2015年7月27日 星期一

Imagining Other Earths【天文】

在过去的二十年中,天文学家们发现了超过千颗围绕临近恒星运转的行星。基于我们现有的知识,在银河系中可能存在百万个恒星系,在这些恒星系中类似地球所处的轨道上存在大小与地球相当的行星。那么一颗行星适合生命居住的条件范围是什么?在本课中,学生们将会接触到天文学、生物学、化学、地质学以及物理学中多种多样的概念,这些概念在于帮助学生构建那些在他们思考这个意义深远的问题时所必须的背景知识。我们将会探讨地球上,特别是在极端条件下,生命起源与演化,太阳系中行星与卫星的性质,恒星以及新发现的系外行星的相关内容。

本课程作业包括两篇短论文,分别描述近地行星考察任务和探索太阳系外行星,以及一篇期末论文。在期末论文中,学生将有机会构思自己的行星系统,并从以下两方面中选择一个进行描述:天文学上如何发现该系统以及行星和母星的性质,或者该系统中的生物。作为本课程学习内容的一部分,我们将对论文进行同学互评,引导学生像一个科学家一样,以科学为原则进行思考,并培养从其他同学中获得新想法的能力,以及创造性地在不同学科和课程的不同部分间建立联系的能力。

课程大纲
Lecture 1: 宇宙是巨大的!
Lecture 2: 生命是什么?
太阳系
Lecture 3: 能量平衡:决定行星温度的是什么?
Lecture 4: 雪球地球
Lecture 5: 行星的大气
Lecture 6: 地球、金星和火星:金发姑娘的故事
Lecture 7: 火星及其生命的探索
Lecture 8: 月球与潮汐
Lecture 9: 土卫六和木卫二:适宜居住的卫星?
作业1:进行行星探索任务的报告
恒星与太阳系外行星
Lecture 10: 开普勒定理 径向速度法搜寻行星
Lecture 11: 开普勒太空望远镜 
Lecture 12: 想象其他星球的情况
Lecture 13: 恒星的寿命
Lecture 14: 元素的产生
Lecture 15: 恒星大气讲座16课:类木行星
作业2:太空任务的报告
Lecture 16: 地球和生命的起源
Lecture 17: 地球岩层和水的由来
Lecture 18: 蛋白质、RNA和DNA:生命的起源
Lecture 19: 生命之树
Lecture 20: 演化
Lecture 21: 复杂生命体的性别与由来
Lecture 22: 极端微生物
Lecture 23: 想象其他星球的衰亡与进化
Lecture 24: 外星人与未来时空旅行
期末论文:设计属于你的行星系统

推荐背景
高等代数、生物、化学和物理

推荐阅读
吉姆·卡斯汀 如何发现一颗宜居星球。
L·温斯坦、J.A 亚当、尼尔.F.康明斯 假如地球有两颗卫星

推荐网站

课程安排
每周两节课。
两份5页的NASA和ESA系外行星任务报告。
期末论文(5-10页):描述你所虚构的行星系统的性质。

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