冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?解谜

当前位置:首页 > 解谜 >     日期:2017-10-05    来源:前沿资讯    编辑:静雅    热度:
导读:冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?,飞了9年半50亿公里,只为看你一眼 经过50亿公里的飞行、九年半的太空穿梭,美国新视野号探测器于美国东部时......

冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?

NASA发布的“新视野”号拍下的冥王星照片

  飞了9年半50亿公里,只为看你一眼

  经过50亿公里的飞行、九年半的太空穿梭,美国“新视野”号探测器于美国东部时间14日7时49分(北京时间19时49分)近距离飞过冥王星,成为首个探测这颗遥远矮行星的人类探测器。前所未有的近距离实拍冥王星画面,揭露太阳系中这个未曾被探索过的疆域。

  “你好冥王星!我们正在距离彼此最近的地方。”“新视野”号探测器在飞过冥王星时在推特网站“发帖”说。据介绍,“新视野”号与冥王星最近时的距离约为1.25万公里,其任务是为冥王星拍照以及收集数据。

  “新视野”号探测器于2006年1月升空,经过9年多长途跋涉,终于与冥王星“会面”。美国航天局视频画面显示,地面控制中心不少人流下激动的眼泪。

  由于冥王星从未被来自地球的探测器近距离造访过,“新视野”号“看”到的一切都将被记录下来。此后,这个探测器还将继续前行,进入太阳系边缘神秘的柯伊伯带,这里可能隐藏着数以千计的冰冻岩石小天体。

冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?

图为新视野号到达冥王星时的想象图

  依据美国航天局13日公布的最新数据,冥王星直径约为2370公里,误差值为上下20公里。这一大小超过了长期被认为大过冥王星的阋神星,后者直径约为2326公里,误差值为上下12公里。

  冥王星于1930年首次进入人类视野,曾被当作太阳系第九大行星。但国际天文学联合会于2006年对大行星重新定义,冥王星“惨遭降级”为矮行星。冥王星体积很小且与地球相距遥远,人们对它知之甚少。

  项目耗资7亿美元

冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?

科学家发现冥王星上有个巨大的心形亮点,其附近还有一条“鲸”形阴影

  报道指出,参与耗资7亿美元 “新视野号”项目的科学家,希望这回能好好看看冥王星及其卫星冥卫一(也称“卡戎”,Charon),并了解它们的表面和化学成分。他们还计划测量冥王星充满氮气的气温和气压。据估算,冥王星上的气温可跌至大约零下240摄氏度。

  斯特恩表示,“新视野号”收集的数据足以让科学家重写有关这个神秘星体的教科书。

  根据 “新视野号”先前传回的冥王星照片,科学家发现冥王星上有个巨大的心形亮点,其附近还有一条“鲸”形阴影。科学家期望未来几天能收到清晰度更强的照片。

  此外,通过“新视野号”,科学家已证实冥王星上存在着极地冰冠,并有氮气从冥王星大气层散逸。斯特恩指出,这个矮行星看起来比先前所知的稍微来得大,其半径约为1185公里。一旦“新视野号”的近距离接触取得精确的测量数据,长达数十年的冥王星体积争议有望就此了结。

冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?

这是新视野号,9年前,它被发射向太空

  美国宇航局科学项目副局长格伦斯菲尔德指出,冥王星探索之旅受到公众瞩目,因为这与探知地球起源以及地球以外是否有生命存在息息相关。

  他说:“冥王星系统是太阳系形成之初的残留化石……它将开启新的探索领域。”

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阋神星的颜色构想图

  冥王星的“复仇” 如今终于“扬眉吐气”了

  本来位列太阳系九大行星的冥王星在2006年“惨遭降级”,落入矮行星行列,重要原因就是阋神星的挑战。

  在同一年发射的“新视野”号探测器近日飞到冥王星附近,并带来了好消息:最新观测数据显示冥王星的个头比阋神星更大,它是太阳系边缘的柯伊伯带中已知的最大天体。

  依据美国航天局13日公布的最新数据,冥王星直径约为2370公里,误差值为上下20公里。这一大小超过了长期被认为大过冥王星的阋神星,后者直径约为2326公里,误差值为上下12公里。

  冥王星自1930年被发现以来,长期被列入太阳系九大行星之列。但是从2000年起,在太阳系边缘、海王星外侧的柯伊伯带中不断发现新天体,其个头越来越大,特别是2005年发现的阋神星,当时被认为比冥王星更大,因为当时估测的冥王星直径只有约2300公里。

冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?

冥王星和冥卫一(卡戎)与地球大小的对比

  那么问题来了,要不要将阋神星看成太阳系第十大行星?阋神星的发现者迈克·布朗就这么称呼过它。不过,这样做的话会带来许多问题,还有一些与阋神星类似的天体怎么办,难道太阳系行星的队伍要不断扩大?

