马里兰州劳雷尔应用物理实验室——美国东部时间晚上 8:52,这里的新视野号控制中心收到了无线电确认,探测器已完成——并幸存下来——其距离冥王星最近的飞掠,从这颗行星的阳光照射半球上方 12,500 公里处掠过。* 这是自昨晚美国东部时间晚上 11:30 以来的首次传输,结束了为了让探测器能够避免中断其观测而实施的无线电静默。
这次飞掠很可能打破一项纪录,即单次太空任务创造的历史里程碑数量:首次访问我们太阳系教科书行星的最后一次;有史以来访问过的最遥远的天体;首次前往环绕外太阳系的柯伊伯带冰冷世界;发射的最快宇宙飞船;并且可能最预算上的多次夭折和复活。一项前往冥王星的任务在 NASA 的发展停滞期中停滞了几十年;探测器最终能够飞行,很大程度上归功于公众的支持。冥王星或许可以被称为“人民的行星”。
即使在冥王星只是望远镜中的一个光点时,科学家们也知道它将是一个迷人的地方。20 世纪 50 年代的观测表明,其表面亮度差异很大,而在 20 世纪 90 年代中期,哈勃太空望远镜创建了一幅分辨率为 500 公里的非常粗糙的地图,揭示了明暗区域的拼凑——这种异质性暗示了一定程度的地质活动。“新视野号”现在正在将这幅粗糙的拼凑物变成精美的丝线。
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在华盛顿特区和巴尔的摩之间约一半路程的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室,科学家们一整天都在惊叹于探测器在进入无线电静默之前发送的最后一张图像。这张图像的分辨率为 4 公里,将灰度图像与当天早些时候拍摄的较低分辨率的彩色图像合并在一起(北方朝上)。它显示了冥王星背对主要卫星卡戎的半球。最突出的特征是中心下方的“心形”,这是一个光滑、明亮、据推测是冰冷的区域。心形的两个叶片实际上具有非常不同的颜色,在这张图像中很难区分,但在颜色被夸大时会跳出来。这些颜色表明了不同的化学成分。在今天的飞掠过程中,探测器距离最近的飞掠点位于心形东叶片的上方。

图片来源:NASA
心形两侧的黑暗、红色区域位于行星的赤道上。西侧的区域(在左侧),根据众包建议暂定名为克苏鲁,构成了在接近图像中发现的“鲸鱼”的头部;其中有一个被戏称为“鲸鱼喷水孔”的陨石坑。这个陨石坑直径可能为 100 公里,既有明亮区域也有黑暗区域,就好像撞击穿透了黑暗的碳氢化合物层,露出了下面更明亮的冰层。线条——可能是断崖或断层——似乎也横跨黑暗区域以及行星的其他部分。心形东侧似乎是丘陵地形和半掩埋的陨石坑,暗示着某种侵蚀。
明天,“新视野号”计划传回一张分辨率更高、立体的图像,图像内容是沿着心形的一条带状区域,以及冥王星五颗卫星中的三颗卫星的图像。
迄今为止的其他发现
该任务将冥王星的直径估计值略微向上修正了约 3%,使得这颗矮行星几乎可以肯定比第二大海王星外天体大 30 公里左右。这个新的尺寸估计也意味着大气层最低层(对流层)比想象的要薄得多——最多一两公里。
粒子探测器探测到电离氮分子——据推测是从冥王星稀薄大气层逸出的——比预测的离行星更远。它们为何会漂移得如此之远尚不清楚,但解释可能与太阳风冲刷外层大气的变化有关。
图像显示,除了已知的五颗卫星——卡戎、许德拉、尼克斯、斯提克斯和科波洛斯之外,没有其他卫星。尼克斯和许德拉的直径为 30 至 50 公里——这是首次测量这些天体的大小。
图像证实了冥王星表面更加多样化且看似更具活力的表面与其最大卫星卡戎的更黑暗、更灰色、陨石坑密布的地形之间的二分法。“现在我们看到了它们 वास्तव में 有多大的不同……这些图像显示冥王星上的表面更年轻,而卡戎上的表面更古老、更破旧,”首席研究员艾伦·斯特恩今天在新闻发布会上说。
事实证明,冥王星与海王星的卫星海卫一非常不同,研究人员长期以来一直认为海卫一是冥王星可能是什么样子的模型。“这个地方是多么的异类,真是令人难以置信,”斯特恩昨天评论道。首先,它比海卫一红得多,以至于其表面让人联想到火星。“我们越仔细地观察冥王星,它就越不像海卫一……它看起来非常像火星,”西南研究所的约翰·斯宾塞今天说。卡戎的极地帽也是奇怪的红色。这些表面的颜色据推测来自被太阳辐射烘烤的碳氢化合物,产生称为“托林”的深色焦油。
事实上,这次飞掠仅仅是“新视野号”任务的开始。在未来的几天和几周内,探测器将研究冥王星被月光照亮的夜面,并寻找被太阳背光照亮的行星环。从 9 月 14 日开始,探测器将把所有相遇数据下载到地球上的射电望远镜。以大约每秒 2 千比特的速度——相当于 20 世纪 80 年代的 300 波特拨号调制解调器——即使采用压缩的低保真格式,也需要 10 周的时间。(附注:探测器无线电静默的原因本身不是计算机限制。相反,它不能同时发射和获取数据,原因有两个。简短的版本是:(1)探测器没有足够的功率来导航和发射,以及(2)仪器固定在探测器主体上,而不是安装在旋转臂上,因此当天线指向地球时,仪器会指向远离冥王星。稍长的原因是,为了以全数据速率为发射器供电,必须关闭制导计算机,并且为了能够做到这一点,探测器需要指向地球并进入稳定自旋状态,以便稍后可以恢复;并且当它旋转时,仪器不再指向冥王星。)完成这项工作后,“新视野号”将花费一年的时间重新发送完整保真度的副本。与此同时,它将加速前往与另一个柯伊伯带天体相遇,可能在 2019 年初。事实上,由于其钚动力源(一种以该行星命名的元素,当然),“新视野号”应该有足够的能量运行到 2030 年代,届时它将大约是现在的两倍远。最终,它将完全逃离太阳系,加入 NASA 的其他四艘也正在前往或已经进入星际空间的宇宙飞船:“先驱者”10 号和 11 号,以及“旅行者”1 号和 2 号。
*编者注(2015 年 7 月 14 日):此句在发布后经过编辑,以更新信号获取的实际时间。