本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
上周一,海王星正式获得了一颗新卫星,这是一个相对微小的岩石和冰块,宽度大约相当于曼哈顿的长度。该天体目前被命名为 S/2004 N 1,这是已知围绕那颗遥远冰冷世界运行的第十四颗卫星。马克·肖瓦尔特是位于加利福尼亚州山景城的 SETI 研究所的研究员,他在 7 月初在哈勃太空望远镜在 2004 年至 2009 年间拍摄的存档图像中发现了这颗卫星。肖瓦尔特在使用特殊软件(该软件堆叠和处理连续图像以揭示行星周围轨道伴随物的运动)时,调整了一行代码,将软件的目光从靠近海王星的位置切换到数十万英里之外的位置。他走开了一个小时,回来后看到该软件在旧的哈勃图像中发现了一些奇怪的东西,一个小白点,似乎每 22.5 小时绕海王星运行一次。进一步的分析证实它是一颗卫星,一颗由于其快速的轨道和小尺寸而以前未被发现的卫星。
对于肖瓦尔特来说,这样的发现已经司空见惯,他还发现了土星、天王星和冥王星周围的卫星。在 2011 年和 2012 年发现他的两颗冥王星卫星后,肖瓦尔特举办了一场竞赛,让公众提名并投票选出他们最喜欢的新世界名称。结果帮助启发了新卫星的最终名称,科尔伯罗斯和斯堤克斯,国际天文学联合会 (IAU) 于 7 月 2 日宣布了这些名称。
在海王星最新卫星宣布后不久,我给肖瓦尔特打了电话,聊了聊卫星的环境、它的科学价值以及他计划如何命名他的最新发现。以下是我们对话的编辑版本。
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《大众科学》:这是一个惊喜吗?
肖瓦尔特:不完全是,不是的。我们最初更关注海王星的环弧,它是行星周围几个尘埃环中特殊且持续存在的明亮区域。在旅行者 2 号 1989 年飞掠的数据中,有四个弧,但其中两个现在已经消失了,我们想弄清楚那里发生了什么,并理解这些弧是如何演变的。我们一直知道有可能存在更多的卫星,一些旅行者 2 号太小而无法看到的卫星,所以我们一直密切关注着。不过,发现这样的东西绝对仍然令人兴奋。
请告诉我们更多关于这颗卫星的信息——我们对它了解多少?
我们非常了解它的轨道。但我们只能将它看作一个无法分辨的点。我们甚至不知道它的颜色,因为要用哈勃望远镜看到这些东西,你必须使用最白的滤镜,这不会告诉你任何关于物体是红色、绿色还是蓝色的信息。其他一切,我们都从上下文中推断出来。我们可以根据它反射的光量来猜测它有多大。它位于两颗更大的卫星,海卫八和拉里萨之间。它和附近的其它卫星都具有相似的表面反射率或反照率,彼此之间相差 8% 到 10%。它们和沥青一样黑。当我们做出有根据的猜测,认为这颗卫星也具有相同的反照率时,这告诉我们这东西可能直径约为 12 英里。
它的表面会是什么样子?
我们不确定,但在遥远的未来,如果我们能够更仔细地观察这个东西,我们可能会发现它是一块布满陨石坑、形状不规则的岩石。我从事天文学领域(行星天文学)的一个原因是,我喜欢可视化事物,但我很难在脑海中描绘出像类星体这样的宇宙天体。它很明亮,非常遥远,而这就是我所能看到的一切。但是,当我想到我研究的天体——行星、卫星、小行星、彗星——它们有地貌,它们可能有间歇泉和火山,它们有更多与我们相关的事物。它们更“像地球”,但也非常奇特,与我们在日常生活中看到的东西截然不同。熟悉和陌生的结合是任何阅读科幻小说或观看《星球大战》或《星际迷航》的人都能欣赏的东西。
我很高兴你提到了《星际迷航》,因为如此多的《星际迷航》粉丝游说失败,未能将冥王星的一颗新卫星以斯波克的家乡星球“瓦肯星”命名。这颗新卫星可能会得到《星际迷航》的待遇吗?
