一項對矮行星馬可馬克(太陽系中較新的已知天體之一)的新研究,確定了該天體一些最基本且最重要的屬性。
2011年4月,天文學家在南美各地的天文臺觀測到了這顆矮行星的罕見一瞥——或者至少是它的陰影——當時馬可馬克(發音為“mah-kee mah-kee”)從一顆微弱的背景恆星前方經過,使恆星亮度減弱了大約一分鐘。這種天體結合被稱為掩星現象,掩星持續的時間使天文學家能夠更精確地估計馬可馬克的物理尺寸。研究人員在11月22日的《自然》雜誌上報告了他們的發現。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)
也許比新的尺寸測量更重要的是對馬可馬克大氣層的影響。天文學家探測到馬可馬克掩星開始時星光突然下降,就像有人突然把恆星的亮度調低,而不是逐漸調暗。掩星的清晰度表明,這顆矮行星缺乏明顯的全球性大氣層,如果有的話,它的陰影邊緣會模糊不清。“如果下降是突然的,你就知道那裡沒有大氣層,”該研究的合著者、田納西大學諾克斯維爾分校的行星科學家諾埃米·皮尼利亞-阿隆索說。相比之下,當冥王星從一顆恆星前經過時,“下降是漸進的,這表明存在大氣層。”
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馬可馬克於 2005 年被發現,是公認的五顆矮行星之一,其他四顆是穀神星、鬩神星、妊神星和冥王星。目前,馬可馬克正處於遠日點附近,即其在柯伊伯帶(海王星之外的一個彗星和其他冰冷天體的環帶)307年軌道上距離太陽最遠的點。馬可馬克目前距離太陽的距離是地球的50多倍,這使得這顆矮行星位於冥王星和更遙遠的鬩神星之間的中間區域。冥王星擁有明顯的大氣層,而鬩神星的大氣層似乎已經凍結並坍縮成一個反射表面層。
馬可馬克可能處於中間狀態,只有來自矮行星向陽面的區域性甲烷雲蒸發。“它沒有全球性大氣層,但可能有區域性大氣層,”皮尼利亞-阿隆索說。研究人員懷疑,隨著這些星球越來越接近太陽,然後又遠離太陽,鬩神星、冥王星和馬可馬克都在經歷各個階段——從區域性雲到成熟的大氣層再到大氣層坍塌。
馬可馬克的表面確實有甲烷霜,這應該會在矮行星較溫暖的地方提供充足的氣體供應。“它絕對有大氣層,”加州理工學院的天文學家邁克·布朗說,他於 2005 年與夏威夷雙子座天文臺的查德·特魯希略和耶魯大學的大衛·拉比諾維茨一起發現了馬可馬克。“這只是多少的問題。”
馬可馬克只是最新一顆在掩星期間被仔細測量的矮行星。當鬩神星在 2010 年遮擋一顆背景恆星時,天文學家發現它的大小與冥王星幾乎相同(兩者都比馬可馬克略大)。但在掩星期間對馬可馬克進行詳細觀測的機會少之又少。這顆矮行星每年會從大約三顆背景恆星前經過,但掩星產生的陰影通常會落在地球上陽光照射或多雲的部分,或者落在沒有望遠鏡的偏遠地區。2011 年 4 月的掩星現象在一年多前就已預測到,它橫穿南美洲,使馬可馬克能夠被世界上一些頂尖的天文臺觀測到,其中包括智利的兩個歐洲南方天文臺設施:位於帕拉納山頂的甚大望遠鏡和位於阿塔卡馬沙漠的拉西拉新技術望遠鏡。根據這項新研究的主要作者、西班牙安達盧西亞天體物理研究所的何塞·路易斯·奧爾蒂斯所說,這樣的機會大約每十年才會出現一次。總的來說,天文學家在南美洲的七架望遠鏡中觀察到了馬可馬克的掩星現象,這使得對該天體的直徑進行了前所未有的精確估計。
“這是測量尺寸的唯一正確方法,”布朗說,他也在 2005 年共同發現了鬩神星。(同年,布朗與奧爾蒂斯就妊神星的發現發生了衝突,聲稱西班牙研究人員不當訪問了他的觀測記錄,搶在美國人之前宣稱了這一發現。)
對馬可馬克的新研究發現,如果它是球形的,直徑為 1,430 公里;如果它是橢圓形的,則為 1,430 公里乘以 1,502 公里。該研究的作者傾向於後一種可能性,但布朗不同意。“即使是不那麼圓的一點點也很奇怪,”他說,並補充說,馬可馬克必須快速旋轉或由低密度材料組成才能變得如此扁平。“我相當確定那是錯誤的,”他補充道。
儘管如此,布朗還是很高興看到馬可馬克成為焦點。它的發現最初被鬩神星的發現所掩蓋,鬩神星的質量超過了冥王星,最初被譽為太陽系的第 10 顆行星。“馬可馬克一直有點像不受喜愛的大型柯伊伯帶天體,”他說。“我們當時被鬩神星以及妊神星所有有趣的東西搞得應接不暇,以至於人們沒有真正給予馬可馬克應有的關注。”