 空间站的设计方案中，科 学家提出了建造一个巨型 旋转轮来制造重力场，这 个标准可能是未来空间站 的雏形。航天飞机计划的技术应用与评估小组提出未来空间站的研制计划，短期内可以 为空间站延长任务提供技术支持，并开发新技术。研究小组计划建造一个原型舱 段，将其安装到国际空间站上进行验证测试。马克霍尔德曼认为这将会是第一个 真正具备人造重力的空间站。
