新视野号航天器刚刚揭示了我们所访问过的最遥远物体的秘密

2015 年夏天，当新视野号团队庆祝其飞船历史性地飞越冥王星时，他们还在苦苦思索探测器的下一步目标。多年来，地面望远镜一直在徒劳地搜寻太阳系外围，轨道哈勃望远镜的敏锐眼光终于帮助他们发现了两个潜在目标。其中一个看起来非常明亮，但如果飞越该目标，飞船上剩下的燃料将耗尽。团队决定保持灵活，在较暗的斑点上掷骰子。2015 年 10 月，新视野号启动引擎，朝着这个神秘的斑点（现在正式称为 Arrokoth）飞去，但他们不知道会发现什么。

如今，五年过去了，他们的冒险似乎获得了回报。新视野号不仅近乎完美地飞越了阿罗科特，这是迄今为止造访过的最遥远的天体，而且在其数以千兆字节的数据中隐藏着与行星形成经典理论相悖的经验证据——​​自 2019 年元旦会合以来，这些数据一直在陆续传回地球。新视野号团队在上周发表在《科学》杂志上的三篇论文中发表了他们对这颗古老天体及其形成过程的最新分析。

“[与阿洛克斯的相遇]超出了我们最疯狂的梦想，”华盛顿大学圣路易斯分校的行星科学家威廉·麦金农 (William McKinnon) 说，他参与新视野项目已有 30 多年。“它比我们想象的要有趣得多。”

和 20 世纪 70 年代末的大多数行星科学研究生一样，麦金农曾了解到，太阳系的形成源于一场风险越来越大的行星台球游戏。太阳诞生后，一盘尘埃和气体围绕着这颗新生恒星旋转。碰撞的颗粒形成了鹅卵石，鹅卵石又合并成了类似小行星的东西。最终，太阳系中出现了直径达百英里的“行星”，它们相互碰撞，飞速成长，直到木星、地球和太阳系的其他成员完整。

但这一行星成长理论在 21 世纪开始土崩瓦解。行星越大，它们相互撞击的力度和速度就越快，超过一定程度后，它们往往会相互粉碎，而不是顺利合并。麦金农说：“在过去 20 年里，出现了一种全新的、强有力的理论，涉及太阳尘埃云中的粒子。”

新想法大致如下。一群尘埃粒子穿过年轻太阳系的气体，速度比孤狼粒子要快一点，就像环法自行车赛中的自行车手一样互相追赶。随着尘埃粒子的速度越来越快，它们超越了在它们前面运行的粒子，随行粒子群开始膨胀。最终，重力将整个粒子群一举拉到一起。“你一下子就得到了行星，”麦金农说。最后，附近的鹅卵石像雨点一样落在行星上，直到它进化成一颗成熟的行星。

这一新理论有助于解释一些谜题，比如木星究竟是如何在如此短的时间内变得如此之大的，但天文时间的流逝抹去了大部分第一手证据。行星会风化。小行星会相互碰撞。彗星在绕太阳旋转时会融化。要真正验证这一想法，你需要找到太阳系原始行星的最后避难所。

进入新视野号。穿过海王星轨道环后，航天器进入柯伊伯带。这个冰冻物体区域与小行星带相似，但面积更大，而且密度太低，因此其上的居民不会经常相互碰撞。那里的物体距离太阳的距离是地球距离的 30 到 50 倍，数十亿年来一直保持相对不变。

Arrokoth 就是其中一种行星化石。它的身体长度约为 12 英里，两片大小相似的叶片部分融合在一起，就像一个没有头的雪人。麦金农说，它就像雪一样蓬松。

其脆弱的结构没有显示出剧烈碰撞的迹象。经过数月从各个角度拍摄照片重建该物体后，新视野团队得出结论，其形状表明其形成过程是和平的。模型显示，当一团由颗粒和鹅卵石组成的高速云团坍塌时，通常会形成两个团块。然后这些团块相互绕转，直到某种东西（可能是周围气体的拖拽）将它们推到一起。

在模拟了各种速度和碰撞角度后，研究小组发现，任何速度超过每小时 9 英里（学校区域限速的三分之一）的合并都不可能产生 Arrokoth 形状的雪人。麦金农怀疑合并速度甚至可能更慢，可能只有每小时 2 英里。“以这样的速度，你可以撞到墙上，”他说。“但我不建议这样做。”无论 Arrokoth 的叶瓣相互碰撞的速度究竟有多慢，他都认为新视野数据是经典剧烈碰撞行星理论的又一颗钉子。

然而，其他研究人员表示，现在就全面放弃快速撞击理论还为时过早，因为不同的地方可能有不同的行星形成路径。康奈尔大学的行星科学家乔纳森·鲁尼恩认为，虽然柯伊伯带的条件可能适合行星的缓慢形成，但在巨行星附近无气体区域诞生的天体可能与旧教科书的方式相似。“虽然我喜欢作者为 Arrokoth 提出的模型，”他说，“但它在太阳系形成时的其他环境中是否适用，目前尚无定论。”

推动这场争论的可能将落在理论家的身上。新视野号的油箱里仍有一些燃料晃动，理论上可以飞越第三个世界，但柯伊伯带是一个黑暗、空旷的区域。尽管如此，新视野号团队今年夏天将再次搜寻天空，希望再次出现奇迹。“这有点像是孤注一掷，”麦金农说。