寒來暑往，匆匆又是一年。  

　　在即將過去的2018年里，有嫦娥4號、帕克號的發(fā)射，有洞察號、隼鳥2號的抵達，有黎明號和開普勒號的告別，也有新視野號繼續(xù)遠行的期盼…  

　　在即將過去的2018年里，我們在月球上發(fā)現(xiàn)了水冰，在火星上找到了復雜有機物，我們重新認識了太陽系中的很多天體，我們還在認識更多的系外的天體…   

　　即將過去的2018年里，有喜悅，也有憂傷，有探索，也有發(fā)現(xiàn)。  

　　一筆一劃，都記錄著人類探索宇宙的蹣跚足跡。  

　　   

　　月 球  

　　1.嫦娥4號發(fā)射  

　　12月8日，嫦娥4號月球探測器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。這是中國的第5次探月任務（算上嫦娥5號 T1的話），也是繼5年前的嫦娥3號任務成功完成之后的新進程。  

 

長征3號乙改型（CZ-3B）運載火箭搭載嫦娥4號發(fā)射升空。來源：新華網(wǎng)  

　　    

　　12月12日，嫦娥4號探測器經(jīng)過約110小時的地月轉移軌道后，成功實施近月制動，進入了近月點約100公里的環(huán)月軌道，并將于2019年1月初擇機著陸。  

　　嫦娥4號任務包括一枚著陸器和巡視器（月球車）的組合體，計劃著陸在月球背面的南極-艾肯盆地中，對月球背面的地質和天文環(huán)境展開探測——這是人類首次嘗試軟著陸和實地探測月球背面。  

　　  

嫦娥4號著陸器（左）和月球車（右）。來源：航天科技集團  

　　為了解決挑戰(zhàn)月之背面的通訊難題，我國已在半年前（5月21日）預先發(fā)射了一枚通訊中繼衛(wèi)星“鵲橋”，作為接下來的著陸器/月球車與地球進行通訊的“橋梁”。這枚人類首顆位于地月拉格朗日L2暈軌道（halo軌道）的通訊中繼衛(wèi)星已于6月14日順利抵達預定軌道。  

　　  

“鵲橋”工作示意圖。來源：[1]  

　　2.“水冰月”實錘  

　　通過對月船1號搭載的月球礦物繪圖儀（簡稱M3）數(shù)據(jù)的分析，夏威夷大學的李帥團隊在月球南北緯70 以上的永久陰影區(qū)中確認發(fā)現(xiàn)了多處含有水冰的區(qū)域，這是科學家們首次在月球發(fā)現(xiàn)水冰存在的直接證據(jù)。這一成果發(fā)表于2018年8月20日的《美國科學院院刊》[2]。  

　　  

月球南北極區(qū)含有水冰的位置（天藍色點），底圖的灰度代表表面溫度，顏色越深就越冷。來源：NASA [3]  

　　這一發(fā)現(xiàn)既證明了長久以來對月球極區(qū)永久陰影區(qū)中可能有水冰的猜測，也證實了月球并不像我們曾經(jīng)認為的那樣是完全干燥的。至此，月球終于加入了太陽系水冰大禮包，成為內太陽系中除了金星之外的最后一個確認發(fā)現(xiàn)水冰的大天體。  

　　    

　　火 星  

　　    

　　作為本次2018火星發(fā)射窗口內的唯一一個火星任務，NASA的洞察號火星著陸器在今年圓滿完成了發(fā)射和著陸兩件大事。  

　　5月5日，洞察號探測器在加州范登堡空軍基地發(fā)射升空。半年后的11月27日，洞察號順利經(jīng)過“恐怖7分鐘”的考驗，平安登陸火星。  

　　洞察號的使命是探測火星的內部結構，它也是人類第一顆火星地球物理探測器。它攜帶了火震儀（SEIS）、熱流和物理性質探測儀（HP3）和自轉和內部結構探測儀（RISE），將會對火星的內部結構、熱狀態(tài)和自轉狀態(tài)進行深入觀測。  

　　剛著陸不久的洞察號已經(jīng)順利完成了諸多準備工作，也收獲了火星的新風景。在過去的一個月里，洞察號第一次聽到了火星上的風聲，拍攝了第一張全景自拍，而且部署下了火震儀。  

　　  

洞察號的第一張自拍，拍攝于12月6日，由11張照片拼接而成。來源：NASA/JPL-Caltech [4]  

　　2019年，將會是洞察號真正大顯身手的一年。  

　　  

