太阳系原始遗迹“避风港”,引出冥王星充满未知的领域

宇宙有一种与生俱来的魅力,总能勾起人类强烈的探索欲。从了解自己生活的星球到太阳系、银河系,甚至是更广阔的宇宙空间。在这些探索中,总能一次次的刷新我们的既定认知。虽然,我们对冥王星这样的星球关注度远不如火星,但是科学家们又为我们带来了冥王星和太阳系之间千丝万缕的联系信息:早期太阳系原始遗迹的避风港在冥王星的遥远领域。

关于冥王星的研究都是建立在新视野号太空舱收集的信息基础之上,冥王星和它的大月亮Charon上的那些小陨石坑引起了研究成员的特别关注。这些小的陨石坑明显缺乏,就可以说明:在海王星以外的寒冷环体(Kuiper带 ),只有极少的矮脚体放大(比之前科学家认为的要少)。

太阳系原始遗迹“避风港”,引出冥王星充满未知的领域

第一个真正的柯伊伯带天体(KBO) 是冥王星

在地球距离太阳的42到48倍之间有一个非常拥挤的地带,科学家们称之为经典的柯伊伯带。伴随着太阳系的形成,部分残余的剩余物体便融入了柯伊伯带以及更远的球形奥尔特云。虽然有一些物体会因为距离海王星太近而改变自己的轨道,但这个区域的物体在大部分情况下还是能够稳定运行。

柯伊伯带的发现改变了很多既定的事物,在外太阳系缓慢移动的小世界还没有被发现之前,科学家们并不知道冥王星其实就是第一个真正的柯伊伯带天体(KBO)。新的观测结果也表明遥远的矮行星厄里斯(Eris)和冥王星大小几乎相同,区别在于厄里斯的表面可能覆盖在霜冻中(因大气冷冻残骸而形成),它拥有很强的反射性。

2004年被发现的Sedna大小约等于冥王星的四分之三,它和太阳之间的距离相对更加遥远,大约需要长达10500年的时间才足以形成一个轨道。太阳的位置在129亿公里(80亿英里)到1350亿公里(840亿英里)的偏心轨道上,而塞德纳的宽度则为1770千米,即1100英里。当在这样的距离下观看太阳的时候是极其渺小的,你只需要用一个针头便足以将它的身影完全遮挡住。

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人类对遥远矮行星的第一次近距离观察

人类对冥王星的观测长达近十年,直到2015年7月才完成探索任务,这也是人类第一次近距离观察如此遥远的矮行星。虽然,冥王星本身星光黯淡,但是,因为它最大的一颗卫星卡戎(Charon)是对着一个星球场的,所以,反而需要它去照亮卡戎的夜晚,即使这些反射光也非常微弱。

新视野航天器在2015年7月14日拍摄到了冥王星的黑暗Cthulu地区部分视图,在它的红色山脉顶部似乎被涂上了明亮的物质,在这个地区还分布着浅紫色的甲烷冰区域。在冥王星的表面更发现了晕状陨石坑,这一奇怪的发现让科学家们甚是疑惑,到底是什么原因会使这个奇怪的疤痕在冰冷的世界里形成。

新视野号航天器的清晰图像揭示了冥王星上的“光环”陨石坑,这些被发现的陨石坑具有轮辋和墙壁两面,科学家们对陨石坑的这些特征构成感到困惑。甲烷冰因何而落在火山口和墙壁上?而冥王星上却没有出现相同的现象!但是,可以确定的是:甲烷冰的分布和明亮的光环特征之间一定有密不可分的联系。

太阳系原始遗迹“避风港”,引出冥王星充满未知的领域

被开除行星的冥王星都经历了什么?

作为行星,至少需要直径达到800公里以上,质量足够大到可以克服固体引力,自身的引力可以清空周围的轨道,最后形成一个球形的结构。而冥王星不仅引力作用弱,而且质量也非常小,这和太阳系的其他行星相比就差距甚远。冥王星轨道平面和黄道夹角比较大,这就是为什么它的偏心率会大到呈现出椭圆形。

探索冥王星一共用到了七种科学仪器,呈现三角形外形的新视野号将核动力推动装置和仪器仓完全分离,将动力的部分放在了最突出的位置,由此两个单独的作业区便形成了。仪器仓侧面的那台“锅”是通讯系统,可以将探测到的数据尽快传输会地球。重量10公斤,功率6.3瓦的“拉尔夫”红外成像仪则是更重要的一个仪器,它可以将冥王星真实的颜色呈现在我们的眼前。

太阳系原始遗迹“避风港”,引出冥王星充满未知的领域

新视野的成像自然并不止这一个仪器,还需要用到紫外成像系统(ALICE)和远程侦察成像仪(LORRI)这两台关键设备。LORRI就像是一个巨大的数码相机,拥有直径20厘米的前端成像镜头,能做到在相对较远的距离下完成冥王星的成像。而作为工作波段是紫外频谱的ALICE,主要是用于对冥王星的表面和大气进行观察。他们就像是新视野号的眼睛,将从冥王星所看到的一切都记录下来。

除了刚刚讲到的通信系统和成像仪之外,研究人员们自然还需要收集到其他信息才能对冥王星有全面的了解。而新视野号的三大高性能粒子分析仪就起到了这个作用,科学家们可以通过太阳风粒子分析仪,宇宙尘埃分析仪和离子质谱仪收集到的数据分析得出相应的结论,它们的工作更多是在幕后,而不像成像装置一般可以将工作显示的更加具象。

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从探索冥王星到有史以来最遥远的飞行

有一个小型的神秘物体,名字叫Ultima Thule,它和地球之间的距离有64亿公里(40多亿英里),这个神秘物体就是有史以来最遥远飞行的探索主角,新地平线将放大其3540公里(2200英里),这也将打破巡航冥王星时所创下记录的新视野。

Ultima和太阳之间相距16亿公里(约10亿英里) ,这和冥王星相比距离又更远了不少,仅单程都需要6小时6分钟,而冥王星飞跃期间的持续时长则是4小时25分钟。这样的长时间飞行会让绘制机动变得尤为困难,不管是到达还是离开New Horizons的信号都需要相当长的时间。经历了多年的探索之后,它的GTR也失去了年轻的活力,目前可以产生的力量已经远不如2015年,这也就是为什么操作团队需要更加小心的使用这些仪器。


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