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冥王星甚至还被“屈辱”地像小行星一样被编号为134340

  于是国际天文学联合会成立了一个专门委员会重新讨论太阳系行星概念,在2006年8月通过了新定义:“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。

  按照这个标准,由于冥王星和阋神星都位于柯伊伯带中,在自己轨道附近还有其他天体,都不能算作行星。对于这一类星体,天文学界定义了一个新类别“矮行星”。于是太阳系九大行星从此变成八大行星,冥王星被降级为“矮行星”。为配合新身份,冥王星甚至还被“屈辱”地像小行星一样被编号为134340。

  冥王星从此走上了漫长的“复仇”之路。过去10年间,天文学界对冥王星大小的估测值不断增加,而对阋神星大小的估测变化不大。最终帮助冥王星“翻盘”的,正是在冥王星遭降级半年前发射的“新视野”号探测器。

  最新数据显示,冥王星的密度比此前估算稍低,内部含冰部分所占比例比此前估算略高。新数据也验证了此前关于冥王星的卫星“卡戎”大小的估算,其直径约为1208公里。

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冥王星的新旧照片对比

  因发现阋神星而被冠以“杀死冥王星”称号的天文学家布朗就最新数据表示,冥王星尺寸是大了些,不过质量还是与以前估算的一样。从质量上看,阋神星仍然比冥王星要高约30%。

  这话听上去有点酸溜溜。不管怎么说,在冥王星的支持者看来,它在惨遭降级多年后,终于在个头这个重要的指标上实现“复仇”,击败了阋神星。

  冥王星的身世之谜

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美国宇航局“新视野”号探测器的飞行线路,2007年时借力木星加速

  冥王星的发现颇有戏剧性,1846年,海王星被发现后,天文学家就对它的轨道进行研究,发现海王星之外还可能存在一颗行星。

  1915年,一份关于海王星之外天体观测报告出炉,详细描绘了可能存在的神秘天体。

  1930年,克莱德-汤博确定了这个天体的轨道,公转周期达到248年。鉴于这颗神秘天体处于太阳系外围,且当时人们认为这里远离太阳,充满了黑暗,因此用希腊神话中的“地狱之神”命名,翻译过来就是冥王星,于是冥王星成了太阳系的第九大行星。

  2006年,国际天文学联合会对太阳系天体进行了重新定义,将冥王星开除出行星行列。按照行星的定义,直径需要在800公里以上,能够利用自身的引力清空周围的轨道,有足够的质量克服固体应力,形成接近球形的结构。对于冥王星而言,它的质量太小,因此引力作用也较弱,与其他太阳系行星相比相去甚远。

  冥王星也会下雪?

冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?

冥王星也会下雪?

  冥王星的表面温度为华氏零下387度(摄氏零下233度),表面覆盖着氮气结成的冰。我们不清楚氮冰是不是和水冰一样滑,但是冥王星上的滑雪者(或者单板滑雪者)或许想利用氮冰的另外一个性质,它的气化压力。所有的冰都在慢慢地气化,这就意味着它们表面的一些逃到大气中去了。

  夏天的时候,相信你看到过水塘中水的蒸发,气化的原理是一样的,唯一不同的是分子直接从固态冰跑到了大气中。比如,如果你放一块干冰(二氧化碳的固态)在房间里,它就会气化。当温度变的稍微有些热得时候,气化的速率会很快地增加。这一点在冥王星上非常重要,因为冥王星的整个大气依赖于氮冰的平均温度。一小点氮冰温度的增加,比如2华氏度,就会导致冥王星大气翻倍。

  随着滑雪板的加热,我们的冥王星滑降滑雪者将会感觉到浮在一层氮气的缓冲垫上。因为直接凝结在表面(不同于下的雪),所以表面可能会很硬和覆盖着冰状物,而不像那种“香槟粉雪”那样。

  我们之所以能够在水结成的冰面上滑行,是因为滑冰的压力造成了冰的融化。要讨论冥王星表面温度下的氮冰滑与不滑,我们必须要等到实验室数据有了实验室数据以后。

  如果人在冥王星上,将看到什么?

  一个宇航员如果从飞船上踏上冥王星的表面的时候,在这个陌生的环境中,他会很快地这个陌生环境中的很多不同。

冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?

如果人在冥王星上,将看到什么?

