冥王星,一顆曾經(jīng)的行星,這才是它表面真正的樣子
在地球,火星和龐大的氣態(tài)巨行星以外的遙遠(yuǎn)太空,在那被稱為柯伊伯帶的疆域內(nèi),隱藏著一處小小的冰雪世界——冥王星和他的5個(gè)衛(wèi)星。1930年的二月,冥王星被美國(guó)科學(xué)家克萊德·湯博發(fā)現(xiàn),并曾經(jīng)被認(rèn)為是太陽(yáng)系最遙遠(yuǎn)的第九大行星。在此后的近70年內(nèi),冥王星都被歸類為主行星之一,但是在2006年,這個(gè)遙遠(yuǎn)的冰雪世界被重新歸類為矮行星,這一變動(dòng)引起了廣泛爭(zhēng)議,時(shí)至今日仍未平息。在冥王星被發(fā)現(xiàn)的數(shù)十年后,人類對(duì)它仍了解甚少。
因?yàn)樗嚯x太陽(yáng)十分遙遠(yuǎn),被普遍認(rèn)為是一顆毫無生機(jī)的荒星,潛伏在太陽(yáng)系的邊境。直到2015年的六月,在近十年穿越幽暗虛空的旅途后,一架令人驚嘆的宇宙探測(cè)器——"新地平線”號(hào),永遠(yuǎn)地改變了人們對(duì)冥王星的看法。在"新地平線”抵達(dá)冥王星之前,這是我們擁有的這顆矮行星最好的一張照片——一個(gè)像素化的斑點(diǎn),由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在1996年拍攝(冥王星近似影像)。"新地平線”歷史性的飛越,在另一方面,能捕捉上千張高分辨率近距離圖像。
它揭開了一個(gè)復(fù)雜,進(jìn)化中的,和并且其他太陽(yáng)系行星截然不同的世界的神秘面紗。"新地平線”號(hào)在它與冥王星的短暫相遇中收集了約6.25個(gè)G的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的下載花了15個(gè)月才正式完成。因?yàn)檫@些海量的數(shù)據(jù),現(xiàn)在的科學(xué)家們對(duì)這個(gè)神秘的世界有了更廣泛的認(rèn)知,并且給予我們前所未有的探索冥王星那令人驚奇的表面的機(jī)會(huì)。對(duì)冥王星的研究為我們揭示了一個(gè)多彩但復(fù)雜的世界,這個(gè)世界有著高聳的冰山,深邃的峽谷,重疊的隕石坑和廣闊但千篇一律的平原。它是一顆雖小但驚人的珍寶。
冥王星最大也是最顯著的特征就是它那標(biāo)志性的“心”,被稱為“Tombaugh Regio(冥王星之心)”,這塊明亮的區(qū)域由兩塊不同的表面組成,東部表面是一個(gè)混亂的山脈,由比花崗巖還要堅(jiān)硬的冰組成。然而西部表面是一大片相當(dāng)平坦的氮冰原,這塊冰原被認(rèn)為是一個(gè)巨大的遠(yuǎn)古隕石撞擊坑?!摆ね跣侵摹钡倪@塊區(qū)域被稱為Sputnik Planitia,可能形成自一個(gè)1200英里,也就是1930千米寬的龐大的物體。人們認(rèn)為在成百上千年里,因?yàn)楸ㄟ\(yùn)動(dòng)的緣故,撞擊盆地緩慢地被巨量的軟但冰凍的氮冰填充滿。
但斯普特尼克號(hào)平原最令人感到驚奇的地方,是將其分割開來的的特殊的紋理以及深深的裂縫。這些不斷重復(fù)的模式意味著在厚冰之下正在發(fā)生對(duì)流過程,而對(duì)流的產(chǎn)生原因是流體受熱不均。這也就意味著在冥王星內(nèi)部深比表面的溫度更高,這就使其廣闊的冰凍氮?dú)饩徛亓鲃?dòng),可能隱藏著融化了的海洋。在冥王星壯麗的中心之南,存在著另一個(gè)奇異的特征,那就是一座巨大的冰火山——萊特山。與地球上的火山不同,萊特山曾將熔化的揮發(fā)物——諸如水和氨氣——噴發(fā)到冥王星的冰冷表面上。
這一巨大的冰火山寬約90英里(145公里),高2.5英里(4公里),是迄今在外太陽(yáng)系中發(fā)現(xiàn)的最大的冰火山。萊特山最令人困惑的地方之一在于其斜坡上只有一個(gè)經(jīng)勘測(cè)確定的隕石坑,這就意味著這座強(qiáng)大的冰火山是近期才形成的。沿著斯普特尼克號(hào)平原的西部邊緣,冰火山萊特山之上就是冥王星最高最險(xiǎn)峻的山區(qū)——丹增山脈。這一巨大無比的山脈冰峰從地面聳立而起,高達(dá)3.9英里(6.2公里),平均坡度達(dá)到了19.2度。
