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柯伊伯带长啥样?「新视野」号拍下照片,无法想象这是外太阳系

2024-10-04科学

新视野号呀,是美国的国家航空航天局(NASA)在 2006 年 1 月 19 号给发射出去的一艘太空探测器嘞,它的目的就是去深入地探索冥王星以及它周边的环境,还有柯伊伯带天体这类外太阳系的天体呢。

2015 年呀,新视野号飞了 4.8 亿公里呢,之后成功地飞越了冥王星,成了第一个到达冥王星的太空探测器哟。接着呢,新视野号接着往外探测,还探测了一些柯伊伯带天体。不过它近距离拍摄的那些天体照片呀,真让人没法想象这是外太阳系呢。

【啥是柯伊伯带?】

太阳系是由太阳、行星、卫星、小行星、彗星、陨石这些天体构成的啦。在太阳系里头呀,太阳那可是最大的天体嘞,它占了太阳系 99.86%的质量呢,并且还是太阳系的中心天体哟。

太阳系里的行星分成内行星和外行星这两类。内行星包含水星、金星、地球以及火星,它们处在太阳系的内部,挨着太阳,所以也叫「类地行星」。外行星有木星、土星、天王星和海王星,它们在太阳系的外部,因此也被称作「类木行星」。除了行星之外,太阳系中还有好多卫星呢,这些卫星围着行星转。像地球有一个卫星叫月球,木星至少有 79 个卫星,土星至少有 82 个卫星,天王星和海王星也各自有多个卫星。

那八大行星之外还有别的行星不?一开始人们觉得冥王星是第九大行星呢,因为 1930 年克莱德·汤博发现它的质量以及轨道位置都跟行星差不多呀。它离太阳大概 39.5 个天文单位,直径大概 2370 公里,质量大约是地球质量的 0.0022 倍,表面主要由冰和岩石构成,这不妥妥就是行星嘛?

2006 年 8 月那会儿,国际天文联合会(IAU)把冥王星的行星地位给正式降低成了矮行星啦,这原因呢,就是柯伊伯带被发现了呗。

当初发现冥王星之后,天文学家们就有点儿感觉海王星外还存在不少天体呢。1951 年,荷兰的天文学家杰拉德·彼得·柯伊伯(Gerard Peter Kuiper),头一回提出了柯伊伯带区域的存在,可那时候压根儿就没直接观测到柯伊伯带天体。一直到 1992 年,天文学家大卫·李维(David C. Jewitt)和简·路易斯(Jane X. Luu)在夏威夷天文台用 CCD 相机观测到了第一个柯伊伯带天体——1992 QB1,这就标志着柯伊伯带被正式发现啦。

柯伊伯带呢,它是处在海王星轨道外面的一个环形区域啦,里面有好多冰冷的冰体和岩石呢。这可是太阳系里最大的天体集群之一哟。柯伊伯带里的天体呀,有矮行星啦,还有小行星啦,以及冰冻彗星之类的呢。冥王星呢,它就是柯伊伯带里的一颗矮行星哦。

2006 年的那次会议上呀,国际天文联合会把「行星」的定义给重新界定了。按照新的定义来看呢,行星得满足这三个条件:其一呢,得围绕着太阳转;其二呢,得有足够的质量,能让自身的重力让它变成球形;最后呢,还得「排除其他物体」,意思就是它的轨道周围不能有其他差不多大小的天体啦。

冥王星它不符合第三个条件呀。在柯伊伯带上呢,有好多其他的小天体呢。所以呢,国际天文联合会最后就把冥王星归到矮行星那一类啦,没把它归为行星。柯伊伯带借着这个机会一下子就火起来啦,不过我们对这片区域可陌生啦,所有的了解都是靠着望远镜观测得来的。柯伊伯带到底有哪些天体呀,具体长得啥样呢?科学家们只能靠猜啦,这可不符合人类的好奇心呢。然后在 2006 年,新视野号就发射出去啦。

【探索外太阳系】

新视野号飞了差不多 10 年,终于抵达了第一个目标地——冥王星啦。通过近距离、高分辨率的拍摄,它发现了好多新的特点呢。其中最显眼的就是冥王星南极区的「锅状坑」,这些坑的中心有个深色的「岛屿」,四周是亮亮的冰层。

