“新視野號”剛飛掠的“天涯海角”有什麼不同?
2019年02月23日09:37

  來源:中科院之聲

  近日,NASA的“新視野號”公佈了最新成果,與過去認為“天涯海角”由兩個球體連接而成,像個雪人不同,最新照片顯示,兩個組成部分並非球體,而呈扁平形狀。取名“天涯”的較大部分像巨大的煎餅,而取名“海角”的較小部分,像一個凹陷的核桃。這被認為是“新視野號”飛掠“天涯海角”的最重大發現之一。

  宇宙中的“天涯海角”是什麼樣子?“新視野號”為何對其“情有獨鍾”?為此,中科院國家天文台編輯“小天”請來了國家天文台閆宏亮博士為大家一探究竟。

“新視野號”將逐漸揭開“天涯海角”的神秘面紗(圖源:NASA)
“新視野號”將逐漸揭開“天涯海角”的神秘面紗(圖源:NASA)

  小天:“天涯海角”是什麼天體?為何叫“天涯海角”?

  閆宏亮:“天涯海角”是小行星486958的“別名”,它是一顆位於柯伊伯帶的小行星,是人類空間探測器所探測過的最遠的天體。這顆小行星是2014年6月由哈勃空間望遠鏡發現的,而當時哈勃所執行的觀測任務,正是為“新視野號”挑選在飛越冥王星後的下一個目標。

  在2018年,舉行了一個公開競選此小行星別名的活動,“Ultima Thule”就是從這次活動中勝出的名字。第一個詞“Ultima”寓有最終,最後之意,“Thule”寓有遙遠之地的意思,這兩個組合起來寓意“遠超已知世界邊緣的極遠之境”,中文翻譯成“天涯海角”還是十分貼切的。

  有趣的是,最初認為這顆小行星有著一個類似“雪人”形狀的外形,它被懷疑是由兩個星體粘在一起而形成的,這兩個星體也就分別有了自己的名字”天涯”和”海角”。當然,現在被證實這個“雪人”並不是兩個球體,而是一個球體和一個偏平的圓盤組合在一起,更像是核桃和薄餅黏在一起。

“天涯海角”前後認識模擬對比圖(圖源:NASA)
“天涯海角”前後認識模擬對比圖(圖源:NASA)

  還有一點需要指出,“天涯海角”是非正式名稱,可以說是公眾對它的一個“昵稱”。“新視野號”團隊計劃在更加清楚這顆小行星的性質之後,向國際天文聯合會提交一個正式的名稱。在已知的小行星庫中,其實有一個正式“註冊在案”的“天涯海角星”,它是小行星9668,英文名9668 “Tianyahaijiao”。它是1997年由“國家天文台施密特小行星巡天計劃”於興隆觀測站發現的。當然,兩顆小行星的中文名相同完全是巧合,它們的英文名並不相同,只是Ultima Thule翻譯過來碰巧是天涯海角之意。

  小天:“新視野號”為什麼將“天涯海角”作為探測目標,有什麼意義和價值?

  閆宏亮:在飛越冥王星之後,“新視野號”就需要一個新的目標,這個目標必須要滿足至少三個條件:第一是它必須是“新視野號”在有限的賸餘燃料範圍內所能到達的;其次,距離地球也不能太過遙遠,否則傳回的信號會變得很微弱;最後它的路徑上必須相對安全,不能出現大量障礙,否則可能會撞毀探測器。

  這樣一個目標看似很容易找到,但其實非常困難。儘管現在人類可以通過各種望遠鏡觀測到百億光年外的遙遠天體,但對相對“更近”的柯伊伯帶卻沒有什麼特別好的辦法。因為這些小天體又小又遠,本身還不發光,在地面的望遠鏡幾乎沒有辦法直接觀測。起初研究的候選目標距離“新視野號”都非常遙遠。最後,在哈勃望遠鏡的幫助下,才發現了“天涯海角”。

  作為眾多柯伊伯帶天體的一員,“天涯海角”十分有探索的價值。雖然空間望遠鏡可以拍到部分小行星的身影,但解像度有限,很難瞭解它們的性質。通過這次近距離觀測,人類可以獲得大量以前無法獲得的豐富信息,包括“天涯海角”的形狀和地理特徵、表面的物質組成(例如一氧化物、甲烷、甚至是冰——不太可能有液態水,因為那裡溫度太低了)、周邊環境和周圍的天體等;考慮到“天涯海角”特殊的形狀,它是如何形成的也是一個非常重要且有趣的問題,相信這些都會在未來被逐一解答。

  小天:“新視野號”項目科學家海爾·韋弗說“天涯海角”是太陽系的化石,可以幫我們瞭解太陽系初生的情況,那最新的發現對我們認識太陽系乃至整個宇宙有什麼意義?

  閆宏亮:一般認為太陽系誕生於一個原始的氣體雲,氣體雲中的物質除了形成太陽之外,還形成了太陽系中的各種行星和小行星。太陽在形成之後由於會經曆核合成、對流等物質合成、交換過程,其組成成分或多或少會有所變化。也就是說,今天我們看到的太陽表面物質組成和它剛形成之初是不太一樣的。而對於小行星,特別是遠離太陽的柯伊伯帶小行星而言,由於它們既不進行核反應,也沒有物質交換過程,反倒保留了最“原汁原味”古老信息,因此可以說它們是太陽系的化石。

  研究小行星可以讓我們瞭解太陽系形成之初的種種信息,它們也會時不時以另外一種姿態造訪地球,例如隕石和彗星。科學家可以在實驗室中分析隕石的物質組成來獲知太陽最初的物質組成,並以此作為“基準”來研究太陽和太陽系之外的天體,遠如類星體,大如星系團,都可以使用太陽的物質組成作為零點。另外,人們也可以通過某種物質在太陽中和小行星中的含量不同來推測這種物質的演化過程。還有一個全人類都會關心的問題,隕石如果太大,就會對人類造成毀滅性打擊,因此從人類的生存角度來講,也會對眾多小行星進行仔細的跟蹤和研究。

  小天:截至目前,“新視野號”有哪些重大發現?

  閆宏亮:“新視野號”2006年發射升空,它當時的主要目的地是冥王星。當時,尚未有任何人類探測器到達過冥王星。“新視野號”在飛行途中,最先經過了火星和小行星帶(這是位於火星和木星之間的小行星帶,不是柯伊伯帶),飛越過程中它觀測了小行星132524的光譜;之後在利用木星引力助推的過程中,拍下了木星照片,並對木星的衛星、木星黑夜側的極光與閃電、木星風暴特徵“小紅斑”等進行了觀測;在成功借助木星引力助推之後,它最終於2015年7月14日從不到1萬公里的距離飛越冥王星,成為首個成功飛掠冥王星系統的人造探測器。它傳回了大量冥王星的高清彩色照片,那張著名的冥王星上印有一個“心形”的照片正是由“新視野號”拍攝的。

  之後,“新視野號”便開始了它的“擴展任務”,研究柯伊伯帶天體。2019年1月,“新視野號”飛掠“天涯海角”,這也成為人類歷史上最遙遠的一次飛掠探測。在完成對這個小行星的探測之後,“新視野號”還將朝著另外一個柯伊伯帶天體繼續前進,最終朝著太陽系之外飛去。

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