天文学新发现
与彗星二度共舞
2007年之后，NASA喷气推进实验室的科学家就知道，在2011年的情人节，他们不能做任何很浪漫的事情了。原因是2006年完成对怀尔德2号彗星探测的星尘（Stardust）号探测器将二度造访坦普尔1号彗星。情人节当晚，星尘号精确地按照计划从区区110英里之外飞过彗星，标志着任务的结束，除了科学意义，同样这还是导航的成功。
撞击时刻：这是2005年深度撞击号的820磅铜炮弹击中坦普尔1号彗星侧面之后可能的场景。（图片提供：Getty Images）
坦普尔1号彗星长9英里，宽3英里。它的运动速度是每小时66880英里，每5年半在火星和木星之间的轨道上环绕太阳运行一周。
之前在2005年，NASA曾经巡游过坦普尔1号彗星，当时深度撞击（Deep Impact）探测器从它旁边掠过，并向彗星侧面发射了一枚重820磅的铜制炮弹，以图撞出残片束供探测器扫描分析。与此同时，星尘号自己也在2004年遭遇了怀尔德2号彗星，不过在完成这项任务之后，它仍旧处在适宜飞行的状态。NASA随后决定对其再利用，让它飞越坦普尔1号彗星，这样不仅有可能一窥深度撞击环形山的内部，还可以让科学家研究在几年的时间里彗星表面的变化。所有这些都可以为彗星的组分提供关键线索。
为了完成会合，星尘号的推进器进行了数千次调整。不过当任务完成的时候，得到的结果没有辜负这些工作。探测器在短暂的飞越过程中拍摄了72张照片，它们显示彗星的表面在很短的时间（至少从宇宙的角度来看）里确实发生了重构。NASA将花费几年的时间进一步研究这些数据，这也是值得花费精力的地方。彗星属于古太阳系历史最悠久的天体之列，仔细观察它们就是仔细观察我们诞生之初的情况。
土卫六存在生命吗？
卡西尼号探测器从2004年起一直环绕着土星运转，不过该任务的主要目标一直都是土星最大的卫星土卫六。土卫六比水星还要庞大，它是唯一一颗质量足够大，可以维系显著大气层（其中富含包括甲烷与其他碳氢化合物在内的有机物）的卫星。如我们所知，土卫六的严酷低温无法让生命存在，但是长期以来人们都认为它可以提供一些线索，说明在生物出现之前一颗行星可能的形态。
世界之内的世界：在这张土星及其优雅光环的照片中，土星过大的卫星土卫六被缩小了。（图片提供：David McNew/Getty Images）
然而研究者在考虑另一种微小的可能性。如果另一种以液态甲烷代替细胞水分的生命形态可以存在（在理论上这是允许的），土卫六正是可以让这种生物繁荣的地方。大约5年之前，NASA的天体生物学家Chris McKay提出，如果此类“产烷生物”确实存在，它们集体的新陈代谢将导致土卫六大气中的乙烷和乙炔含量较低，而且氢元素会向地表迁移，那里的生物将其作为食物摄取。
科学家已经知道，土卫六大气中乙烷的数量比预期要少，而在2010年，卡西尼号探测器发现，其他两个条件也都满足。因此土卫六上存在生命，对吧？好吧，不能这么快就下结论。另有其他更简单的观点来解释这些发现，其中包括采样误差或者其他因素导致的氢元素迁移。但是McKay不能排除生命存在的可能性。他用科学家暧昧的语气说，卡西尼号的发现与生命“相符”，这与说生命存在的“证据”是不同的，不过也没有反对的证据。
超新星的秘密
大多数恒星在呜咽中了结一生，但是真正的大质量恒星会在爆炸中消逝，这就是超新星。大多数普通人熟悉超新星这一概念，而天文学家还没有完全搞清楚它们爆发的机制。普林斯顿大学以及劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家利用新的计算机模拟又走近了一步。
