“新視野號”探測器毫髮無損地飛掠冥王星

儘管這顆矮行星已被甩在身後,但探測器的科學成果才剛剛開始

馬里蘭州勞雷爾應用物理實驗室——美國東部時間晚上 8:52,這裡的新視野號控制中心收到了無線電確認,探測器已完成——並倖存下來——其距離冥王星最近的飛掠,從這顆行星的陽光照射半球上方 12,500 公里處掠過。* 這是自昨晚美國東部時間晚上 11:30 以來的首次傳輸,結束了為了讓探測器能夠避免中斷其觀測而實施的無線電靜默。

這次飛掠很可能打破一項紀錄,即單次太空任務創造的歷史里程碑數量:首次訪問我們太陽系教科書行星的最後一次;有史以來訪問過的最遙遠的天體;首次前往環繞外太陽系的柯伊伯帶冰冷世界;發射的最快宇宙飛船;並且可能最預算上的多次夭折和復活。一項前往冥王星的任務在 NASA 的發展停滯期中停滯了幾十年;探測器最終能夠飛行,很大程度上歸功於公眾的支援。冥王星或許可以被稱為“人民的行星”。

即使在冥王星只是望遠鏡中的一個光點時,科學家們也知道它將是一個迷人的地方。20 世紀 50 年代的觀測表明,其表面亮度差異很大,而在 20 世紀 90 年代中期,哈勃太空望遠鏡建立了一幅解析度為 500 公里的非常粗糙的地圖,揭示了明暗區域的拼湊——這種異質性暗示了一定程度的地質活動。“新視野號”現在正在將這幅粗糙的拼湊物變成精美的絲線。


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在華盛頓特區和巴爾的摩之間約一半路程的約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室,科學家們一整天都在驚歎於探測器在進入無線電靜默之前傳送的最後一張影像。這張影像的解析度為 4 公里,將灰度影像與當天早些時候拍攝的較低解析度的彩色影像合併在一起(北方朝上)。它顯示了冥王星背對主要衛星卡戎的半球。最突出的特徵是中心下方的“心形”,這是一個光滑、明亮、據推測是冰冷的區域。心形的兩個葉片實際上具有非常不同的顏色,在這張影像中很難區分,但在顏色被誇大時會跳出來。這些顏色表明了不同的化學成分。在今天的飛掠過程中,探測器距離最近的飛掠點位於心形東葉片的上方。

圖片來源:NASA

 

心形兩側的黑暗、紅色區域位於行星的赤道上。西側的區域(在左側),根據眾包建議暫定名為克蘇魯,構成了在接近影像中發現的“鯨魚”的頭部;其中有一個被戲稱為“鯨魚噴水孔”的隕石坑。這個隕石坑直徑可能為 100 公里,既有明亮區域也有黑暗區域,就好像撞擊穿透了黑暗的碳氫化合物層,露出了下面更明亮的冰層。線條——可能是斷崖或斷層——似乎也橫跨黑暗區域以及行星的其他部分。心形東側似乎是丘陵地形和半掩埋的隕石坑,暗示著某種侵蝕。

明天,“新視野號”計劃傳回一張解析度更高、立體的影像,影像內容是沿著心形的一條帶狀區域,以及冥王星五顆衛星中的三顆衛星的影像。

迄今為止的其他發現

  • 該任務將冥王星的直徑估計值略微向上修正了約 3%,使得這顆矮行星幾乎可以肯定比第二大海王星外天體大 30 公里左右。這個新的尺寸估計也意味著大氣層最低層(對流層)比想象的要薄得多——最多一兩公里。

  • 粒子探測器探測到電離氮分子——據推測是從冥王星稀薄大氣層逸出的——比預測的離行星更遠。它們為何會漂移得如此之遠尚不清楚,但解釋可能與太陽風沖刷外層大氣的變化有關。

  • 影像顯示,除了已知的五顆衛星——卡戎、許德拉、尼克斯、斯提克斯和科波洛斯之外,沒有其他衛星。尼克斯和許德拉的直徑為 30 至 50 公里——這是首次測量這些天體的大小。

  • 影像證實了冥王星表面更加多樣化且看似更具活力的表面與其最大衛星卡戎的更黑暗、更灰色、隕石坑密佈的地形之間的二分法。“現在我們看到了它們 वास्तव में 有多大的不同……這些影像顯示冥王星上的表面更年輕,而卡戎上的表面更古老、更破舊,”首席研究員艾倫·斯特恩今天在新聞釋出會上說。

事實證明,冥王星與海王星的衛星海衛一非常不同,研究人員長期以來一直認為海衛一是冥王星可能是什麼樣子的模型。“這個地方是多麼的異類,真是令人難以置信,”斯特恩昨天評論道。首先,它比海衛一紅得多,以至於其表面讓人聯想到火星。“我們越仔細地觀察冥王星,它就越不像海衛一……它看起來非常像火星,”西南研究所的約翰·斯賓塞今天說。卡戎的極地帽也是奇怪的紅色。這些表面的顏色據推測來自被太陽輻射烘烤的碳氫化合物,產生稱為“託林”的深色焦油。

事實上,這次飛掠僅僅是“新視野號”任務的開始。在未來的幾天和幾周內,探測器將研究冥王星被月光照亮的夜面,並尋找被太陽背光照亮的行星環。從 9 月 14 日開始,探測器將把所有相遇資料下載到地球上的射電望遠鏡。以大約每秒 2 千位元的速度——相當於 20 世紀 80 年代的 300 波特撥號調變解調器——即使採用壓縮的低保真格式,也需要 10 周的時間。(附註:探測器無線電靜默的原因本身不是計算機限制。相反,它不能同時發射和獲取資料,原因有兩個。簡短的版本是:(1)探測器沒有足夠的功率來導航和發射,以及(2)儀器固定在探測器主體上,而不是安裝在旋轉臂上,因此當天線指向地球時,儀器會指向遠離冥王星。稍長的原因是,為了以全資料速率為發射器供電,必須關閉制導計算機,並且為了能夠做到這一點,探測器需要指向地球並進入穩定自旋狀態,以便稍後可以恢復;並且當它旋轉時,儀器不再指向冥王星。)完成這項工作後,“新視野號”將花費一年的時間重新發送完整保真度的副本。與此同時,它將加速前往與另一個柯伊伯帶天體相遇,可能在 2019 年初。事實上,由於其鈽動力源(一種以該行星命名的元素,當然),“新視野號”應該有足夠的能量執行到 2030 年代,屆時它將大約是現在的兩倍遠。最終,它將完全逃離太陽系,加入 NASA 的其他四艘也正在前往或已經進入星際空間的宇宙飛船:“先驅者”10 號和 11 號,以及“旅行者”1 號和 2 號。

*編者注(2015 年 7 月 14 日):此句在釋出後經過編輯,以更新訊號獲取的實際時間。

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