　　11月20日，NASA公布了好奇號火星車的繼任者，下一代火星車Mars 2020的計劃著陸區(qū)——Jezero撞擊坑。   

　　Jezero撞擊坑直徑約49公里，形成于火星的諾亞紀（約41-37億年前），很可能是一個古老開放式湖泊干涸后的遺跡。這里有過流水作用的侵蝕，也受到過火山活動的波及，多種地質活動在撞擊坑內留下了豐富的堆積物，甚至可能保存了生命的線索。  

　　  

光譜數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出的Jezero撞擊坑中三角洲一帶豐富的堆積物，不同顏色代表不同的礦物。來源：NASA/ JPL/ JHUAPL/ MSSS/ Brown University [5]  

　　Mars 2020火星車計劃于2020年7月發(fā)射，并于2021年2月到達火星。  

　　   

　　人類對火星生命和火星宜居性的探索在2018年也有了新的進展。  

　　1月12日，《科學》雜志發(fā)表了美國地質調查局（USGS）Colin M. Dundas團隊的發(fā)現(xiàn)。他們通過火星勘測軌道飛行器（MRO）的影像和光譜數(shù)據(jù)，首次在火星中緯地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量純凈的地下水冰[6]。這些地下水冰層不僅可以幫助我們追溯火星歷史上的氣候變化，也有望作為將來登陸火星的宇航員和火星移民的補給來源。  

 

　　  

中緯的斷崖中暴露出的純凈水冰。來源：[6]  

　　6月8日，《科學》雜志發(fā)表了來自NASA哥達德空間飛行中心Jennifer L. Eigenbrode團隊和NASA噴氣動力實驗室Christopher R. Webster團隊的兩篇論文。前者通過好奇號的鉆孔采樣數(shù)據(jù)分析，首次在火星的古老泥巖中發(fā)現(xiàn)多種噻吩（C₄H₄S）類和其他芳香族、脂肪族等復雜有機物[7]；后者通過好奇號火星車對跨度達3個火星年（約6個地球年）期間的火星甲烷含量的觀測，證實火星上的甲烷含量有季節(jié)性變化[8]。這兩大發(fā)現(xiàn)雖然還不足以證明火星上曾經(jīng)或者現(xiàn)在有生物存在，但也都不能排除生物成因的可能性。  

　　  

（左）好奇號首次發(fā)現(xiàn)噻吩等復雜有機物。改編自：NASA。（右）好奇號探測到的甲烷季節(jié)性變化。改編自[8]   

　　7月25日，《科學》雜志發(fā)表了意大利天體物理研究所的羅伯特 奧羅塞團隊的最新結果。他們通過火星快車號探測器的MARSIS雷達數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)火星南極的冰蓋之下1.5公里深處很可能有液態(tài)鹽水湖，延伸范圍約有20公里[9]。  

　　  

可能的液態(tài)水湖所在的區(qū)域（右圖藍色三角區(qū)域內）來源：ESA和參考文獻[9]  

　　越來越多的觀測結果告訴我們，火星、谷神星、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、土衛(wèi)二、土衛(wèi)六，甚至冥王星…它們的冰層之下很可能都有鹽水湖泊或海洋，太陽系并不是干涸的沙漠，而是蘊藏著數(shù)不清的生命之源。  

　　    

　　小行星  

　　1. 黎明號結束任務  

　　2018年11月1日，NASA正式宣布黎明號探測器燃料耗盡，結束了它長達11年的小行星帶之旅。  

　　發(fā)射于2007年9月27日的黎明號探測器，以一己之力為人類揭開了小行星帶中兩顆最大天體——灶神星（Vesta）和谷神星（Ceres）的面紗。它也是目前為止唯一一個環(huán)繞了兩顆地外天體，第一個環(huán)繞小行星帶天體，第一個探訪矮行星的探測器。  

　　  

黎明號的青春紀念冊。素材來源：NASA  

　　黎明號結束任務之后的最終軌道是項目組精心設計的距離谷神星最近的“安全軌道”，會保證黎明號在接下來的至少20年里不會撞上谷神星——以防不慎污染了這顆矮行星。  

　　而人類會抓緊接這段時間來確認谷神星上是否真的具備維持生命的條件，甚至存在生命。  

　　    

　　雖然目前還暫時沒有重訪谷神星的計劃，但在太陽系的其他地方，另外兩顆近地小行星探測器，JAXA的隼鳥2號和NASA的OSIRIS-REx號都在2018年順利抵達了目的地。  