点火：计算机模拟说明了在超新星爆发，物质从星体核心喷出之后最初半秒内发生的情况。（图片提供：Adam Burrows/Princeton University - Hank Childs-Vacet/VISIT）
当恒星耗尽核能的时候，它会自我坍缩。哪怕如此大规模的塌陷都无法产生超新星级别的冲击波。相反，物理学家确信，额外的反弹来自亚原子粒子——中微子从内向外的爆发。问题在于，中微子太过虚无，它们可以不加干扰地穿过星体。然而新的模拟揭示出，冲击波确实起源于激烈搅动的星体，它让中微子有更多的机会与恒星物质混合，并将其可观的能量转移出去。结果是，濒死恒星的特征闪光照彻了半个宇宙。
外星人的食谱如何？他们的毒药又是什么？
不久之前，一个科学小组发现了可能是地球上最为古怪的细菌，这对太空中可能的生命形态有着确实的意味。当报道它们的论文在《科学》杂志上出版的时候，这种微生物在空间科学界激起了巨大的反响。它们生活在加州东部Mono湖地狱一般的环境中，这里的湖水盐度超高，带有碱性，富含砷元素，对于大多数有机体来说是有毒的。但是新的生物不仅在这里茁壮成长，其内部的蛋白质以及DNA的基本组分磷还被砷代替——之前人们从来没有看到过类似的东西。
无处存活：这里并不适宜普通细菌生存，但是加州Mono湖的深水是砷基生物的完美环境。（图片提供：NASA）
地球上可能存在的生物共有1亿种。所有物种据信在DNA中都要用到磷，现在已知有一种生物以砷作为替代。
希望有朝一日可以发现外星生物的科学家一直在集中关注我们所知道的生物——毕竟如果我们不知道它，我们又怎么能知道去哪里寻找什么呢？不过从来没有人证明过其他类型的生物不可能存在。举例来说，几十年来，生物学家考虑过，硅可以取代碳的位置，形成携带信息且能够自我复制的分子，就像DNA那样，而碳元素是所有地球生物的基础。实际上，一篇新论文的合作者、亚利桑那州立大学的物理学教授Paul Davies声称，不为我们所知的生命或许生活于一类“影子生物圈”中，甚至在地球上就有可能存在。
新的发现证明，这不仅仅是疯狂的猜想。如果另类生物可以在地球上出现，没有理由不认为它们不可以存在于其他地方，而且品种更多，不仅仅是新的嗜砷物种。如果确实如此，对于天体生物学家来说这是特大喜讯：那里的多样性越高，可以寻找外星人的地方也就越多。来自NASA天体生物学研究所以及美国地质调查局的第一作者Felisa Wolfe-Simon说：“我们打破了宇宙可能生物的大门，这有着深远的意义。我们还能找到什么呢？”
探索不可见星辰的望远镜
太空是寒冷的，这并非秘密。不过有些地方温度过低，光线并不能作为可见光被辐射出来，这使得天体不可见。现在赫歇尔空间天文台让它们暴露了出来。赫歇尔望远镜于2009年5月由欧洲空间局发射，在红外波段上扫描天空。为了避免地球的红外干扰以及温度波动，它在第二拉格朗日点上悬浮在太空中，这里距离地球大约930000英里，但是与地球环绕太阳的运动同步。赫歇尔将至少工作3年，在此期间它会观测正在诞生的恒星与行星，揭示更多信息说明宇宙是如何变成今天这个样子的。赫歇尔装备有口径11.5英寸的反射镜，这是迄今用于空间观测的最大一面。
开始工作：艺术家笔下2009年5月搭乘阿丽亚娜5型火箭进入太空的赫歇尔空间望远镜。（图片提供：ESA）
赫歇尔的反射镜口径为11.5英尺，这是迄今建造用于空间用途的最大镜面。
在进入太空的不长时间里，赫歇尔望远镜进行了一些非凡的工作。它帮助人们解释了所谓星暴星系的起源，这类星系是宇宙中最为庞大的产星工厂。它还拍摄了相对邻近的仙女星系迄今最为清晰的影象，特别研究了该星系中央的大型尘埃环，这一结构直径为75000光年。其古怪的起源据信是亘古时期与另一个星系的碰撞。
