2006 年,当新视野号宇宙飞船向冥王星发射时,没有人知道“首次探索最后一颗行星”的标语会是短暂的。除了我。两周前,我发现了厄里斯,一颗比冥王星重 30% 的冰冻天体。很明显,我的发现将终结冥王星当时作为太阳系最远行星的 76 年统治。要么厄里斯加入它的行列,要么冥王星将失去行星地位。 有一件事大家都同意:我们对冥王星的了解实在太少了。它太小太远了,从地球上看不出任何细节。新视野号的设计初衷就是为了清晰地观察冥王星。在过去的九年里,它一直在飞越地球和冥王星之间 30 亿英里的距离,本月晚些时候它将最终到达目标。该航天器携带红外和紫外线摄像机以及高能粒子收集器等工具。当它以 31,000 英里/小时的速度飞过时,它将捕捉到冥王星及其卫星卡戎的图像,其细节将比以往任何人都能看到的都要多。 对于因发现冥王星而导致其地位下降的人来说,这次飞越可能不再那么令人兴奋。但事实并非如此。新视野号现在远不止是冥王星。它有望帮助我们了解太阳系的一个全新区域。 原因如下。当这项任务最初构思时,我们天文学家认为冥王星有点异常。首先,它很小,表面冰冷多岩石——与绕太阳运行的巨大气态行星形成鲜明对比。但自发射以来,我们对冥王星及其周围环境有了更多的了解。而且它似乎不是例外,而是常态。 冥王星位于柯伊伯带的内缘,柯伊伯带是海王星之外的一片广阔区域。柯伊伯带包含数十万个直径为 100 公里的天体,还有更多更小的天体。每个天体都有自己的特点。例如,阋神星——仍然是柯伊伯带中已知的最大天体——它的大气层在 558 年的轨道运行过程中交替冻结在表面并重新蒸发。橄榄球形状的鸟神星比太阳系中任何其他大型天体都旋转得快。它的旋转是一次古老碰撞的结果,碰撞将冰碎片抛向太阳系最外层。鸟神星的表面就像一个化工厂:它慢慢地将甲烷冰块变成一锅奇异的冰,其中一些冰从未在地球实验室以外的任何地方见过。还有更多,名字如夸奥尔、奥库斯、赛德娜和白雪公主(别问)。 我发现了这些奇怪的行星。它们都进一步证明了冥王星不应该算作行星,而应该被称为矮行星。它与柯伊伯带的邻居共享轨道,而不像我们称之为行星的其他行星那样单独运行。正确分类物体是了解它们如何运作以及它们最初是如何形成的关键第一步。但并不是每个人都同意冥王星的新地位,尤其是广大公众。直到今天,我还是会收到人们的邮件,询问冥王星是否可以被纳入行星万神殿。(答案:不。)那里肯定有很多怀旧情绪。 我明白了。从小学开始,我脑海里就浮现出冥王星表面的画面。在我的冥王星上,冰冷的尖顶在昏暗的风景中投下不祥的阴影。你只需轻轻一碰就能推倒一座。太阳离得太远,你可以用散落在地面上的细小碎裂碎片遮住它。但今年之后,我的冥王星将消失,取而代之的是真实冥王星的图像。我对此很满意。因为新视野号并不代表结束,而是一个开始。 我童年想象中的冥王星将消失,取而代之的是真实存在的图像。我对此很满意。随着飞船的接近,早期图像显示冥王星和冥卫一逐渐清晰,形成小球体。我们可以看到表面特征的初步迹象。除了冥卫一之外,还有四颗小卫星从行星的强光中显现出来。随着飞船进一步靠近,我们会发现以前未知的卫星吗?我猜是的,但可能要过一段时间才能知道:虽然新视野号的飞越将在一瞬间结束,飞船将加速驶向星际空间,但图像将在数月内逐渐传回。 在很大程度上,这些图像应该可以证实我们从地面和地球轨道望远镜拍摄的模糊照片中推断出的情况。冥王星应该相对光滑,两极有明亮的凝固氮浓度,赤道沿线有较暗的区域。在那里,甲烷将冻结在表面并开始分解成深红色的焦油状物质。冥卫一应该看起来完全不同:古老且坑坑洼洼。由于冥王星体积小、引力弱,穿过冥王星表面使其变得光滑的冰应该已经蒸发到冥卫一的太空中。我怀疑我们还会看到冥卫一表面正在发生更多事情的迹象,也许是一些古老的火山喷发流经月球的地区,而那时月球的其余部分已经遭到重创。 作为一名科学家,证实发现是一件很棒的事情。但是,当出现新问题时,会更令人兴奋。新视野号将提出一大堆问题。像冥王星这样的物体表面是否点缀着冰冷的间歇泉?如此微小的大气层能有天气吗?冥卫一过去真的有冰火山吗?如果有,冰火山到底是什么?它是如何运作的? 自这些天体形成以来的 45 亿年中,有多少颗流星撞击过它们?有许多问题需要回答,但最有趣的问题将是那些我们还没有想到要问的问题。 最终,新视野号将帮助我们了解太阳系是如何形成的。部分原因是柯伊伯带的古老表面比海王星等气态行星留下的历史痕迹要久远得多。因此,我想提出一个新的标语:“首次探索最后边疆的任务。” 迈克·布朗是加州理工学院的行星天文学家,也是《我如何摧毁了冥王星以及它为何会发生》一书的作者。 本文原载于《大众科学》杂志2015年7月号。 |
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