说起这冰层,就得提一提冥王星的温度啦。冥王星离太阳那可是超级远,这就导致星球上的温度超低,差不多是-229℃呢。所以整个冥王星的表面都被各种类型的冰层给覆盖啦,像氮的冰、甲烷的冰,还有一些搞不清楚的物质的冰。这些冰层能形成冰山、冰峰和冰崖之类的地形哦。通过新视野号呀,我们能清清楚楚地看到那些冰层以及它们形成的地貌,这些地貌说不定是太阳系形成早期留下来的很珍贵的信息呢。

新视野号探测器还把冥王星的大气层给发现了。它的大气层主要是由氮气构成的,另外还有一些甲烷和一氧化碳之类的气体。从拍摄出来的照片里能看出,冥王星的大气层特别稀薄,就只有细细的一圈。经测量得知,它的大气压力仅仅是地球的一百万分之一。以前大家都觉得冥王星的大气层应该慢慢在表面冻结起来,不过通过新视野号我们发现,冥王星的大气密度在提升,并且一直保持着气态,这给了解冥王星的演化和形成提供了新的线索呢。

另外,新视野号拍到了看上去像是云层的画面,这完全超出了天文学家的预料。要是云层被证实是真实的,那就意味着它有一个活跃的表面物质循环,这很有可能让它重新获得行星的地位,这对人类探索太阳系的历史和未来都很重要。

除了冥王星本身哈,新视野号把它的卫星系统也探查了一番。新视野号发现它的卫星一共有五颗呢,分别是卡戎、尼克斯、许德拉、科波若斯和斯提克斯。这里面卡戎是最大的,直径大概是冥王星的一半左右,它的表面全是各种撞击坑和裂纹,跟我们的月球表面特别像。这些卫星的发现以及对它们特征的研究,对于了解冥王星系统的形成和演化那可是有着重要意义的哟。

之后呢,新视野号接着朝着柯伊伯带更里面飞去啦,在这儿它察觉到了一个挺奇怪的天体 2014 MU69 呢。

【「天涯海角」】

2014 年的 MU69 呀,那可是目前人类探索到的最远的天体嘞。它距离太阳大概有 66 亿公里呢,比冥王星还要远 16 亿公里呢,所以它之前还被起了个昵称叫「天涯海角」。这 MU69 的长相可怪啦,是由两个互相绕着转的天体组成的,大点儿的那部分叫天涯,小点儿的那部分叫海角,形状就跟个花生或者雪人似的。照片一公布,网友们都惊呆了,因为平常的天体都是球形的,很少能见到这么奇怪的连体儿呢。

据我所知,「天涯海角」的直径大概有 30 公里那样,跟一开始想的不一样,它不是两个球哦,是扁扁的,表面是淡红色的。从它的形状来看,天文学家觉得它可能是两个小天体互相吸引然后合并成的。因为它有很明显的颈部结构,所以它们合并的速度不会超过 3 米每秒。它们是怎么对准的,还有怎么能保证这个速度到现在还是个谜呢。

新视野号在飞过天涯海角之后呀,还在持续往前飞呢。2019 年 4 月 16 日,NASA 发布消息说:新视野号已经实现了一个大里程碑啦——距离地球超过 50 个天文单位啦。它可是第五个完成这个任务的探测器呢,飞过这个距离后,新视野号还会接着飞。以后它能飞出太阳系,就跟它的前辈旅行者 1 号和 2 号一样,朝着星际空间飞去。和旅行者 1 号、2 号不一样的是,新视野号不光带着能代表人类文明的金属碟片之类的东西,还带着冥王星发现者克莱德·汤博的骨灰呢。

【结语】

新视野号探测器把冥王星好多新的特点给揭示出来啦,像多样的地形呀、冰层啦、大气层啦、卫星系统还有尘埃环之类的。这些发现对人类认识和理解冥王星有着很重要的意义呢。并且它还近距离观测了外太阳系的天涯海角,那天涯海角奇特的样子呀,完全超出了人类的想象。

未来新视野号还会接着往外飞呢,它的速度不算快,就盼着有那么一天我们能造出星际飞船,然后再追上它们。