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當談到回答我們人類物種最深刻的存在問題時，美國聯邦機構不一定是您首先想到的地方。 然而，在過去半個世紀裡，這恰恰是取得一些最偉大的實際進展的地方。 這也是關於我們宇宙地位的一些最深刻的概念轉變的發源地。
從阿波羅17號拍攝的地球作為“藍色彈珠”的典型景象，到火星表面和我們太陽系寒冷寧靜的邊緣的景象，到來自年輕宇宙的殘留微波的溫度噪聲，再到超過4,000顆繞其他恆星執行的候選行星的目錄。 NASA 都經歷過，都做到了。
當然，作為一個政府機構，NASA 也有其自身的問題，從被當作政治工具擺佈，到其自身常常陳舊而繁瑣的官僚機構。 但是，當它做對事情時，它真的是做得非常棒。
因此，令人非常興奮的是，一項旨在彙集美國各地系外行星科學界的大型新計劃已經宣佈。 完全公開——我已經瞭解這件事幾個月了，我作為哥倫比亞大學和哥倫比亞天體生物學中心的機構首席研究員直接參與其中，成為由紐約戈達德空間研究所領導並與戈達德太空飛行中心以及其他一些機構（如華盛頓大學、韋伯州立大學和NASA艾姆斯研究中心）合作的貢獻團隊的一部分。 呼，而這種拗口的名字正是整個計劃被稱為 NExSS（系外行星系統科學聯盟）的原因。
官方描述可以在這裡閱讀。 簡而言之，這是一個大膽的計劃，旨在為 NASA 支援的系外行星科學的眾多不同分支以及對新世界生命的探索帶來結構。 “系統科學”部分源於認識到我們需要了解行星和生命如何相互作用，行星和恆星如何相互作用，以及整個天體物理學、地球物理學、地球化學、氣候學、生物化學的各個方面如何協同工作。
我將吹噓一下我的同事們的工作，因為我非常偏見，並且認為這是所有這一切中最令人興奮的部分之一。 我們對 NExSS 的科學貢獻圍繞著開發我們稱之為 ROCKE3D 的模型。 我們認為，這將是世界上最好的岩石行星表面環境三維超級計算機模型之一。 它是在地球氣候模型的通用版本（稱為通用環流模型或 GCM）的基礎上構建的。
像這樣的巨型計算機程式將行星的大氣層建模為流體，其中能量透過風傳輸，其中有海洋和冰，存在大氣化學和電磁輻射傳輸，雲形成和消散，最終生物圈也參與其中。
但是，您不能僅僅重置引數來詢問，例如，火星或遙遠系外行星的氣候性質。 基於地球的 GCM 以其高度調整而聞名，可以準確地再現現代地球氣候條件和敏感性——它們應該如此，以便幫助回答我們關於氣候變化的最緊迫問題。 如果您需要詢問新世界，甚至過去 40 億年來的地球，您需要重寫大量程式碼。
為了測試模型的實際準確性，您需要正確校準它。 這就是我們計劃對 ROCKE3D 做的事情——透過利用我們所知的過去 45 億年來太陽系的“宜居性”，來嘗試確定模擬中正確的物理和力學原理。 一些非常早期的結果已在此處展示。
從左到右，您看到的是火星北半球冬季的表面溫度，作為年輕金星的代表的緩慢旋轉（潮汐鎖定）地球的表面氣溫，以及新元古代地球（可能在十億年前，請注意大陸是不同的）在寒冷的“雪球”事件期間，顯示低層雲覆蓋（白色）和表面風速和方向（綠色）。
我在這個專案中的小角色是幫助處理一些模型輸入。 具體來說是行星的自旋軌道歷史，因為如果您不知道行星的朝向和軌道，您就不知道太陽能的正確輸入——一個世界的“日照”——這驅動著氣候。 我們需要弄清楚金星、地球和火星等行星在過去 45 億年間各個關鍵時期的合理的自旋軌道狀態——這不是一項特別容易的任務——因此我們正在想出一些新穎的方法來解決這個問題，其中許多方法將涉及投入大量的計算機時間來解決這個問題。
一路上，我們將弄清楚系外行星的可能性，特別是那些可以維持數十億年溫和氣候的世界，以及即將到來和未來幾代望遠鏡將能夠探測的行星。
在這種情況下，太陽系真的是通往恆星的墊腳石。