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"新視野號"首探冥王星

  • 發佈時間:2015-07-15 09:20:00  來源:光明日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  北京時間2015年7月14日19點49分,這是一個註定要載入天文學史冊的歷史時刻——美國國家航空航太局(NASA)發射的“新視野號”飛船,經過9年的行星際旅行,首次近距離飛越冥王星。這是人類有史以來第一次如此近距離地觀測冥王星。不僅如此,“新視野號”還將考察太陽系裏面的新大陸——柯伊柏帶。中科院國家天文臺月球與深空探測研究部、中國科學院月球與深空探測重點實驗室副研究員鄭永春將這次探測稱為“太陽系的考古發掘之旅”,他説:“新的發現或許將破解太陽系誕生之初的奧秘,讓我們重新認識太陽系。”

  【“新視野號”的旅程】

  “新視野號”2006年1月在美國發射升空,它的主要任務是探測冥王星及其最大的衛星卡戎,還要探測位於柯伊柏帶的小天體群,設計壽命為15年左右。

  鄭永春介紹,太陽系包含三個主要區域,一區為內太陽系,包括水星、金星、地球和火星,稱為類地行星,均為岩石質天體;二區為外太陽系,包括木星、土星、天王星和海王星,稱為類木行星,均為氣液態巨行星。一區和二區之間以距離太陽2.3~3.3天文單位(1天文單位為日地平均距離,約等於1.5億千米)的小行星帶為界。三區為海王星以遠,包括距離太陽約30~50天文單位的柯伊柏帶。在柯伊柏帶之外,距離太陽5萬~10萬天文單位還有一片由千億顆冰冷天體組成的奧爾特雲。

  7月14日,“新視野號”來到旅途中最接近冥王星的位置——最近距離為9600千米。它與卡戎的最近距離為2.7萬千米,觀測持續時間約半小時。之後,“新視野號”將逐漸遠離冥王星,繼續向離地球更遠的太陽系空間飛行。在飛離冥王星和卡戎時,“新視野號”還將調轉鏡頭回望冥王星,利用太陽照射角很低時表面地形明暗分明的優勢,觀察冥王星和卡戎表面是否平坦;觀察冥王星是否擁有類似彗星那樣的“尾巴”;冥王星是否像木星、土星等巨行星那樣擁有環帶;冥王星是否還有未被發現的衛星。

  近距離飛越冥王星之後,2017年至2020年,“新視野號”將抵達柯伊柏帶其他天體,這一探測階段可能持續5至10年。

  【最近距離觀測冥王星】

  “新視野號”飛船飛越冥王星將是有史以來人類最接近冥王星的探測任務。鄭永春説:“探測器利用可見光和近紅外相機拍攝最高解析度為60米、迄今為止最清晰的冥王星和卡戎照片。圖像品質遠遠超過哈勃空間望遠鏡拍攝的冥王星。如果幸運的話,‘新視野號’有望拍攝到冥王星上的雲層或噴發的冰火山。雖然科學家推測冥王星表面可能存在這些現象,卻從未被證實過。”

  好事多磨,我們並不能馬上看到“新視野號”獲得的這些資訊。鄭永春介紹,當近距離飛過冥王星時,“新視野號”採集的數據量異常龐大,而“網速”太慢,探測數據傳給地球的下行速率僅為1.68kb每秒,這些探測數據根本來不及向地球回傳。因此,這些探測數據將暫時存儲在飛船攜帶的硬碟上,在之後的1年多時間裏陸續發送回地球。

  雖然冥王星被“開除”出太陽系的行星隊伍,但這並不影響冥王星探測的重要性。“冥王星及其衛星作為行星胚胎,對研究行星的形成具有重要價值。”鄭永春説,“同時,冥王星雖然被降級為矮行星,但由於天文學家在柯依伯帶發現了大量小天體,冥王星作為柯依伯帶已知的最大天體,幸運地成了柯依柏帶中數千顆冰凍小天體的‘領頭羊’。這些冰封在太陽系冷庫中的冰凍天體含有大量水,不同於常見的八大行星和小行星,‘新視野號’的發現或將直接改變我們對太陽系的已有認識。”

  【深入“柯伊柏帶”】

  探測完冥王星,“新視野號”將繼續探測柯伊柏帶的其他天體。鄭永春介紹,柯伊柏帶是科學家們在1992年才確認發現的太陽系“新大陸”,這些天體自太陽系形成之初已存在,是太陽系各大行星形成後的殘渣,記錄著太陽系最初形成時的歷史,對這些天體的深入探測將幫助我們理解太陽系和地球生命的起源。

  正如“新視野號”首席科學家艾倫·斯特恩指出的那樣:“太陽系中的這一區域存在諸多謎團。探索冥王星和柯伊柏帶就像是在太陽系新大陸進行的考古發掘工作。通過考察可以窺探到太陽系行星形成的最初狀態。”

  柯伊柏帶的天體主要包括冰凍的小行星、彗星和矮行星。鄭永春介紹,彗星主要由甲烷、氨和水等冰凍物質組成,也有石塊和塵埃。柯伊柏帶是短週期彗星的老家,著名的哈雷彗星就産于該帶。柯伊柏帶的小天體主要由冰塊、岩石和金屬組成,其成分可能不同於小行星帶中的小行星。據推測,太陽系中有些小行星可能是彗星上的揮發物逃逸後形成的。矮行星是直徑上千公里、呈球體的行星,由於沒有足夠多的小天體供其碰撞、吸積,成為一顆長不大的侏儒行星。除此之外,一些巨行星的衛星,如海王星的衛星海衛一、土星的衛星土衛九,最早可能也起源於柯伊柏帶,後由於引力攝動才來到巨行星附近。鄭永春説:“可以説,柯伊柏帶的天體是太陽系演化的遺跡,記錄著太陽系形成之初的資訊。”(光明日報記者 齊芳)

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