科学家对外层空间仍有三个疑问

上个月，当数以百万计的人仰望天空寻找日全食时，包括那些在克利夫兰全食路径上的人，我们被提醒了大气层之外的奥秘和挑战。在浩瀚无垠的宇宙中，问题仍然挥之不去——这些问题突破了我们理解的界限，并推动了全世界科学家对知识的不懈追求。

为了纪念国家太空日（5月3日 ），《每日邮报 》采访了拉尔夫·哈维（Ralph Harvey），以了解更多关于专家们对外层空间的了解。Harvey是凯斯西储大学地球、环境和行星科学系的教授，他的大部分研究涉及行星材料的地球化学研究。

请继续阅读，了解哈维对仍然徘徊在宇宙及其他领域的重大问题的看法。

1. 什么是暗物质（以及同样看不见的暗能量？

重力是自然界最相关的基本力量，在人类可以理解的尺度上运作，无论我们谈论的是从树上掉下来的苹果还是绕太阳旋转的行星。 我们也非常非常精确地理解重力，至少对于从一根头发的宽度到数万亿公里的距离。但是当你开始在非常大的尺度上观察事物时，比如星系的大小（直径100,000光年）或更大，引力似乎表现得很糟糕。美丽的螺旋星系应该像下水道中的水一样流畅地旋转——相反，它们通常表现得更像刚性的圆盘;星系团在它们周围弯曲光线，就好像它们的质量比我们看到的恒星、气体和尘埃的质量大20倍。如果我们假设暗物质的存在，这些问题就会消失，暗物质是一种看不见的“缺失质量”，只能通过引力与正常物质相互作用。

更难以捉摸的是标有暗能量的无形“推动力”;在最大的尺度上，从数十亿光年向外看，有明确的证据表明，不仅引力（包括暗物质）没有将宇宙维系在一起;但总的来说，它正在以不断变化的速度扩张。当然，也有可能在更长的距离上，我们对重力的理解是令人震惊的，从根本上是错误的。 无论发生什么，解决我们宇宙中这些看不见的组成部分的本质是空间科学中最大的挑战之一。

2. 其他星球上的生命是否可持续，或者地球真的那么稀有？

我们的星球已经孕育了近40亿年的生命，甚至更长，在这段时间里，生物体和地球共同进化。板块构造、火山活动和气候波动等行星过程对地球生物圈产生了巨大影响，而大量新陈代谢过程及其大量废物则回报了人们的青睐。因此，很难确切地说出是什么让生命在地球上生根发芽并茁壮成长;这是纯粹的地质学，表明如果所有成分都到位，世界注定会拥有生命吗？还是地球上的生命是由于一连串无数不可能的事情，这些事情在正确的时间以正确的方式发生（幸运的我们）？有信仰的人、哲学家、艺术家和其他人都像科学家一样广泛地研究了这一点，但不幸的是，由于我们的星球是唯一的研究例子，很难客观地探索地球的独特性。

令人惊讶的是，情况正在迅速变化。在过去的几十年里，系外行星（围绕其他恒星的行星）已经从理论上的可能变成了成千上万的证实。随着探测极限的下降，越来越多的系外行星被发现，其一阶特征（大小、密度、与母星的距离等）表明它们可能是诱人的“其他地球”。系外行星研究本身正在转变为宜居性科学，在它们的大气层和组成中寻找并有时找到诱人的线索。地球只是数百万颗行星中的另一个宜居行星，还是更稀有的东西？无论答案如何，它都将从根本上改变我们对地球的看法。

3. 我们应该如何关注小行星和其他宇宙威胁？

我们非常适合居住的地球可以使生命看起来永恒，但月球伤痕累累的面孔和我们自己星球的撞击历史提醒我们，一次好的小行星碰撞可以毁掉一切（问问恐龙就知道了）。1994年舒梅克-利维撞击木星和2013年俄罗斯车里雅宾斯克上空的陨石爆炸只是最近从太空到来的厄运的两个提醒。

美国宇航局（以及世界各地的其他航天机构）非常重视这些威胁。美国宇航局的一项基线任务（写入联邦法律）是到2033年探测和表征100%直径或更大的100米或更大的潜在危险近地天体（NEO）。 美国宇航局（NASA）的行星防御计划（Planetary Defense Initiative）是这些努力的先锋，这是一个鲜为人知但令人难以置信的组织，其中包括我们星球上应对小行星撞击威胁的最重要专家。它们不仅可以检测潜在的撞击物，还可以不断跟踪和表征它们以模拟它们的行为。他们也不会吝啬人类的影响;行星防御广泛地影响战争游戏影响场景，以微调详细、协调的通信结构来管理响应。并非所有的反应都是被动的;美国宇航局最近的DART任务成功地修改了一颗小行星的轨道，作为未来威胁缓解研究的起点。行星防御计划（Planetary Defense Initiative）是一个很好的例子，说明科学如何成为拯救世界的直接努力。