雖然冥王星大部分為甲烷和氮冰所包裹,但要形成如此巨大的山脈還需要更為堅(jiān)硬的物質(zhì),因此,形成丹增山脈的物質(zhì)最為可能是冰凍水,因?yàn)樵谮ね跣堑臉O低的溫度環(huán)境下,冰凍水展現(xiàn)出的材質(zhì)更像巖石。與冥王星上的其他大型特征一樣,這些高聳的山峰還較為年輕,形成時(shí)間應(yīng)該不超過一億年,且可能還處于形成期。冥王星上最引人注目的一個(gè)特征之一就是環(huán)繞其赤道的巨大紅色斑塊。這一奇特而美麗的區(qū)域被命名為“克蘇魯斑”,是由一系列平原、斜坡、山脈和隕石坑形成的地貌。“克蘇魯斑”長(zhǎng)約1860英里(2990公里),是冥王星這顆矮行星上最暗最大的特征?!翱颂K魯斑”上還布滿許多斑駁的隕石坑,意味著它已經(jīng)形成了數(shù)十億年,比我們之前探索的沒有隕石坑的特征要古老得多。
冥王星上的這個(gè)奇異的地區(qū)是深紅色的原因還未被完全理解,但這很有可能是冥王星稀薄大氣層中甲烷和氮?dú)馀c太陽(yáng)的紫外線相互作用的結(jié)果,這個(gè)過程創(chuàng)造了被稱為托林的有機(jī)粒子。另一個(gè)巨大的特征是一個(gè)橫跨超過1000英里或1600公里的壯觀峽谷。然而該地質(zhì)深痕不是位于冥王星,而是位于這個(gè)矮行星的大衛(wèi)星,冥衛(wèi)一上。直徑超過冥王星直徑一半,冥衛(wèi)一是太陽(yáng)系中相對(duì)于它的行星最大的天然衛(wèi)星,使得這兩個(gè)天體更像是一個(gè)雙星系統(tǒng)。這個(gè)深淵裂縫比亞利桑那州的大峽谷至少長(zhǎng)四倍,深兩倍。
它從巨大的冥衛(wèi)一的一側(cè)伸展到另一側(cè),很可能是由過去的劇烈地質(zhì)事件導(dǎo)致的。可是,這場(chǎng)事件是什么,它是如何發(fā)生的仍舊成謎。對(duì)于羅馬人來說,冥王普魯托是冥府之神,對(duì)我們來說,這是一個(gè)遠(yuǎn)在十億英里以外的復(fù)雜的,冰凍的天體,它已經(jīng)俘獲了數(shù)百萬人的想象和興趣。許多人依然把冥王星認(rèn)為是第九大行星,并且公開指責(zé)已被評(píng)定的矮行星頭銜。然而無論它的行星地位如何,冥王星迄今是太陽(yáng)系的明珠,一個(gè)擁有了一些已發(fā)現(xiàn)的最重大的地質(zhì)特征的小而偉大的世界。
相關(guān)知識(shí)
冥王星(小行星編號(hào):134340 Pluto)是柯伊伯帶(海王星軌道外的小行星帶)中的矮行星。 它是被發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)和最大的柯伊伯帶天體。冥王星在1930年被發(fā)現(xiàn)后,它被宣布為太陽(yáng)系第九大行星。自1990年代始,隨著柯伊伯帶的若干相似體積天體的發(fā)現(xiàn),包括矮行星鬩神星, 它的行星地位遭到質(zhì)疑。這引發(fā)了國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)(IAU)在2006年正式定義術(shù)語(yǔ)“行星”—— 排除冥王星并將它重新歸類為矮行星。
冥王星在直接繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星中體積排名第九,已知天體質(zhì)量排名第十。它是進(jìn)入海王星軌道的已知天體中體積最大的,質(zhì)量?jī)H次于鬩神星。如同柯伊伯帶的其他天體,冥王星主要由冰和巖石構(gòu)成,并且比較小—— 是月亮質(zhì)量的六分之一,體積的三分之一。它中度離心并傾斜的軌道在運(yùn)行期間距離太陽(yáng)的范圍在30到49天文單位之間(4.4 – 7.4 ?km)。這意味著冥王星周期性地比海王星離太陽(yáng)更近,但穩(wěn)定的與海王星的軌道共振阻止了它們相撞。在冥王星與太陽(yáng)的平均距離上(39.5 天文單位),光從太陽(yáng)到達(dá)冥王星需要5.5小時(shí)。