太陽系原始遺蹟“避風港”,引出冥王星充滿未知的領域

宇宙有一種與生俱來的魅力,總能勾起人類強烈的探索欲。從瞭解自己生活的星球到太陽系、銀河系,甚至是更廣闊的宇宙空間。在這些探索中,總能一次次的刷新我們的既定認知。雖然,我們對冥王星這樣的星球關注度遠不如火星,但是科學家們又為我們帶來了冥王星和太陽系之間千絲萬縷的聯繫信息:早期太陽系原始遺蹟的避風港在冥王星的遙遠領域。

關於冥王星的研究都是建立在新視野號太空艙收集的信息基礎之上,冥王星和它的大月亮Charon上的那些小隕石坑引起了研究成員的特別關注。這些小的隕石坑明顯缺乏,就可以說明:在海王星以外的寒冷環體(Kuiper帶 ),只有極少的矮腳體放大(比之前科學家認為的要少)。

第一個真正的柯伊伯帶天體(KBO) 是冥王星

在地球距離太陽的42到48倍之間有一個非常擁擠的地帶,科學家們稱之為經典的柯伊伯帶。伴隨著太陽系的形成,部分殘餘的剩餘物體便融入了柯伊伯帶以及更遠的球形奧爾特雲。雖然有一些物體會因為距離海王星太近而改變自己的軌道,但這個區域的物體在大部分情況下還是能夠穩定運行。

柯伊伯帶的發現改變了很多既定的事物,在外太陽系緩慢移動的小世界還沒有被發現之前,科學家們並不知道冥王星其實就是第一個真正的柯伊伯帶天體(KBO)。新的觀測結果也表明遙遠的矮行星厄里斯(Eris)和冥王星大小几乎相同,區別在於厄里斯的表面可能覆蓋在霜凍中(因大氣冷凍殘骸而形成),它擁有很強的反射性。

2004年被發現的Sedna大小約等於冥王星的四分之三,它和太陽之間的距離相對更加遙遠,大約需要長達10500年的時間才足以形成一個軌道。太陽的位置在129億公里(80億英里)到1350億公里(840億英里)的偏心軌道上,而塞德納的寬度則為1770千米,即1100英里。當在這樣的距離下觀看太陽的時候是極其渺小的,你只需要用一個針頭便足以將它的身影完全遮擋住。

人類對遙遠矮行星的第一次近距離觀察

人類對冥王星的觀測長達近十年,直到2015年7月才完成探索任務,這也是人類第一次近距離觀察如此遙遠的矮行星。雖然,冥王星本身星光黯淡,但是,因為它最大的一顆衛星卡戎(Charon)是對著一個星球場的,所以,反而需要它去照亮卡戎的夜晚,即使這些反射光也非常微弱。

新視野航天器在2015年7月14日拍攝到了冥王星的黑暗Cthulu地區部分視圖,在它的紅色山脈頂部似乎被塗上了明亮的物質,在這個地區還分佈著淺紫色的甲烷冰區域。在冥王星的表面更發現了暈狀隕石坑,這一奇怪的發現讓科學家們甚是疑惑,到底是什麼原因會使這個奇怪的疤痕在冰冷的世界裡形成。

新視野號航天器的清晰圖像揭示了冥王星上的“光環”隕石坑,這些被發現的隕石坑具有輪輞和牆壁兩面,科學家們對隕石坑的這些特徵構成感到困惑。甲烷冰因何而落在火山口和牆壁上?而冥王星上卻沒有出現相同的現象!但是,可以確定的是:甲烷冰的分佈和明亮的光環特徵之間一定有密不可分的聯繫。

被開除行星的冥王星都經歷了什麼?

作為行星,至少需要直徑達到800公里以上,質量足夠大到可以克服固體引力,自身的引力可以清空周圍的軌道,最後形成一個球形的結構。而冥王星不僅引力作用弱,而且質量也非常小,這和太陽系的其他行星相比就差距甚遠。冥王星軌道平面和黃道夾角比較大,這就是為什麼它的偏心率會大到呈現出橢圓形。

探索冥王星一共用到了七種科學儀器,呈現三角形外形的新視野號將核動力推動裝置和儀器倉完全分離,將動力的部分放在了最突出的位置,由此兩個單獨的作業區便形成了。儀器倉側面的那臺“鍋”是通訊系統,可以將探測到的數據儘快傳輸會地球。重量10公斤,功率6.3瓦的“拉爾夫”紅外成像儀則是更重要的一個儀器,它可以將冥王星真實的顏色呈現在我們的眼前。

新視野的成像自然並不止這一個儀器,還需要用到紫外成像系統(ALICE)和遠程偵察成像儀(LORRI)這兩臺關鍵設備。LORRI就像是一個巨大的數碼相機,擁有直徑20釐米的前端成像鏡頭,能做到在相對較遠的距離下完成冥王星的成像。而作為工作波段是紫外頻譜的ALICE,主要是用於對冥王星的表面和大氣進行觀察。他們就像是新視野號的眼睛,將從冥王星所看到的一切都記錄下來。

除了剛剛講到的通信系統和成像儀之外,研究人員們自然還需要收集到其他信息才能對冥王星有全面的瞭解。而新視野號的三大高性能粒子分析儀就起到了這個作用,科學家們可以通過太陽風粒子分析儀,宇宙塵埃分析儀和離子質譜儀收集到的數據分析得出相應的結論,它們的工作更多是在幕後,而不像成像裝置一般可以將工作顯示的更加具象。

從探索冥王星到有史以來最遙遠的飛行

有一個小型的神秘物體,名字叫Ultima Thule,它和地球之間的距離有64億公里(40多億英里),這個神秘物體就是有史以來最遙遠飛行的探索主角,新地平線將放大其3540公里(2200英里),這也將打破巡航冥王星時所創下記錄的新視野。

Ultima和太陽之間相距16億公里(約10億英里) ,這和冥王星相比距離又更遠了不少,僅單程都需要6小時6分鐘,而冥王星飛躍期間的持續時長則是4小時25分鐘。這樣的長時間飛行會讓繪製機動變得尤為困難,不管是到達還是離開New Horizons的信號都需要相當長的時間。經歷了多年的探索之後,它的GTR也失去了年輕的活力,目前可以產生的力量已經遠不如2015年,這也就是為什麼操作團隊需要更加小心的使用這些儀器。