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当谈到回答我们人类物种最深刻的存在问题时，美国联邦机构不一定是您首先想到的地方。 然而，在过去半个世纪里，这恰恰是取得一些最伟大的实际进展的地方。 这也是关于我们宇宙地位的一些最深刻的概念转变的发源地。
从阿波罗17号拍摄的地球作为“蓝色弹珠”的典型景象，到火星表面和我们太阳系寒冷宁静的边缘的景象，到来自年轻宇宙的残留微波的温度噪声，再到超过4,000颗绕其他恒星运行的候选行星的目录。 NASA 都经历过，都做到了。
当然，作为一个政府机构，NASA 也有其自身的问题，从被当作政治工具摆布，到其自身常常陈旧而繁琐的官僚机构。 但是，当它做对事情时，它真的是做得非常棒。
因此，令人非常兴奋的是，一项旨在汇集美国各地系外行星科学界的大型新计划已经宣布。 完全公开——我已经了解这件事几个月了，我作为哥伦比亚大学和哥伦比亚天体生物学中心的机构首席研究员直接参与其中，成为由纽约戈达德空间研究所领导并与戈达德太空飞行中心以及其他一些机构（如华盛顿大学、韦伯州立大学和NASA艾姆斯研究中心）合作的贡献团队的一部分。 呼，而这种拗口的名字正是整个计划被称为 NExSS（系外行星系统科学联盟）的原因。
官方描述可以在这里阅读。 简而言之，这是一个大胆的计划，旨在为 NASA 支持的系外行星科学的众多不同分支以及对新世界生命的探索带来结构。 “系统科学”部分源于认识到我们需要了解行星和生命如何相互作用，行星和恒星如何相互作用，以及整个天体物理学、地球物理学、地球化学、气候学、生物化学的各个方面如何协同工作。
我将吹嘘一下我的同事们的工作，因为我非常偏见，并且认为这是所有这一切中最令人兴奋的部分之一。 我们对 NExSS 的科学贡献围绕着开发我们称之为 ROCKE3D 的模型。 我们认为，这将是世界上最好的岩石行星表面环境三维超级计算机模型之一。 它是在地球气候模型的通用版本（称为通用环流模型或 GCM）的基础上构建的。
像这样的巨型计算机程序将行星的大气层建模为流体，其中能量通过风传输，其中有海洋和冰，存在大气化学和电磁辐射传输，云形成和消散，最终生物圈也参与其中。
但是，您不能仅仅重置参数来询问，例如，火星或遥远系外行星的气候性质。 基于地球的 GCM 以其高度调整而闻名，可以准确地再现现代地球气候条件和敏感性——它们应该如此，以便帮助回答我们关于气候变化的最紧迫问题。 如果您需要询问新世界，甚至过去 40 亿年来的地球，您需要重写大量代码。
为了测试模型的实际准确性，您需要正确校准它。 这就是我们计划对 ROCKE3D 做的事情——通过利用我们所知的过去 45 亿年来太阳系的“宜居性”，来尝试确定模拟中正确的物理和力学原理。 一些非常早期的结果已在此处展示。
从左到右，您看到的是火星北半球冬季的表面温度，作为年轻金星的代表的缓慢旋转（潮汐锁定）地球的表面气温，以及新元古代地球（可能在十亿年前，请注意大陆是不同的）在寒冷的“雪球”事件期间，显示低层云覆盖（白色）和表面风速和方向（绿色）。
我在这个项目中的小角色是帮助处理一些模型输入。 具体来说是行星的自旋轨道历史，因为如果您不知道行星的朝向和轨道，您就不知道太阳能的正确输入——一个世界的“日照”——这驱动着气候。 我们需要弄清楚金星、地球和火星等行星在过去 45 亿年间各个关键时期的合理的自旋轨道状态——这不是一项特别容易的任务——因此我们正在想出一些新颖的方法来解决这个问题，其中许多方法将涉及投入大量的计算机时间来解决这个问题。
一路上，我们将弄清楚系外行星的可能性，特别是那些可以维持数十亿年温和气候的世界，以及即将到来和未来几代望远镜将能够探测的行星。
在这种情况下，太阳系真的是通往恒星的垫脚石。