首先让我说,我对 IAU 命名委员会拒绝瓦肯星并不感到惊讶,尽管有如此多的《星际迷航》粉丝支持。我有点失望,但瓦肯星这个名字已经与可能在水星内部轨道运行的假想天体联系在一起,所以我知道这将很难被接受。如果他们不接受,也没问题。有机会命名一颗卫星仍然是一种荣幸。自从瓦肯星被拒绝后,我受到了威廉·夏特纳的公开嘲笑,这在某种程度上也是一种荣幸。但是回到这颗新卫星,这个名字必须以某种方式与波塞冬或海王星,希腊或罗马海神有关。起初我认为这不如以哈迪斯的仆从命名冥王星的卫星那么有趣,但在阅读了一些资料后,我发现了一些很棒的东西,并且从研究小组内外都得到了很好的建议。我们正在讨论再次让公众参与进来,但做过一次之后,我知道这是一项巨大的工作,而我只需和我的团队在房间里坐下来,在一两个小时内决定可能的名称。
我最喜欢的可能的名字之一来自《奥德赛》,奥德修斯和他的船员在一个岛上遇到了一个巨大的独眼巨人。那个独眼巨人的名字叫波吕斐摩斯,他实际上是波塞冬的儿子。“波吕斐摩斯”也不错,因为它还没有被用于小行星——小行星已经用了很多伟大的名字。所以这可能会在名单上。另一个是女神,波塞冬的女儿,名叫拉弥亚。拉弥亚惹恼了宙斯,被变成了一个噩梦般的生物,它跟踪并吃掉孩子。甚至在中世纪,人们也会告诉他们的孩子要听话,否则拉弥亚会抓走你!所以那是另一个有趣的名称。你可能可以猜到我更喜欢用一个丑陋的怪物的名字来命名它。你知道,我也曾经是一个 12 岁的男孩。
这是你发现的第六颗卫星,你还因发现木星和天王星周围的环而受到赞誉。下一步是什么?
与之前的那些卫星不同,这颗新卫星不会出现在我对天王星和冥王星的哈勃观测所做的分析中,因此可能值得重新审视这些数据。档案中还有一些土星和木星系统的长时间曝光图像。现在有了这种改进的技术,我们可以将单张图像中无法检测到的东西变成在多张通过运动跟踪组合的图像中可检测到的东西,这非常强大。该技术的一个局限性是你必须假设你要寻找的是轨道为圆形、共面的物体,这通常是一个很好的假设。这就是让你能够推断出物体在每张图像中的位置的原因。谁知道呢,也许我们可以在其他哈勃数据集,甚至旧的航天器数据中找到一些东西!你永远不知道会发现什么,所以所有这些存档的观测数据都应该在某个时候重新分析。此外,我认为任何人都会同意,如果我们再向天王星或海王星发射一艘航天器,将会涌现大量此类新发现,我们中的许多人都希望 NASA 能够开展这样的任务。在这些世界周围,我们还有很多没有看到的东西,因为它们只被旅行者 2 号在 1989 年飞掠时访问过一次。重大的突破将永远来自于真正前往这些地方并近距离观察它们。
除了发现新天体并以丑陋的怪物命名它们带来的刺激之外,这有什么科学价值?
我认为,我们发现的每一颗卫星都有一个有趣的故事要讲述,在你发现它之前,你不会知道宇宙试图告诉你什么故事。我认为真正无聊的卫星是可能存在的,一颗什么都不能告诉你的卫星,但在太阳系科学的历史中,我认为我们还没有发现一颗。到目前为止,每一颗卫星都有一个有趣的故事,只要你仔细观察。就这颗新卫星而言,我一直在想,这个小东西是如何最终楔入两颗更大的卫星,海卫八和拉里萨之间的。该天体的质量仅占它们之间质量的 0.01%。它非常微小,但不知何故,当它们一起形成时,它并没有变成覆盖海卫八的额外一层尘埃。它是如何被留下的?弄清楚这一点需要仔细研究。海王星最大的卫星,海卫一,是逆向轨道运行的,很可能很久以前就被捕获了,当这种情况发生时,它一定扰乱了任何其他卫星,这意味着我们今天看到的卫星一定是后来以某种方式重新形成的。也许这颗新卫星可以帮助我们更多地了解那段早期历史。