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【光明日?qǐng)?bào)】“新視野號(hào)”首探冥王星
鄭永春
2015年08月06日人類有史以來第一次如此近距離觀測冥王星，或?qū)⒏淖儗?duì)太陽系的認(rèn)識(shí)
美國宇航局2015年7月12日提供的照片顯示的是“新視野號(hào)”探測器發(fā)來的冥王星迄今為止最清晰的圖片。
美國宇航局2015年7月提供的“新視野號(hào)”探測器與冥王星及其衛(wèi)星“會(huì)面”的設(shè)想圖。
北京時(shí)間2015年7月14日19點(diǎn)49分，這是一個(gè)注定要載入天文學(xué)史冊(cè)的歷史時(shí)刻——美國國家航空航天局（NASA）發(fā)射的“新視野號(hào)”飛船，經(jīng)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(hào)”還將考察太陽系里面的新大陸——柯伊柏帶。中科院國家天文臺(tái)月球與深空探測研究部、中國科學(xué)院月球與深空探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員鄭永春將這次探測稱為“太陽系的考古發(fā)掘之旅”，他說：“新的發(fā)現(xiàn)或許將破解太陽系誕生之初的奧秘，讓我們重新認(rèn)識(shí)太陽系?！?/p>
“新視野號(hào)”的旅程？
“新視野號(hào)”2006年1月在美國發(fā)射升空，它的主要任務(wù)是探測冥王星及其最大的衛(wèi)星卡戎，還要探測位于柯伊柏帶的小天體群，設(shè)計(jì)壽命為15年左右。
鄭永春介紹，太陽系包含三個(gè)主要區(qū)域，一區(qū)為內(nèi)太陽系，包括水星、金星、地球和火星，稱為類地行星，均為巖石質(zhì)天體；二區(qū)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(tài)巨行星。一區(qū)和二區(qū)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，約等于1.5億千米）的小行星帶為界。三區(qū)為海王星以遠(yuǎn)，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云。
7月14日，“新視野號(hào)”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(xù)時(shí)間約半小時(shí)。之后，“新視野號(hào)”將逐漸遠(yuǎn)離冥王星，繼續(xù)向離地球更遠(yuǎn)的太陽系空間飛行。在飛離冥王星和卡戎時(shí)，“新視野號(hào)”還將調(diào)轉(zhuǎn)鏡頭回望冥王星，利用太陽照射角很低時(shí)表面地形明暗分明的優(yōu)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(huán)帶；冥王星是否還有未被發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星。
近距離飛越冥王星之后，2017年至2020年，“新視野號(hào)”將抵達(dá)柯伊柏帶其他天體，這一探測階段可能持續(xù)5至10年。
最近距離觀測冥王星？
“新視野號(hào)”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(wù)。鄭永春說：“探測器利用可見光和近紅外相機(jī)拍攝最高分辨率為60米、迄今為止最清晰的冥王星和卡戎照片。圖像質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的冥王星。如果幸運(yùn)的話，‘新視野號(hào)’有望拍攝到冥王星上的云層或噴發(fā)的冰火山。雖然科學(xué)家推測冥王星表面可能存在這些現(xiàn)象，卻從未被證實(shí)過?！?/p>
好事多磨，我們并不能馬上看到“新視野號(hào)”獲得的這些信息。鄭永春介紹，當(dāng)近距離飛過冥王星時(shí)，“新視野號(hào)”采集的數(shù)據(jù)量異常龐大，而“網(wǎng)速”太慢，探測數(shù)據(jù)傳給地球的下行速率僅為1.68kb每秒，這些探測數(shù)據(jù)根本來不及向地球回傳。因此，這些探測數(shù)據(jù)將暫時(shí)存儲(chǔ)在飛船攜帶的硬盤上，在之后的1年多時(shí)間里陸續(xù)發(fā)送回地球。
雖然冥王星被“開除”出太陽系的行星隊(duì)伍，但這并不影響冥王星探測的重要性。“冥王星及其衛(wèi)星作為行星胚胎，對(duì)研究行星的形成具有重要價(jià)值?！编嵱来赫f，“同時(shí)，冥王星雖然被降級(jí)為矮行星，但由于天文學(xué)家在柯依伯帶發(fā)現(xiàn)了大量小天體，冥王星作為柯依伯帶已知的最大天體，幸運(yùn)地成了柯依柏帶中數(shù)千顆冰凍小天體的‘領(lǐng)頭羊’。這些冰封在太陽系冷庫中的冰凍天體含有大量水，不同于常見的八大行星和小行星，‘新視野號(hào)’的發(fā)現(xiàn)或?qū)⒅苯痈淖兾覀儗?duì)太陽系的已有認(rèn)識(shí)?！?/p>
深入“柯伊柏帶”
探測完冥王星，“新視野號(hào)”將繼續(xù)探測柯伊柏帶的其他天體。鄭永春介紹，柯伊柏帶是科學(xué)家們?cè)?992年才確認(rèn)發(fā)現(xiàn)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后的殘?jiān)涗浿栂底畛跣纬蓵r(shí)的歷史，對(duì)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(hào)”首席科學(xué)家艾倫 斯特恩指出的那樣：“太陽系中的這一區(qū)域存在諸多謎團(tuán)。探索冥王星和柯伊柏帶就像是在太陽系新大陸進(jìn)行的考古發(fā)掘工作。通過考察可以窺探到太陽系行星形成的最初狀態(tài)?！?/p>
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(zhì)組成，也有石塊和塵埃。柯伊柏帶是短周期彗星的老家，著名的哈雷彗星就產(chǎn)于該帶?？乱涟貛У男√祗w主要由冰塊、巖石和金屬組成，其成分可能不同于小行星帶中的小行星。據(jù)推測，太陽系中有些小行星可能是彗星上的揮發(fā)物逃逸后形成的。矮行星是直徑上千公里、呈球體的行星，由于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(wèi)星，如海王星的衛(wèi)星海衛(wèi)一、土星的衛(wèi)星土衛(wèi)九，最早可能也起源于柯伊柏帶，后由于引力攝動(dòng)才來到巨行星附近。鄭永春說：“可以說，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信息?！?/p>
（原載于《光明日?qǐng)?bào)》 2015-07-15？06版）