人类探索冥王星的影像史

文章作者:外星探索网 | 2015-12-11
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当我还是一个小孩子时,我就经常过了睡觉时间还在外面闲逛。我会推开滑动玻璃门,抬头仰望,透过树影寻找散落在天上的星星。那时候,我甚至都没有理解,我正在看的是什么。然而,每一个光芒四射的“灯塔”,都代表一个秘密,代表浩瀚未知宇宙的最前沿。

      今天,在前人几个世纪科学发现的基础上,加上我个人20多年的研究,赋予我对夜空更为深刻的洞察力。但是,还是有大量的谜题仍未解开。你也许会说,宇宙的大部分对我们而言仍是漆黑一片。而这个“宇宙的大部分”,甚至包括了太阳系“后院”中的某些成员。

      在繁星满天的浩瀚太空中,冥王星——这个距离我们76亿千米,寒冷、渺小而又孤独的矮行星——对我们来说只是一个简简单单的小点,即便透过最好的望远镜也只是隐约可见。我们只知道它与我们熟知的太阳系其他行星大不相同:它完全不同于太阳系的岩质内行星,也完全不同于太阳系外行星中的气态巨行星和冰巨星。除此之外,我们对它知之甚少。它已经将自己的秘密牢牢地保守了将近一个世纪。但这一现状开始被改变。

      在经过将近10年的长途跋涉后,美国航空航天局的“新地平线”号在美国东部标准时间2015年7月14日7时50分,与这个冰封的世界有了面对面的会晤。由于“新地平线”号已经没有动力使自己进入环绕冥王星的轨道,所以,它“嗖”地一下就从冥王星身边飞驰而过,呼啸着冲到太阳系更远的地带。这次期待已久的近距离探测,使我们能够好好地看一

      下地球九个邻近天体中的最后一个。毕竟,在很长一段时间内, 我们曾经将其称为行星。

      “尚未出生的”的星星

冥王星
      两张照片底板显示,有一个苍白色的点发生了移动。

      由于冥王星距离我们实在太远,而且它个头很小、表面昏暗,所以一直以来,获取冥王星的影像对人们来说都是一个极端的挑战。这也是人们直到20世纪才发现冥王星的原因。1930年2月的一天下午,当时在维斯托·斯里弗手下工作的年轻研究员克莱德·汤博,在对两张照片底板进行鉴定时注意到,有一个苍白色的小点总是不能停留在固定的位置上。很显然,其轨道呈拱形跨过天空,就像一颗行星一样。

 

冥王星也有伴侣

      在接下来的50年里,即便对最大的陆基望远镜来说,冥王星也不过是一个勉强能够看到的、孤孤单单的小点。1978年,詹姆斯·克里斯蒂在位于亚利桑那州的美国海军天文台,使用卡伊·斯特兰德望远镜,发现这颗冰封的矮行星一侧仿佛有一块凸起。结果证明,那其实是冥王星的一颗卫星,很快人们就将它命名为卡戎(卡戎是希腊神话中在冥河上摆渡亡魂到阴界的船夫。作为被发现的冥王星的第一颗卫星,人们给它起了这个名字,当然人们也叫它冥卫一。译者注)。与太阳系内大多数行星的卫星相比,卡戎大到惊人:它足有冥王星的1/8大。相比之下,我们的地球足有月球的81倍。 同时,它的运行轨道也十分靠近冥王星,这就是它被误认为是冥王星上的一个凸起的原因。

 

冥王星
为什么左边那张图片中的凸起每过几天就会消失呢?天文学家意识到,
这是一颗围绕冥王星旋转的卫星分别转到冥王星前面和背后导致的。

冥王星
1 9 9 6 年,天文学家利用哈勃空间望远镜抓拍到了冥王星正反两面相对
比较精细的图像。

来自……太空的……照片!

    (作者这样写是一种调侃的说法,因为到达冥王星的“新地平线”号与地球之间,来回存在大约9小时的信号延迟,并且数据传输的速度大概只有2kb/s。 译者注)

      随着哈勃空间望远镜的发射,科学家终于能够在没有地球大气层干扰的情况下看一看冥王星了。1996年,哈勃空间望远镜第一次向人们揭示了冥王星表面的重大细节。这些图片显示,除地球之外,冥王星表面有着比太阳系中其他行星都要多的大尺度反差构造。

      在“新地平线”号还在设计和建造时,卡戎是冥王星唯一已知的卫星。而在“新地平线”号发射前1年,哈勃空间望远镜发现了两颗稍小的卫星,在稍远的轨道上环绕冥王星运行:它们是尼克斯(冥卫二,以希腊神话中的黑夜女神尼克斯的名字命名)和许德拉(冥卫三,以希腊神话中多头蛇许德拉的名字命名)。

      但是,哈勃空间望远镜还没干完呢,它又帮我们找到了另外两颗卫星:2011年发现的科伯洛斯(冥卫四,以希腊神话中地狱之门的守护者——三头狗科伯洛斯的名字命名)和2012年发现的斯堤克斯(冥卫五,也叫冥河,以希腊神话中环绕地狱之河——冥河命名,音译“斯堤克斯”)。在“新地平线”号执行任务的前9年,它离冥王星都不够近,不足以看清整个冥王星家族的全貌,直到2015年5月12日。

冥王星
“新地平线”号在接近冥王星的过程中,拍摄的冥王星的五颗卫星。

 

终于接近冥王星了!

