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凱伯帶長啥樣?「新視野」號拍下照片,無法想象這是外太陽系

2024-10-04科學

新視野號呀,是美國的太空總署(NASA)在 2006 年 1 月 19 號給發射出去的一艘太空探測器嘞,它的目的就是去深入地探索冥王星以及它周邊的環境,還有凱伯帶天體這類外太陽系的天體呢。

2015 年呀,新視野號飛了 4.8 億公裏呢,之後成功地飛越了冥王星,成了第一個到達冥王星的太空探測器喲。接著呢,新視野號接著往外探測,還探測了一些凱伯帶天體。不過它近距離拍攝的那些天體照片呀,真讓人沒法想象這是外太陽系呢。

【啥是凱伯帶?】

太陽系是由太陽、行星、衛星、小行星、彗星、隕石這些天體構成的啦。在太陽系裏頭呀,太陽那可是最大的天體嘞,它占了太陽系 99.86%的質素呢,並且還是太陽系的中心天體喲。

太陽系裏的行星分成內行星和外行星這兩類。內行星包含水星、金星、地球以及火星,它們處在太陽系的內部,挨著太陽,所以也叫「類地行星」。外行星有木星、土星、天王星和海王星,它們在太陽系的外部,因此也被稱作「類木行星」。除了行星之外,太陽系中還有好多衛星呢,這些衛星圍著行星轉。像地球有一個衛星叫月球,木星至少有 79 個衛星,土星至少有 82 個衛星,天王星和海王星也各自有多個衛星。

那八大行星之外還有別的行星不?一開始人們覺得冥王星是第九大行星呢,因為 1930 年基利德·湯博發現它的質素以及軌域位置都跟行星差不多呀。它離太陽大概 39.5 個天文單位,直徑大概 2370 公裏,質素大約是地球質素的 0.0022 倍,表面主要由冰和巖石構成,這不妥妥就是行星嘛?

2006 年 8 月那會兒,國際天文聯合會(IAU)把冥王星的行星地位給正式降低成了矮行星啦,這原因呢,就是凱伯帶被發現了唄。

當初發現冥王星之後,天文學家們就有點兒感覺海王星外還存在不少天體呢。1951 年,荷蘭的天文學家傑拉德·彼得·凱伯(Gerard Peter Kuiper),頭一回提出了凱伯帶區域的存在,可那時候壓根兒就沒直接觀測到凱伯帶天體。一直到 1992 年,天文學家大衛·李維(David C. Jewitt)和簡·路易斯(Jane X. Luu)在夏威夷天文台用 CCD 相機觀測到了第一個凱伯帶天體——1992 QB1,這就標誌著凱伯帶被正式發現啦。

凱伯帶呢,它是處在海王星軌域外面的一個環形區域啦,裏面有好多冰冷的冰體和巖石呢。這可是太陽系裏最大的天體集群之一喲。凱伯帶裏的天體呀,有矮行星啦,還有小行星啦,以及冰凍彗星之類的呢。冥王星呢,它就是凱伯帶裏的一顆矮行星哦。

2006 年的那次會議上呀,國際天文聯合會把「行星」的定義給重新界定了。按照新的定義來看呢,行星得滿足這三個條件:其一呢,得圍繞著太陽轉;其二呢,得有足夠的質素,能讓自身的重力讓它變成球形;最後呢,還得「排除其他物體」,意思就是它的軌域周圍不能有其他差不多大小的天體啦。

冥王星它不符合第三個條件呀。在凱伯帶上呢,有好多其他的小天體呢。所以呢,國際天文聯合會最後就把冥王星歸到矮行星那一類啦,沒把它歸為行星。凱伯帶借著這個機會一下子就火起來啦,不過我們對這片區域可陌生啦,所有的了解都是靠著望遠鏡觀測得來的。凱伯帶到底有哪些天體呀,具體長得啥樣呢?科學家們只能靠猜啦,這可不符合人類的好奇心呢。然後在 2006 年,新視野號就發射出去啦。

【探索外太陽系】

新視野號飛了差不多 10 年,終於抵達了第一個目標地——冥王星啦。透過近距離、高分辨率的拍攝,它發現了好多新的特點呢。其中最顯眼的就是冥王星南極區的「鍋狀坑」,這些坑的中心有個深色的「島嶼」,四周是亮亮的冰層。

