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冥王星:从一个像素点 到一张高清照
2015-07-15 22:23:55  出处:星空天文网   编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接

夜阑人静的时候到户外散步。推开门,仰望星空,在树木剪影的背后寻找闪烁的繁星。每一颗星都是一座宇宙灯塔,每一座灯塔背后都隐藏着宇宙间的无穷奥秘,它们是人类探求新知的最前沿。

倚仗几个世纪的知识积累,科学家对夜空的了解已经深入很多,但是未被揭开的奥秘仍然数不胜数。绝大部分宇宙对人类而言仍然保持着隐秘,而这其中有一部分实际上就在我们的后院。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照

冥王星——这个遥远、寒冷、孤独的迷你矮行星——长久以来都只是浩瀚星空中的一个小小光斑,即使用最先进的望远镜,我们也只能勉强看见。

我们对它知之甚少,长久以来,只知道它和我们熟知的类地行星相差悬殊,和外太阳系寒冷的气体巨行星也大相径庭。在将近一个世纪的时间里,它一直是个神秘莫测的天体。直到现在。

在经历了将近十年的旅程后,美国航空航天局的“新视野号”探测器已经在2015年7月14日19:49(北京时间)和冥王星会面。“新视野号”没有携带足够的燃料,没有足够的动力减速,因此无法进入环冥王星轨道。它只能快速地从冥王星身旁掠过,短暂的探测之后,便将前往太空深处,深入柯伊伯带。

它的这次飞掠是我们期待已久的,时间虽短,却足以让我们一瞥这个神秘天体的真容。冥王星虽然已经被降级,但是在许多人心目中,仍然是曾经的第九大行星。 

冥王星:从一个像素点 到一张高清照

现身

由于它的远距离、小个头和低亮度,拍摄冥王星极具挑战性——这也是它之所以直到上世纪才被发现的原因。

1930年2月的一个傍晚,在维斯托·斯里弗手下工作的年轻学者克莱德·汤博在比对两块感光板时,突然发现一个黯淡的光点发生了位移。它在天空中划出的轨迹表明,这可能是一颗行星。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
通过比对这两块感光板,可以发现有一个黯淡的光点在移动

同伴

接下来的50年,即便在最大的地面望远镜中,冥王星也只是一个只能勉强看到的孤独光斑。直到1978年。天文学家詹姆斯·克里斯蒂在亚里桑那的美国海军天文台用Kaj Strand望远镜发现,冥王星的一侧出现了一个鼓包。

后来证明,这个鼓包是一个卫星,并被命名为冥卫一(卡戎)。和其他大部分卫星比,卡戎相当巨大:它的质量是冥王星的八分之一。

相比之下,地球的质量达到了月球的81倍。而且它和冥王星相当近,这也是它在照片中看起来像鼓包的一部分原因。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
为什么左图光点身上的鼓包每过几天就会消失?天文学家由此意识到,这可能是一个围绕冥王星旋转的卫星

哈勃眼中

随着哈勃太空望远镜升空,学者们终于有机会在没有地球大气干扰的条件下观察冥王星。

1996年,在哈勃拍摄的照片中,人们看到了冥王星表面的部分细节。这些细节表明冥王星的地表可能非常复杂,其差异程度可能是太阳系内除地球外最大的。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
1996年,天文学家用哈勃太空望远镜拍到了冥王星的两个半球,这些照片拥有一定的细节

当“新视野号”还在设计和建造中时,冥卫一是冥王星唯一已知的卫星,而在发射前一年内,哈勃就已经发现了另外两个较小的卫星:冥卫二(尼克斯,古希腊的光明女神)和冥卫三(许德拉,古希腊的九头蛇)。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
通过这张哈勃照片,人们发现了冥王星的两个新卫星

随后,哈勃又发现了冥卫四(科伯罗司)和冥卫五(斯蒂克斯)。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
“新视野号”在靠近冥王星过程中拍摄的五个冥卫

“新视野”的靠近

实际上,“新视野号”在探测任务的大部分时间中都是相当寂寞的。在它相机镜头内,冥王星一直是一个昏暗的光点——还不到几个像素大——直到最后几个星期。

在这以后,随着“新视野号”以每秒14公里以上的速度靠近这颗冰冻的天体,冥王星的照片才急剧增多,照片中的细节也才越来越丰富。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
冥王星表面的大尺度特征

一个多月以前,天文学家再一次注意到了冥王星表面的大尺度特征。在冥王星的赤道地区,有一条连续的黑暗条纹,它还绕着冥王星,并随后分解成相隔均匀的点。这其中的一些特征是如此黑暗,以致于冥王星看起来不像圆球,而是凹凸不平的。

“这真是一个谜,”探测任务主研究员阿兰·斯特恩说,“我们不知道这些斑点究竟是什么。”

随着新照片的不断传回,冥王星身上的这些黑暗特征呈现得越来越清晰,其中一团被科学家戏称为“鲸鱼”——这片向左延伸的暗区宽约3000公里。

在这条“鲸鱼”尾巴的上方,是一片圆形区域,这片圆形区域被戏称为“甜甜圈”。它看起来很像一个陨坑,但是天文学家在最终看清楚前不会贸然下结论。

“鲸鱼”头部的右边是一个亮斑,看起来像是一片反射率较高的冰原,它们可能是由固态的甲烷、氮气和一氧化碳构成的,而再往右,还有一片神秘的暗斑。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
根据7月3日拍摄的照片制成的冥王星地图

意外的邻居?

7月8日,“新视野号”拍摄的照片被加上了彩色。冥王星的色彩呈铁锈红,与冥卫一的灰白色形成了鲜明对比。这两个天体看起来更像是一对陌生人。

冥王星有明显的大气,而冥卫一没有。冥王星表面有许多由凝固的氮、甲烷和一氧化碳组成的奇异冰,而冥卫一被水冰和氨化合物覆盖。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
冥王星彩色照片

7月13日,为了专注于探测任务,“新视野号”的雷达关闭了22个小时。在此之前,它拍摄了最后一张照片。

这张照片让任务控制中心的人兴奋不已。它的分辨率比哈勃高了1000倍。经过调整后,冥王星的北极朝上,而暗区正好位于赤道。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
这组按等比例缩放的图片呈现了冥王星和冥卫一的影像是如何随着“新视野号”的接近而逐渐变大的。最后一组摄于7月11日

最令人感到惊奇的可能是这个被称为“爱心”的亮区了。这个亮区看上去相当光滑。正如阿兰·斯特恩在记者会上所说,如此多的亮区和暗区表明,这个天体内部可能曾有、甚至仍有活动。

当探测器把它的天线重新指向地球后,接下去的几个星期甚至几个月,我们将持续看到越来越好的冥王星图像。所有数据传回地球需要一年多时间。

我们即将盘点完所有传统意义上的行星。从今往后,太阳系内将再无“行星”可为我们提供今天这样的新鲜感。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照
“新视野号”在“闭关”前拍摄的最后一张冥王星照片

巡视冥王星系只是“新视野号”所有任务的一半。飞掠这颗曾经的第九大行星后,探测器将点燃推进器,再次踏上征程,在2019年1月飞掠1至2个柯伊伯带天体。

这些天体在太阳系形成45亿年以来可能从未被打扰过,因此可以为我们提供一个可以回到从前、回到所有行星刚刚诞生时的窗口。

冥王星:从一个像素点 到一张高清照

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