      事实上,“新地平线”号的大多数任务都安静到令人不安。直到到达冥王星前的最后几个星期,冥王星在“新地平线”号的相机中还只是一个模糊的小点,只有几像素宽。然而,随着“新地平线”号以超过14千米/ 秒的速度接近冥王星,它的影像急速清晰起来,细节开始浮现。
      之前,天文学家就注意到冥王星有大尺度反差的地表特征。一条连续而细长的黑暗地带,在分解成一系列有规律的斑点之前,环绕在冥王星的赤道区域。部分地表如此黑暗,以致让这颗矮行星看上去是那么凹凸不平,而不像是一个球面。“太让人困惑了!”该任务的首席研究员艾伦·斯特恩说,“我们不知道这些斑点是什么东西。”

      更多更新的影像逐渐使我们能够更好地看清这颗矮行星周围的醒目特征。比如有那么一团被美国航空航天局的科学家冠以“鲸鱼”名称的黑色区域位于图像的左边,大约横跨3000千米。就在“鲸鱼”的尾巴上部,有一个圆形的区域,天文学家给它也起了名字,叫“甜甜圈”。它很可能是一个陨石坑,但在能够更近地看一下之前,天文学家并不急于给出解读。在“鲸鱼”的头部右侧,是一块亮斑,它很可能是由甲烷、氮或者一氧化碳构成的反射光线的霜。而在右侧更远的地方,是一系列神秘的暗斑。

 

冥王星
冥王星上的大尺度表面特征

 

意外的邻居?

      到了7月8日,影像上有了一抹色彩。冥王星的锈红色和卡戎的青白色形成了鲜明的对比。这两个天体似乎更像是陌生人,而不是近亲。冥王星有一个明显的大气层,而卡戎则没有。像卡戎被冰冻的水和氨类化合物覆盖一样,冥王星也被一层异常美丽的冰覆盖着,只是冥王星的这层冰是由氮、甲烷和一氧化碳构成的。

      7月13日,“新地平线”号在雷达进入休眠之前拍了最后一张照片。(“ 新地平线”号这样做,是为了专注于手上的任务,在接下来的 2 2小时里“新地平线”号不再向任务操作员报到。)但是,就是这张照片显示的内容,让控制室里的人员发出了一片惊叹。这张照片的清晰度,是哈勃空间望远镜拍摄的所有图像清晰度的1000倍。这张照片拍摄的方位,是冥王星北极的正上方,而黑暗的区域则指明那是冥王星的赤道。

      最奇怪的可能要算那块明亮区域了,它看上去异乎寻常地平滑,被人们冠以“爱心”的名称。艾伦· 斯特恩在7月13日早上召开的新闻发布会上指出,图像上的众多亮块和暗块,表明冥王星的内部运动不仅在过去,很可能直到现在仍对它的外观塑造发挥着重要的作用。

 

冥王星
由拍摄于2 0 1 5 年6 月2 7 日至7 月3 日的影像拼接出的冥王星地图

冥王星

冥王星彩照



      在美国东部标准时间2015年7月14日17时,人类的这艘小小的宇宙飞船,将其天线调转了过来,背对地球,不再与地球联系,全心全意地投入对冥王星的拍摄之中。在之后的几周到几个月时间里,我们会看到来自冥王星系统的、更多更好的可视信息。在不久的将来,我们将完成一份包括太阳系内所有经典行星的详细清单。

 

冥王星
“新地平线”号在切断通信前拍摄的最后一张图像

冥王星
这是随着“新地平线” 号的靠
近,拍摄到的一系列成比例的图像,
显示出冥王星和卡戎看上去越来越
大。最后一张图像是美国航空航天
局于7 月1 1 日发布的照片。

      对“新地平线”号来说,仔细观察完冥王星,任务才仅仅完成了一半。在与冥王星擦肩而过之后不久,“新地平线”号再一次点燃它的推进器,将自己送入一段新的征程,在2019年1月之前飞越一个(也可能是两个)柯伊伯带天体。 这些天体被认为自太阳系在45亿年前诞生到现在从未受到过任何打扰,因此对它们进行观测,将为我们开启一扇窗口,

      带我们回到行星即将诞生的那个时刻。

      从数字认识冥王星

      冥王星上的1天相当于地球上的6天9小时。

      按照大小,冥王星在太阳系中只排第17位。

      冥王星的表面温度低至-229 ℃。

      冥王星的表面重力只有地球的1/16。

      冥王星上的1年相当于248个地球年。

      冥王星绕太阳公转的时速为16920千米。

 

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