如果站在太陽系其他行星上,你會看到怎樣的日落?模擬畫面來了

我們的征途是星辰和大海,我們的夢想是整個太陽系。也許有一天,我們能夠前往太陽系所有的行星和衛星去旅行。那麼,在這些行星上,我們會看到怎樣的世界呢?

最近,託美國宇航局戈達德太空飛行中心的行星科學家Geronimo Villanueva的福,我們有了一個工具,可以模擬其他行星表面的環境,讓我們體驗一把登陸其他行星的感受。

最近一段時期,Villanueva一直在參與NASA可能會在不遠的將來就展開的天王星探索專案,負責為該專案開發計算機建模工具。如果NASA真的發射探測器前往天王星,那麼在它進入天王星大氣層的時候,就會利用這個工具獲得光譜並進行分析。在開發這個工具的時候,Villanueva突發奇想,於是建立了對包括天王星在內的許多太陽系天體表面環境的日落模擬。

在他最終合成的影片開篇,Villaneuva首先以地球在晴朗、濃霧和陰暗天氣下的日落為對比,以幫助大家理解可能出現的色差。

我們知道,一顆星球的天空是什麼顏色,取決於它的大氣層由哪些物質構成。太陽光本身是白色的,但是在射到大氣層中後會被氣體分子所散射,最終傳播到地表就呈現出了不同的顏色。比如地球的天空,在瑞利散射的作用下,導致波長較短的藍色散射得更多,所以最終在我們的眼中呈現出了美麗的蔚藍色。

天王星上的日落同樣呈現出濃郁的藍色,不過其根本原因和地球並不一樣。雖然這同樣來自於太陽光在大氣層中的散射結果,但是導致其呈現藍色的原因是大量的氫氣、氦氣以及甲烷。隨著太陽一點點靠近地平線並最終完全落下,明亮的藍色逐漸變得陰暗最終變為全暗。

(圖片說明:天王星日落模擬)

不過,在天王星上想實際看到這樣的日落也不是隨時隨地都能看見的。這是因為,天王星的自轉軸和公轉軌道有98°的傾角,所以它幾乎是“躺著”自轉的。由於它公轉週期達到了84年,所以平均來說每一側的白天都要長達21年,這也是這一側的夏季。在這個時候,除非是赤道附近的區域,否則看不到日落。反之亦然,另一面在白天的時候,也是看不見日落的。只有在自轉軸不朝向太陽的時候,並且選擇合適的地點,才能看見天王星表面的日落。

除了天王星之外,Villaneuva還模擬了其他天體。

在金星的表面,日落就變成了朦朧的黃色。在太陽逐漸落下的過程中,天空的顏色也逐漸轉為深褐色。金星的日落之所以呈現出這樣的顏色,就在於金星的大氣層十分濃厚,太陽光非常難以穿透。金星表面大氣壓是地球的93倍,而且以二氧化碳為主,恐怖的溫室效應使它的表面溫度甚至可以達到500攝氏度!

在火星上,日落又呈現出了一種完全不同的顏色。在火星上的傍晚,天空會呈現出一種朦朧的灰褐色狀態,同時還會伴隨著明亮的光芒。如果你仔細看的話,還會發現太陽在落山之前竟然表現出微微的藍色。

實際上,火星上的日落並不完全依賴於模擬,我們已經多次見證了這樣的壯觀場面。當人類的登陸器降落在它的表面時,這也就變成了可能。對於機遇號火星車和後來任務的新火星車來說,火星上的日落已經習以為常了。

2015年4月15日,好奇號火星車在火星的蓋爾撞擊坑(Gale)拍攝了一組日落的圖片。這張動圖包含了四張照片,都是利用火星車上Mastcam相機拍攝的,時間間隔為6分51秒。

除此之外,這個模型還模擬了土衛六的環境。土衛六是科學家認為最有希望孕育生命的天體之一,NASA也計劃在30年代發射探測器前去實地考察。同時,土衛六也是唯一擁有完整大氣層的衛星,因此Villanueva也對它表面的日落進行了模擬。

(圖片說明:太空中看土衛六)

和金星一樣,即使是從太空中看,土衛六也是橙黃色的。在地表看天空的時候,也會看到這樣的顏色。在太陽下落的過程中,天空逐漸轉為深褐色。這裡的日落之所以會這樣,就在於土衛六的大氣層中氮氣的比例佔到了95%,比地球還高。除此之外,還有濃度相對較高的甲烷以及其他含碳的有機分子。

(圖片說明:Villanueva模擬的土衛六日落過程)

與此同時,他們還模擬了系外行星TRAPPIST-1e的表面環境。這顆行星的宿主恆星TRAPPIST-1擁有7顆行星,是擁有系外行星最多的天體之一。最新研究表明,它這7顆行星中可能有3-4顆都處於宜居帶內,TRAPPIST-1e就是其中之一。

據介紹,Villaneuva和他的美國宇航局戈達德太空飛行中心同事們開發的這個軟體,是行星光譜發生器(Planetary Spectrum Generator)的一部分,目前已經在網路上釋出。對於天文學家們來說,他們可以透過將恆星的光透過行星、彗星、衛星等天體的大氣層模式,分析其大氣層內的物質成分。而對於科學愛好者來說,可以反過來使用這個程式,透過天體的大氣成分來模擬表面的天空環境。

這樣的模擬還是非常有趣的,也可以幫助科學家驗證理論分析的正確性。如果我們成功印證了這些模擬的結果,那麼就非常有理由說明推測出來的系外行星天空顏色有著非常高的準確率。到那個時候,即使不前往系外行星,我們也能體驗到登陸上去是什麼樣的感受了。

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