　　先到的是隼鳥2號。6月27日，隼鳥2號探測器抵達小行星“龍宮”上空預定軌道，開始與“龍宮”伴飛。隨后的幾個月里，隼鳥2號迅速完成了對陀螺形小行星“龍宮”的一系列包括地形、重力、溫度等各方面的初步探測。9月21日，巡視器MINERVA-II1成功著陸“龍宮”表面并傳回照片，成為首次成功著陸小行星上的巡視器。10月3日，著陸器MASCOT也順利著陸并完成探測。  

　　  

（左）隼鳥2號拍攝的直徑約900米的小行星“龍宮”；（右）MINERVA-II-1B著陸后拍攝的“龍宮”表面。來源：JAXA  

　　這一巨大的成功也讓領導隼鳥2號團隊的JAXA吉川真副教授入選了今年《自然》雜志年度十大人物[10]。  

　　  

吉川真。來源： Nature/Noriko Hayashi [10]  

　　2019年，隼鳥2號將會面臨更大的挑戰(zhàn)。在新的一年里，它計劃完成2-3次著陸采樣，這將是一場異常艱險的硬仗。  

　　而在另一邊，NASA的冥王號（OSIRIS-REx）探測器也于12月3日抵達小行星“貝努”，而且剛抵達沒幾天就傳回捷報：冥王號已經(jīng)在“貝努”上探測到了水。2019年將是冥王號開始大展身手的一年，讓我們拭目以待。  

　　  

冥王號拍攝的直徑約500米的小行星“貝努”。來源：NASA哥達德空間飛行中心/University of Arizona[11]  

　　木星：朱諾號的捷報  

　　3月8日，《自然》雜志一次發(fā)表了四篇論文，介紹了朱諾號前6個周期的探測結果。通過這些探測數(shù)據(jù)，我們對木星的重力場、內部結構、中低緯的條帶、南北極的氣旋都有了更為深入的了解[12-15]。  

　　  

朱諾號近紅外波段數(shù)據(jù)揭示的木星南極區(qū)域的氣旋分布。顏色越深表示溫度越低（云越多）。來源：NASA  

　　轉眼兩年半過去，如今的朱諾號已完成了最初的12個觀測周期，并于今年6月開始了拓展任務。也就是說，朱諾號還會為我們揭開更多關于遙遠、神秘而氣象磅礴的木星的秘密。  

　　  

木星云層之上，拍攝于2017年12月16日。來源：NASA  

　　向外：旅行者2號進入星際空間  

　　在很長一段時間里，旅行者1號都是人類唯一一顆進入星際空間的探測器，而這一切在2018年發(fā)生了變化。  

　　旅行者號團隊通過旅行者2號攜帶的等離子科學實驗儀（PLS）、宇宙射線探測儀（CRS）等科學儀器，確認旅行者2號于2018年11月5日也穿過了太陽風的邊界，也就是日球層頂（heliopause），成為第二個正式進入星際空間的探測器[16]。  

　　  

旅行者1號和2號目前的位置示意圖。來源：NASA/JPL-Caltech [16]  

　　旅行者2號的這一歷史性時刻意義非凡。  

　　不同于只飛掠了木星和土星的旅行者1號，旅行者2號是人類迄今為止唯一一顆一次性飛掠過四顆外太陽系行星系統(tǒng)（木星、土星、天王星、海王星）的探測器，也是人類窮盡當時的技術、智慧和機遇的一次里程碑式的成功。  

　　旅行者2號也讓人類得以首次直接觀察到探測器穿過太陽風邊界進入星際空間之后的環(huán)境。是旅行者2號攜帶的等離子科學實驗儀首次探測到探測器穿過太陽風邊界之后周圍環(huán)境中的等離子體密度的劇烈減少，因為旅行者1號攜帶的等離子科學實驗儀的在穿過太陽風邊界很久之前就已經(jīng)壞掉了。  

　　  

旅行者2號攜帶的宇宙射線探測儀（CRS）顯示，11月5日后，旅行者2號周圍探測到的來自日球層內的粒子驟減，而來自宇宙射線的粒子驟增。來源：NASA  

　　自此，發(fā)射于1977年9月5日和8月20日的旅行者1號和2號探測器已經(jīng)先后于2012年和2018年進入了星際空間。雖然距離“飛出太陽系”還遙遙無期，但它們依然代表著人類向著太陽系外探索的先鋒，正不停歇地飛往更遠的地方。  

　　    

　　向內：帕克號和貝比科隆博號發(fā)射  

　　向太陽外的探索固然非常艱難，但向太陽系內的探索卻也絲毫沒有更容易。太陽巨大的引力和嚴酷的高溫，讓人類不敢輕舉妄動。  

　　然而，2018年也是人類向太陽系內探索的突破之年。  

　　2018年10月20日，歐空局ESA和日本航天局JAXA聯(lián)合研制的貝比科隆博號水星探測器（BepiColombo）在法屬圭亞那庫魯航天中心發(fā)射升空——這是人類迄今為止的第3個水星探測器，也將是繼2004年發(fā)射的信使號探測器之后的第2個水星軌道器。  

