当冥王星从模糊的点变成一个成熟的世界

新视野号团队的一名成员回忆了行星科学中的一个变革时刻

新视野号探测器在最接近点过后仅 15 分钟拍摄的冥王星回望照片。

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本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


两年后的七月,美国国家航空航天局的“新视野号”探测器前往冥王星的漫长旅程即将结束。早在几年前,我们就用“新视野号”的长距离相机将冥王星捕捉为探测器前方一个微弱的光点,但直到2015年4月,冥王星才开始慢慢地、慢慢地显露出它令人难以置信的新世界。最好的图像将会在2015年7月14日,也就是最接近的那一天出现,但在三个月前,我们就启动了我们的相机,记录我们稳步接近的过程。因此,我们看着“新视野号”从太阳系边缘传回越来越详细的冥王星图像,一周又一周,然后一天又一天。

然而,遥远的图片比任何东西都更令人费解。光点变成了一个模糊的斑点,然后变成了一个带有明暗标记的小圆盘,然后变成了一个带有更精细明暗标记的更大的圆盘。我们不禁推测我们所看到的是什么,但团队中的地质学家和地球物理学家并没有说太多,只是说“它还不是地质学”。想象一下,一本摊开的书放在房间另一边的桌子上。从你站的地方,你看到的是一片灰色的印刷文字。也许如果你眯起眼睛,你可以看到文字被组织成行和单词,但仅此而已。要阅读它,要从中学习,你必须走过去把它捡起来。

行星也是如此。我们通过派遣航天器跨越遥远的距离,执行多年的任务,以便足够近地直接阅读它们的故事,从而探索我们太阳系中的世界。我们已经派遣探测器穿越了火星干燥的湖床。我们已经看到巨大的雷暴在木星的天空中投下闪电。我们已经探测了泰坦的甲烷海,并深入了土星的光环。我们的旅程使这些地方变得真实。我们总是会得到令人震惊的惊喜——带有来之不易的新知识的奇怪新世界。


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新视野号从约7100万英里的距离看到的冥王星及其最大的卫星卡戎。 来源:美国国家航空航天局、约翰·霍普金斯大学应用物理实验室、西南研究院

在距离冥王星三天的时候,迷雾突然散去,一种突然意识到你在手中翻来覆去的那张模糊照片中真正是什么的震惊。圆盘现在成了一个球体。一周前那些污迹现在明显是陨石坑,或者可能是盆地。那些奇怪的条纹变成了山脉。这边,看!那是峡谷、沟渠、地堑,也许吗?那些受过训练阅读地质景观的团队成员,现在正爆发出洞察力、想法、假设和猜测。当你在被派去探索未知行星的着陆队时,你究竟会做什么?

与他们一起的还有那些受过化学训练来测量冥王星成分的人,那些受过大气物理学训练来惊叹冥王星朦胧大气层所起作用的人,那些读取冥王星表面以寻找冥王星深层内部痕迹的地球物理学家,那些绘制地图并将冥王星生动的崎岖地形从数百张平面图像中绘制出来的制图师,那些受过训练来搜寻冥王星表面以寻找其他柯伊伯带天体撞击所讲述的故事的人,以及一百名科学家组成团队,他们运用其独特的天赋、技能和艺术性,来解读冥王星的故事。

冥王星在1930年被发现为一个光点,但在2015年再次被发现为一个新的行星。一个行星?这就是“新视野号”团队看待它的方式。看看“新视野号”从太阳系遥远之处带回的宝藏,看看你是怎么想的。冥王星是一个拥有五个卫星的世界。最大的卫星卡戎本身就是一个行星。冥王星用令人惊讶的厚重大气层笼罩着自己;它充满了由遥远太阳的紫外线辐射烹制而成的有机混合物,它将冥王星的夜晚浸泡在漫长而冰冷的蓝色暮色中。

从约28万英里外的新视野号看到的冥王星。来源:美国国家航空航天局、约翰·霍普金斯大学应用物理实验室、西南研究院

冥王星的表面覆盖着高耸的水冰山脉,高度达数公里,山峰上覆盖着甲烷雪,并与陡峭的山谷交织在一起。从冥王星的北极开始,飞向南极,飞越被侵蚀的陨石坑和裂谷系统。突然,山脉让位于一片巨大的冻结氮海,其表面缓慢地对流,形成一个巨大的绗缝图案。氮冰川从东岸的山地高地流入其中。你飞越这片海洋数百公里,绗缝逐渐变成一个布满坑洼的表面,看起来就像巨大的细菌菌落,或者在其他人看来,就像巨大的指纹。最后,海洋结束,地形再次上升,进入一片看起来像是巨大低温火山的土地。然后进入黄昏和黑暗,南极仍然是另一个任务的未知之地。

我们得到的图像和数据中充满了谜团。我们将需要数年时间才能将所有的谜题碎片拼凑在一起。一项精细的分析认为,在冥王星地壳深处是一个横跨全球的海洋。在北极附近不远处有一个不起眼的陨石坑,它的边缘有一个缺口,从中流出一条宽阔而蜿蜒的通道。什么液体在冥王星上流动,以及如何流动和何时流动?

冥王星是一个行星吗?我们使用这个词简单而直接地概括了一个充满新奇、惊喜和关于太阳系中其他行星如何形成和演化的教训的复杂世界。我们通过从书架上取下冥王星的书,打开它让每个人都看到,并大声朗读它的故事,让每个人都能分享其中的奇迹并从中学习,从而肯定地回答了这个问题。你如何解决关于未知世界的辩论?你去探索它。

Tod R. Lauer is a research astronomer on the staff of the National Optical Astronomy Observatory in Tucson, Ariz., and is a member of the New Horizons Science Team. Lauer's research has largely been concerned with cosmology, black holes and galaxies, but he works with the New Horizons team to support the processing and analysis of images obtained with the spacecraft.

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