飞掠萌星——冥王星

作者: 舟子

太阳系中有个星球,它的身份曾引发了科学界的巨大争论。这家伙十分神秘,早在1915年就已经有科学家拍下了它的照片,可是因为它距离地球太远,在天文照片里显得很模糊,所以科学家并没把它当回事。15年后,美国天文学家克莱德·汤博才真正发现了它——冥王星。不过在很长一段时间里,都没有人类的探测器造访过它,直到2006年1月,勇挑大梁的“新视野”号出发啦!

冥王星

新视野号概念图

第一次接触——一飞而过

在茫茫宇宙中孤独地飞行了9年5个月,飞越了48亿千米,2015年7月14日,“新视野”号探测器终于成功飞掠冥王星,在距离冥王星只有1.25万千米的地方。在飞掠的过程中,“新视野”号对冥王星及它的一颗卫星卡戎进行了拍摄。

冥王星(左下)和它的卫星卡戎(右上)

新视野号造访冥王星概念图

好不容易去一趟冥王星,怎么不来个“亲密接触”?就像造访月球一样,停在冥王星上实地考察一下,送个探测器上去也好啊!

可惜的是,以人类目前的航天技术还无法突破在冥王星着陆的重重困难。在宇宙中探测器的减速和加速,都需要消耗很多燃料。只有加大阻力,把速度降低到能被冥王星俘获的程度,探测器才有可能实现停留。可是冥王星很小,引力自然也小,俘获能力十分有限。如果“新视野”号坚持这样干,那就必须携带巨量燃料,这会大大增加自身的重量,制造成本也随之增加。别看只是一飞而过,在携带的高科技仪器帮助下,“新视野”号获取了许多一手资料,为以后的探测活动打下了坚实基础。

冥王星与地球对比图

冥王星的环状大气层

面纱有待揭开——依然神秘

冥王星主要由岩石和冰组成,它的个头比较小,质量大约是地球质量的五百分之一,体积大约是地球体积的五百分之三。整个冥王星的表面积跟俄罗斯的国土面积差不多。与地球一样,冥王星一边自转,一边公转。它自转一周期需要6.4个地球日,公转一周需要248个地球年。冥王星上的季节变化比较极端,南极的极夜可以长达120年。此外,冥王星的大气层非常稀薄,主要成分为氮气、甲烷和一氧化碳。地表附近的大气压约为地球大气压的一百万分之一到十万分之一。冥王星的大气压之所以不稳定,是因为极夜结束后,冥王星某些区域表面的固态氮开始升华,这会让它的大气压上升。

从“新视野”号发回来的照片看到,冥王星表面有一个大大的心形,真是一颗浪漫的星球。在普通人眼里,这张心形冥王星的图片看起来萌萌的;到了科学家那儿,他们会对图片进行分析,以此发现冥王星表面结构差异性的秘密。

冥王星表面是奇特的冰层结构和冰冻山脉。其中,冥王星心型区域西南部边缘的冰冻山脉,大约高800米~1 600米。当然,冥王星上也有比较低矮的地形,比如多边形的冰层平原、远古陨坑地形等。

不过最神奇的是,科学家在不同时间估算出的冥王星的大小并不相同。这是因为冥王星表面由冰组成,这里的冰并不是液态水凝结成的,而是含有甲烷和一氧化碳的氮冰。当冥王星靠近太阳的时候,表面的氮冰会升华;当它远离太阳的时候,氮冰又可发生凝华,甚至下氮雪。因此,冥王星才会“忽大忽小”了。

知识小链接

升华与凝华是一组物理名词,指的是温度变化太大时,物质的物态变化。升华指物质跳过液态直接从固态变为气态的过程,凝华则指物质跳过液态直接从气态变为固态的过程。

新视野号拍下的冥王星

冥王星表面

知识小链接

被降级的冥王星

被科学家发现后,冥王星被认定为太阳系的第九大行星,它的地位在教科书上被肯定了很多年。可是,随着人类对太阳系天体研究的进一步加深,科学家发现拥有冥王星特征的天体还有许多,尤其是2005年阋(xì)神星的发现,更加让科学家重新考虑起冥王星的身份来。国际天文联合会认为冥王星只是外太阳系较大的冰质天体中的一员,所以在2006年8月24日,取消了冥王星的行星身份,把它划为矮行星。冥王星是目前太阳系中已知的体积最大的矮行星,也是柯伊伯带已知的最大天体,它的家族成员还有阋神星、谷神星、妊神星、乌神星等。

(插画绘制/蔡成恩)