說起這冰層,就得提一提冥王星的溫度啦。冥王星離太陽那可是超級遠,這就導致星球上的溫度超低,差不多是-229℃呢。所以整個冥王星的表面都被各種類別的冰層給覆蓋啦,像氮的冰、甲烷的冰,還有一些搞不清楚的物質的冰。這些冰層能形成冰山、冰峰和冰崖之類的地形哦。透過新視野號呀,我們能清清楚楚地看到那些冰層以及它們形成的地貌,這些地貌說不定是太陽系形成早期留下來的很珍貴的資訊呢。

新視野號探測器還把冥王星的大氣層給發現了。它的大氣層主要是由氮氣構成的,另外還有一些甲烷和一氧化碳之類的氣體。從拍攝出來的照片裏能看出,冥王星的大氣層特別稀薄,就只有細細的一圈。經測量得知,它的大氣壓力僅僅是地球的一百萬分之一。以前大家都覺得冥王星的大氣層應該慢慢在表面凍結起來,不過透過新視野號我們發現,冥王星的大氣密度在提升,並且一直保持著氣態,這給了解冥王星的演化和形成提供了新的線索呢。

另外,新視野號拍到了看上去像是雲層的畫面,這完全超出了天文學家的預料。要是雲層被證實是真實的,那就意味著它有一個活躍的表面物質迴圈,這很有可能讓它重新獲得行星的地位,這對人類探索太陽系的歷史和未來都很重要。

除了冥王星本身哈,新視野號把它的衛星系統也探查了一番。新視野號發現它的衛星一共有五顆呢,分別是卡戎、尼克斯、許德拉、科波若斯和斯提克斯。這裏面卡戎是最大的,直徑大概是冥王星的一半左右,它的表面全是各種撞擊坑和裂紋,跟我們的月球表面特別像。這些衛星的發現以及對它們特征的研究,對於了解冥王星系統的形成和演化那可是有著重要意義的喲。

之後呢,新視野號接著朝著凱伯帶更裏面飛去啦,在這兒它察覺到了一個挺奇怪的天體 2014 MU69 呢。

【「天涯海角」】

2014 年的 MU69 呀,那可是目前人類探索到的最遠的天體嘞。它距離太陽大概有 66 億公裏呢,比冥王星還要遠 16 億公裏呢,所以它之前還被起了個昵稱叫「天涯海角」。這 MU69 的長相可怪啦,是由兩個互相繞著轉的天體組成的,大點兒的那部份叫天涯,小點兒的那部份叫海角,形狀就跟個花生或者雪人似的。照片一公布,網友們都驚呆了,因為平常的天體都是球形的,很少能見到這麽奇怪的連體兒呢。

據我所知,「天涯海角」的直徑大概有 30 公裏那樣,跟一開始想的不一樣,它不是兩個球哦,是扁扁的,表面是淡紅色的。從它的形狀來看,天文學家覺得它可能是兩個小天體互相吸引然後合並成的。因為它有很明顯的頸部結構,所以它們合並的速度不會超過 3 米每秒。它們是怎麽對準的,還有怎麽能保證這個速度到現在還是個謎呢。

新視野號在飛過天涯海角之後呀,還在持續往前飛呢。2019 年 4 月 16 日,NASA 釋出訊息說:新視野號已經實作了一個大裏程碑啦——距離地球超過 50 個天文單位啦。它可是第五個完成這個任務的探測器呢,飛過這個距離後,新視野號還會接著飛。以後它能飛出太陽系,就跟它的前輩旅行者 1 號和 2 號一樣,朝著星際空間飛去。和旅行者 1 號、2 號不一樣的是,新視野號不光帶著能代表人類文明的金屬碟片之類的東西,還帶著冥王星發現者基利德·湯博的骨灰呢。

【結語】

新視野號探測器把冥王星好多新的特點給揭示出來啦,像多樣的地形呀、冰層啦、大氣層啦、衛星系統還有塵埃環之類的。這些發現對人類認識和理解冥王星有著很重要的意義呢。並且它還近距離觀測了外太陽系的天涯海角,那天涯海角奇特的樣子呀,完全超出了人類的想象。

未來新視野號還會接著往外飛呢,它的速度不算快,就盼著有那麽一天我們能造出星際飛船,然後再追上它們。