“冥王星杀手”自述:为什么我仍然爱着冥王星

via  果壳网

冥王星看起来会是什么模样?这是科学家目前的想像。再过不到1个月,新视野号将发回实拍的冥王星图像。图片来源:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute


艾麦乐编译)2006年,当新视野号探测器(New Horizons)发射升空飞向冥王星时,没有人知道它的宣传标语——“前往最后一颗行星的首次探测任务”——会如此短命。除了我。在那之前两个星期,我发现了阋神星(Eris),一颗质量比冥王星还重30%的冰质星球。很明显,我的发现会终结冥王星已经顶了76年的“太阳系最远行星”这一头衔——就算它没有丢掉行星身分,阋神星也会取而代之。

当时所有人都认同一点,我们对冥王星几乎一无所知。它实在太小太远,从地球上看去,只能看见最模糊的一团光斑。新视野号就是设计用来看清它的。过去9年来,它一直在高速跨越地球与冥王星之间30亿英里(约48亿千米)的距离,下月中旬它终将抵达冥王星。这枚探测器携带了红外和紫外相机、高能粒子采集器,还有其他科学设备。它将以每小时31000英里(约每小时50000千米)的速度飞掠冥王星,拍摄冥王星及其卫星卡戎(Charon,又名冥卫一)的照片,揭露从未有人见过的更多细节。

看起来,对于做出一系列发现导致冥王星降级的那个家伙而言,这次飞掠可能不像之前那样令人兴奋了。然而事实远非如此。新视野号现在的意义已经不只是冥王星了。它正打算帮助我们理解太阳系里一整块全新的区域。

原因如下。最初构思这项探测任务时,我们天文学家认为冥王星有点特立独行。比如,它很小,表面由冰和岩石构成——这跟公转轨道离太阳更近的气态巨行星截然不同。然而,自新视野号发射以来,对于冥王星及其周边的环境,我们已经有了更多的了解。冥王星并非特例,反而似乎是某一类规则的代表。

新视野号探测器从地球出发,经过了9年的太空航行(蓝色虚线)之后,将于7月14日飞掠冥王星(图中的红点)。图片来源:Popular Science

冥王星位于柯伊伯带(Kuiper belt)的内侧边缘,这是太阳系内海王星轨道以外的大片区域。柯伊伯带中包含数十万颗100千米以上的天体,还有更多稍小一些的天体。每一颗都有着自己的特色。举例来说,至今仍是柯伊伯带中已知质量最大天体的阋神星,拥有一个大气层,在为期558年绕着太阳公转的过程中,会交替被冻结在表面上,然后又重新升华为气体。橄榄球形的妊神星(Haumea),自转速度比太阳系里其他所有的大天体都更快,这是远古时期它在太阳系最外侧与横冲直撞的冰碎屑碰撞的结果。鸟神星(Makemake)的表面则像一个化工厂,将厚厚的甲烷冰层缓慢地转变成奇异冰块的一锅乱炖,其中一些冰,除了地球上的实验室外,还从来没有在别的地方看见过。还有更多的天体,分别被命名为创神星(Quaoar)、亡神星(Orcus)、塞德娜(Sedna)和白雪公主(Snow White,不要问我为什么)。

这些“怪胎”全都是我发现的。每一颗都添加了更多的证据,表明冥王星不应该被当成一颗行星,而更应该称之为一颗矮行星(dwarf planet)。它和柯伊伯带里的许多邻居一起共享公转轨道,不像其他被我们称为行星的天体那样,独自绕着太阳公转。想要理解天体如何运转,了解它们最初如何形成,关键的第一步就是要给它们准确归类。但并不是所有人都认同冥王星的新身份,特别是在普通公众当中。直到今天,还有人给我发邮件,问冥王星能不能得到豁免,重归行星行列。(回答是,不能!)对于冥王星,人们总是有太多的乡愁。

这一点我清楚。读小学的时候,对于冥王星的表面看起来会是什么样子,我的脑海里就已经有了一幅图像。在我的冥王星上,座座冰峰在昏暗的陆地上投射出幢幢黑影。那些冰尖都很脆弱,轻轻一碰就会坍塌破碎。太阳特别特别遥远,随便在地上捡个碎片,就能把它挡住。然而,今年之后,我的冥王星就将不复存在,取而代之的是新视野号发回的真实图像。我能够承受这一点。因为新视野号并非标志着一个终结,而是一个开始。

新视野号飞掠冥王星的预告片。视频来源:National Space Society

随着探测器逐渐接近目标,在它发回的早期图像上,冥王星和卡戎显现为两个小小的圆面。我们能够隐约看出表面的一些特征。除了卡戎以外,其他4颗小卫星也从冥王星的光芒中显现出来。随着探测器进一步靠近冥王星,我们会发现前所未知的卫星吗?我猜会的,但可能要等一段时间才会知道:尽管新视野号飞掠冥王星只是短短一瞬间,随后探测器将继续高速飞向星际空间,但它拍摄的图像要花好几个月的时间才能一点点传送回来。

根据地面和地球轨道上空间望远镜拍摄的模糊影像,我们已经对冥王星的模样有过一些推测。新视野号发回的图像,多半会证据我们的那些猜测。冥王星应该相当光滑,两极明亮,凝聚着冻结的氮,赤道周边则相对黯淡。在那里,甲烷会被冻结在表面,开始分解成深红色焦油状的物质。卡戎看起来应该完全不同:古老的地表上密布着撞击坑。在冥王星表面移动并使之平滑的冰层,在卡戎上应该早就升华到了太空里,因为这颗卫星个头不够大,引力也不够强。我猜测,我们还将看到一些迹象,表明卡戎的表面发生着某些活动,或许这颗卫星表面的某些区域,在其他表面受到天体狂轰滥炸之后很久,还曾被远古火山活动喷出的水流流经过。

作为一名科学家,这些发现得到证实当然是极好的。但提出新问题才会让人更加兴奋得多。新视野号将提出一大堆问题。冥王星这样的天体表面会散布着冰喷泉吗?如此稀薄的大气层会有天气变化吗?卡戎真的发生过冰火山喷发吗?如果真的喷发过,那冰火山到底是什么,又是如何喷发的?

自45亿年前这些天体形成以来,又有多少陨石击中过它们?太多的问题还有待回答,但最有趣的会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。部分原因在于,柯伊伯带古老的天体表面上保留下来的疤痕,能够透露比海王星这样的气态行星还要久远得多一段历史。因此,我更愿意给新视野号换一条新的宣传标语——“前往最终疆域的首次探测任务”。


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