日本：新的太空先驱者
发明了随身听的国度也许可以再次自诩为技术先锋了。2010年，一架JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）建造发射的革命性航天器成功展开了世界上第一面太阳帆，这种航天器使用来自太阳的带电粒子的推力来推动自身。就在此后的第三天，日本宣布一架在7年前离开地球的探测器携带着一枚橄榄球大小的回收舱返回了故乡，回收舱的用途是收集第一份带回地球的小行星碎片。太阳帆看起来可能技术含量不高，但是这一任务可以帮助人们把未来前往太阳系外边缘的飞行变成现实。同时小行星探测器第一次完成了前往月球之外其他天体的并返回的目标。在低迷的经济环境下，JAXA的成就让日本有了脱离现实问题，从天空中获得满足的理由。
归乡：携带有微量小行星物质的返回舱在澳大利亚回收。（图片提供：JAXA/AFP/Getty Images/NEWSCOM）
暗物质与亮星系
宇宙的90%不见了。缺席的东西叫做暗物质，它是一种不可见的物质，让星系可以像实际那样快速旋转，而不会四分五裂飞散开来。包括我们银河系在内的所有星系都位处暗物质团块之中，就好象是玻璃镇纸中的蝴蝶那样。
多于可见：旋涡星系梅西耶83看上去很眩目。但是你看不到的是它所处的不可见暗物质团。（图片提供：ESO）
但是并非所有星系的情况都一模一样。有些星系是小个子，有的是庞然大物，还有的产出超乎预期，在最初的一亿年间每年形成1000颗新的恒星。这些星暴星系让天文学家长期困惑，不过加州大学Irvine分校的一些新发现可以解释它们。答案再次是暗物质。
现在科学家推测说，如果形成星系的暗物质团块过大，氢元素无法有效地聚集在一起，不能维持剧烈的恒星形成活动。如果团块过小，氢元素会过于有效地聚集，导致剧烈的恒星形成，但为期很短。中等大小的团块造就了星暴星系。这一观点是赫歇尔望远镜的贡献，它可以探测红外辐射。遥远的年轻星系红外辐射的比例尤其高。赫歇尔图象中的亮点表示星系中最为密集的地方。科学家将这些照片与宇宙早期的计算机模拟图作了比较，后者揭示出了暗物质的分布。结果是，中等大小的暗物质团块与星暴星系吻合得很好。换句话说，湖老的模型与当前现实相符——宇宙中最不可见的物质造就了最明亮的可见星系。
干旱的月球：比认知更潮湿
月球表面是可以预期的。你会遇到尘埃、岩石，还有更大的岩石。你遇不到的一样东西是水分，一直以来这都让月球成了一个挑战。然而实际情况是，月球比我们之前所认识到的更加潮湿。NASA的LCROSS（月球环形山观测与遥感卫星）任务在使用一枚燃尽的火箭撞击月球南极附近，并利用LCROSS探测器本身分析扬起的碎片云之后作出了这个发现。
月球珍宝：像阿波罗15号收集的样本这样的火山玻璃珠是与月球的永久冻土混合的。（图片提供：NASA/Reuters）
碎片云中出现了水蒸气并不新鲜，月球的极区至少存在痕量的永久冻土，它们据信可能是由撞击的彗星带来的。在受到阳光照射之后，多半的水冰都会蒸发，不过埋藏或者撞击到环形山的永久阴影中的那一部分可以永远存在下去。LCROSS的真正惊喜来自水分的数量——大约比天文学家的预期多了50%。这让月球的湿度相当于撒哈拉沙漠的两倍左右。好吧，撒哈拉沙漠的两倍并不是严格意义上的海边地产，但是这对于未来的定居者来说，足够让他们就地建造他们自己的供水系统了，这要比从地球上运送容易得多也便宜得多。水分不仅可以用来维持宇航员的生活，还能被分解成氧气和氢气，这可以用来充当火箭燃料以及呼吸的空气。
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