　　  

貝比科隆博號水星探測器假想圖。來源：ESA  

　　貝比科隆博號水星探測器由ESA主導的水星探測軌道器MPO和JAXA主導的水星磁層軌道器MMO兩部分組成，預計花費7年時間抵達水星軌道，對水星的地形、重力、內部結構、礦物成分、磁層以及水星周圍的各種粒子環(huán)境進行全方位探測。  

　　   而更激動人心的，是人類“觸摸”太陽的勇氣和豪情。  

　　2018年8月12日，NASA的帕克太陽探測器在美國佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空。這顆致力于探索太陽的大氣層、磁場和太陽風的帕克太陽號探測器以美國天體物理學家尤金 帕克的名字命名，這也是NASA歷史上第一顆以還在世的人的名字命名的探測器。  

　　這顆探測器將成為人類有史以來最接近太陽的探測器，也將成為有史以來速度最快的人造物體。它將帶著白色的隔熱盾，勇闖1400攝氏度的高溫。  

　　帕克號將在發(fā)射后的7年里環(huán)繞太陽24圈，一點一點靠近太陽。而在2018年的最后幾個月里，帕克號進展良好，已經(jīng)完成了第一次金星飛掠和第一次近日點飛掠。  

　　  

帕克號“觸摸”太陽的假想圖。來源：NASA  

　　系外行星：苔絲接棒開普勒，薪火相傳  

　　2018年10月30日，偉大的系外開拓者、行星獵人、NASA的開普勒探測器在幾次掙扎在油盡燈枯的邊緣之后，因燃料耗盡醫(yī)治無效，永遠離開了我們。這顆發(fā)射于2009年3月7日，使命是尋找太陽系以外的行星的探測器，原本的設計壽命只有3.5年，但它一再超期服役，最終堅持工作了9年半。  

　　作為人類第一顆職業(yè)行星搜尋探測器，開普勒告訴了我們太多太多。   

　　在2001年底，開普勒任務正式通過之前，人類只發(fā)現(xiàn)了約80顆系外行星。而到了2018年底，人類已經(jīng)確認發(fā)現(xiàn)了約3800顆系外行星——其中有2662顆都是開普勒探測器發(fā)現(xiàn)的，占了70%。  

　　  

9年多的飛行，觀測了53萬多個恒星系統(tǒng)，確認發(fā)現(xiàn)了2662顆系外行星。來源：NASA[17]  

　　開普勒探測器告訴我們，系外行星是普遍存在的，類地大小的行星也是普遍存在的；開普勒探測器也告訴我們，行星系統(tǒng)可以有多么豐富多彩，傳統(tǒng)的行星形成理論可能亟需修改——我們以為是典型的太陽系，只不過是其中一種情況罷了。  

　　可以說，是開普勒探測器，真正讓我們開始以全新的視角看待星空——  

　　曾經(jīng)，那只是一個個遙遠而陌生的亮點；  

　　而現(xiàn)在，我們知道那一個個亮點里，也有著和我們的太陽系一樣甚至更加豐富多彩的行星甚至衛(wèi)星世界。  

　　  

紀念開普勒探測器退役的作品《A New View of Our Starry Night》。來源：NASA [18]  

　　欣慰的是，開普勒探測器的繼任者——NASA的凌日系外行星巡天衛(wèi)星苔絲（TESS）已于今年4月18日發(fā)射升空，接過了開普勒探測器的火炬，而且短短幾個月就已經(jīng)確認發(fā)現(xiàn)了3顆系外行星。  

　　  

薪火相傳。來源：NASA  

　　1%的銀河系：蓋亞任務數(shù)據(jù)第二次發(fā)布  

　　發(fā)射于2013年12月19日的歐空局蓋亞（Gaia）任務，至今已完成了四年多的探測。蓋亞任務的設計功能是以前所未有的精度測量星體的位置、距離和運動等特征，目標是繪制10億顆天體（主要是恒星）的三維星圖，或者說，“下載”1%的銀河系“數(shù)據(jù)庫”，以此來揭示銀河系的組成、形成和演化。  