  或许首先是对黑暗的第一印象。太阳,就像一个明亮的大头针在空中,提供了比地球上少1000倍的亮度,从而让这个遥远的行星上,比多云有暴雨的天气还要暗。但是冥王星的天空是特别的晴朗。

  除太阳之外,我们依旧在白天的时候可以看到成千上万个恒星。也没有云彩,冥王星的空气远远太薄,从而就像地球上一样,让整个天空看起来很亮并且显示为蓝色的。

  依赖于宇航员登陆行星的具体位置,他们或许能够看到冥王星最大的卫星卡戎,大约是我们地球满月时的7倍大,悬挂在空中。卡戎比我们的地球月亮小的多,但是它更靠近行星,所以让它看起来很大。很神奇的是,对于一个冥王星上的给定位置,卡戎在空中看起来是不动的,既没有升起,也没有下落,而其循环的周期是6.4天。

  一般人对冥王星最常有的7个误解

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 电视卡通"小狗Pluto "

  误解1: 冥王星(Pluto)的名字来自于迪斯尼的人物

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冥王星是柯伊伯带里最大的东西

  电视卡通"小狗Pluto " 在1931年才播出,而冥王星(Pluto)在这之前一年就被发现与取名。有可能是卡通中狗的名字来自于这矮行星。

  误解2: 冥王星很小

  有些人认为冥王星跟小行星一样大,但冥王星的直径有2,360 km,它有我们月球三分之二大。冥王星的月亮Charon也有1,207 km宽。冥王星也是柯伊伯带(Kuiper Belt)里最大的东西。

  误解3: 那里永远很黑

  冥王星环绕太阳的距离是48亿公里远,所以很多人认为那里很黑。新视野号研究员Alan Stern说冥王星的中午跟地球的阴天差不多或跟夕阳时差不多。

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冥王星的中午跟地球的阴天差不多

  误解4: 冥王星曾经是海王星的月亮

  这是刚发现冥王星时一个很老的理论,但在1965年证明是错误的,当研究家发现冥王星与海王星有轨道共振(orbital resonance),这让它们无法接近对方。

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冥王星与海王星有轨道共振

  误解5: 冥王星是冰的世界

  冥王星的表面是三分之二岩石表面,三分之一冰表面,所以正确来讲它是有冰的岩石表面。

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冥王星的表面是三分之二岩石表面

  误解6: 冥王星没有大气

  1980年研究家发现冥王星上有大气层(大部分是氮气跟地球一样),不过这 大气层里也有一氧化碳和甲烷,而且它的大气层比地球的细薄很多。

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冥王星上有大气层(大部分是氮气跟地球一样)

  误解7: 冥王星的轨道是独特的

  冥王星的轨道是椭圆形的,距离太阳最近时是44亿公里,最远时有73亿公里。它的轨道也倾斜17度在黄道上。不过柯伊伯带上的一些居民像是矮行星阋神星(Eris)与妊神星(Haumea)比冥王星的轨道还要椭圆形或倾斜,许多的系外行星是一样。

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冥王星的轨道是椭圆形的

  8.5个关于冥王星的新知识(为什么不是9个?你懂的)

  一

  历经85年,当初的白点变成了上面这张图。冥王星上最显眼的特征是一个心形的淡色结构,这可能意味着这里的冰含量比较高。

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冥王星迄今为止最清楚的照片,心形清晰可见

  二

  但这张图不光是好看,它还意味着冥王星上是有地质活动的,并不是一块死石头。除了心形之外,冥王星还拥有一个昵称“鲸鱼”的结构,还有很多其他复杂的斑纹。

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冥王星上的地质结构

  三

  冥王星有大气层,所以此前精确测量起来有困难。此次新视野号获得的最新数据是,冥王星直径为2370+/-20千米,比之前的结果稍大一些;阋神星为2336+/-12千米。于是冥王星保住了柯伊伯带最大天体的地位(然并卵,还是不能恢复行星地位)。

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飞越冥王星的“新视野”号的7大仪器分布示意图,天线背面为核动力装置

  四

  冥王星直径大于预期,意味着它的密度小于预期,也就意味着它所含的冰比预想的更多。这还意味着冥王星的大气要比预期稀薄;对流层要比模型预言的更浅。

  五

  化学成分测试表明冥王星拥有一个极冠,由甲烷和氮冰构成,和赤道区域截然不同。

  六

  探测器还发现有很多离子氮从冥王星上逃逸出来,比预料中的快很多。这要么意味着大气逃逸率比预想的高,要么意味着有什么别的机制在起作用。

冥王星的神秘面纱:竟然会下雪?

但不管冥王星成分如何,它看起来就像个锅……

  七

  新视野号关注的不只有冥王星, 还有冥卫一(卡戎)。它发现冥卫一北极有一大片黑色区域,似乎甲烷含量更低;它的赤道上还有一个巨大的撞击坑。

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冥卫一(卡戎)近照

  八

  飞掠冥王星标志着人类终于拜访了旧太阳系所有9个行星。太阳系太空探索的第一阶段到此结束,接下来就该派人去了。

  八点五

  新视野号上载着冥王星发现者克莱德·汤博的骨灰,这让他成为了有史以来飞得最远的人、离冥王星最近的人以及相对太阳而言最慢的人。但其实这件事情我们九年前就知道了,所以只能算半条。

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