冷熱交加:矮行星 妊神星可能存在極端溫差

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法國南特—妊神星可能是矮行星中最奇特的名字,現在看來它的表面也同樣不尋常。

妊神星(發音為 MAH-kee MAH-kee)是我們太陽系中五個公認的矮行星之一,於 2005 年被發現,其執行軌道寬闊且呈橢圓形,位於海王星範圍之外。它的位置使其屬於被稱為海王星外天體或 TNO 的天體家族,並且它符合矮行星的資格,因為它足夠大,可以透過引力作用沉降成近似圓形的形狀。

從那時起,遙遠的妊神星一直是天文學家使用他們可用的最佳工具進行研究的物件,從哈勃太空望遠鏡到夏威夷的凱克望遠鏡。現在,由太空搭載的歐洲赫歇爾望遠鏡(於 2009 年發射)進行的一組新觀測表明,妊神星的表面是一個令人費解的冷熱點排列。


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“我相信在我們赫歇爾望遠鏡的大約 140 個目標 TNO 樣本中,它是我們擁有的最奇特的天體,”德國加興馬克斯·普朗克地外物理研究所的托馬斯·G·穆勒週二在美國天文學會行星科學分會和歐洲行星科學大會的聯合會議上說。

穆勒和他的同事使用赫歇爾望遠鏡對這顆直徑約 1500 公里的矮行星進行了熱測量。他們的發現與斯皮策太空望遠鏡在 24 微米波長處的紅外測量結果形成鮮明對比。赫歇爾的長波長資料,範圍高達 500 微米,表明該天體比僅從斯皮策資料預期的更冷、反射率更高。赫歇爾的資料要求極高的反射率或反照率,大於 90%,表明妊神星極其冰冷。

但斯皮策的資料看起來很可靠——事實上,這兩個天文臺在 70 微米處對妊神星的觀測結果一致——因此穆勒盡力在他的思考中協調來自兩個航天器的觀測結果,以瞭解這顆矮行星。“必須有較暗的地形來解釋這個 [斯皮策] 點,以及更明亮的地形,更高反照率的地形,來解釋這裡的 [赫歇爾資料],”他說。由此產生的是一個世界,其中冰冷的區域幾乎反射所有入射光,而黑暗的區域吸收光並高效升溫。“不可能用單一的反照率來擬合它,”穆勒說。“沒辦法。”

但是妊神星在其整個自轉過程中反射的光量相同,因此明亮和黑暗的斑點不能像冥王星的情況那樣分佈在寬闊的、形狀奇特的斑塊中。一種可能性是,明亮和黑暗的表面被限制在從地球視角來看在妊神星整個自轉過程中看起來相同的區域。例如,如果天文學家從赤道方向觀察妊神星,則赤道可能是黑暗的,而較高緯度可能是明亮的。

“但是當你觀察這些物理特性時,你需要建模它,它非常極端,”穆勒說。赤道必須高於 50 開爾文(–223 攝氏度),而半球必須低於 30 開爾文(–243 攝氏度),並且這些區域必須以某種方式彼此相鄰共存。在超過 50 個天文單位 (AU) 的距離——也就是說,比地球到太陽的距離遠 50 倍以上——妊神星的推斷溫度突破了可能的界限。

“我相信在 52 AU 之外,那是你可以在天體上產生的最極端溫度,而我們在一個天體上擁有彼此相鄰的這些溫度,”穆勒說。“這就是為什麼我相信它是我們擁有的最奇特的天體。”

妊神星的明亮和黑暗斑塊可以混合在一起分佈在表面上,只要這些斑塊很小且均勻分佈,以便黑暗和光明的總體平衡在矮行星的整個自轉過程中保持不變。穆勒提出了一些關於這樣一個世界可能是什麼樣子的奇特想法,包括他戲稱為“斑馬-妊神星”的條紋圖案。但考慮到他與德國足球明星托馬斯·穆勒同名,他更喜歡另一種類似於由淺色和深色方塊組成的熟悉物體的圖案:“足球-妊神星”。

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