　　蓋亞任務于2016年9月14日發(fā)布了第一批數(shù)據(jù)（Gaia DR1），包括了截止到2015年9月的為期14個月的初步探測內容。  

　　而今年（2018年）4月25日，蓋亞任務的第二次數(shù)據(jù)發(fā)布（Gaia DR2）則更為矚目。這次發(fā)布包括了從2014年6月25日到2016年5月23日長達22個月的觀測數(shù)據(jù)，涵蓋了16.9億顆恒星的位置和亮度，13.3億顆恒星的視差和自行運動信息，13.8億顆恒星的顏色，720萬顆恒星的徑向速度，7700萬顆恒星的半徑和光度測量數(shù)據(jù)等大量信息[19]。可以說，至此蓋亞任務已經(jīng)完成了“繪制1%的銀河系”這一最初的目標。通過對這些數(shù)據(jù)的分析和研究，無數(shù)關于銀河系的謎題已經(jīng)或將會被揭開。  

　　  

蓋亞第二次數(shù)據(jù)發(fā)布呈現(xiàn)的銀河系星圖。來源：ESA [20]  

　　領導這個由400多名科學家組成的蓋亞數(shù)據(jù)處理和分析團隊的科學家——荷蘭萊頓大學的Anthony Brown教授也入選了今年《自然》雜志年度十大人物[10]。蓋亞任務發(fā)布的數(shù)據(jù)已經(jīng)被超過700篇學術論文引用，還有許多天文學家們正在孜孜不倦地深挖這個珍貴的數(shù)據(jù)寶庫。  

　　  

Anthony Brown。來源：Nature/ Timothy Archibald [10]  

　　蓋亞任務接下來還將會有一次或者更多次激動人心的數(shù)據(jù)發(fā)布。  

　　   

　　來自遙遠星系的使者：“冰立方”探測到中微子  

　　2017年9月22日，“冰立方”團隊探測到了一次極高能中微子事件，在這顆中微子的來源方向上，剛好有一個正處在活躍狀態(tài)的“耀變體”（flaring blazar），科學家們認為這就是本次觀測到的極高能中微子的源頭——這是人們首次確認中微子的銀河系外來源體。在此之前，人類只確認過兩個中微子源天體：太陽和超新星1987A。由于中微子是宇宙射線作用的產(chǎn)物之一，因此這也意味著這很可能是人們首次找到宇宙中高能射線的來源體。這一結果發(fā)表于2018年7月13日的《科學》雜志[21]。  

　　中微子這種極輕極小的粒子極難被探測到，探測到本次中微子事件的裝置叫做“冰立方”（IceCube）：在南極厚厚的冰層之下1450-2450米之間的不同深度處，安置了60個用于探測中微子產(chǎn)物信號的光學傳感器，構成了一個大約覆蓋一立方公里范圍的傳感器陣列。  

　　  

南極冰下的探測裝置——冰立方。來源：JAMIE YANG AND SAVANNAH GUTHRIE/ICECUBE/NSF[22]  

　　事實上，在冰立方團隊9月22日探測到中微子之后，是包括專門監(jiān)測高能伽馬射線的費米衛(wèi)星、美國的 “央斯基甚大陣” 射電望遠鏡、日本的 “昴星團”光學望遠鏡等多種觀測手段和儀器加入了進來，一同尋找和確認來源，才最終鎖定了這個耀變體。因此，這次中微子事件也標志著多信使天文學新的里程碑。這一成果入選了《科學》雜志的“2018年十大突破”榜單[22]。  

　　   

　　 下一站，月之背面！下一站，天涯海角！   

　　或許你還沒有從忙碌而充實的2018年里緩過神來，但勤奮的探測器們卻已經(jīng)開始了新的征程。  

　　在2019年剛剛開始的幾天，兩件大事即將發(fā)生。  

　　1月1日，離開冥王星多時的NASA新視野號探測器將飛掠它的下一個目標——柯伊伯帶天體2014 MU69，它還有一個浪漫的昵稱：Ultima Thule（拉丁語“天涯海角”之意）。這將是人類通過探測器近距離探訪的最遠的太陽系天體。  

　　  

新視野號飛掠天涯海角的假想圖。來源：NASA/JHUAPL/SwRI  

　　同樣是1月初，我國的嫦娥4號探測器將嘗試著陸月球背面。雖然通訊的難題已經(jīng)解決，但地形復雜崎嶇的月之背面依然兇險異?！@將是人類首次挑戰(zhàn)軟著陸月球背面。  

　　  

盤踞月球背面南半球的南極艾肯盆地（紅圈內）是嫦娥4號的目標。根據(jù)LROCWAC影像繪制。  

　　2019,新的一年，新的期待。  

　　    

　　    

　　致謝  

　　本文感謝知友@flyingspace、@劉博洋對本文提升所做的幫助~  

　　    

　　（本文中標明來源的圖片均已獲得授權）