冥王星新视野号团队从太阳系边缘更新科学

　　这幅图展示了成堆的物质是如何聚集在一起创造出阿罗克思的。Credit: James Tuttle Keane / JPL / Caltech

　　据美国物理学家组织网（by Alan Boyle, Universe Today）：在历史性的飞越冥王星近八年后，美国宇航局的新视野号探测器正准备从太阳系的冰冷边缘进行新一轮的观测——这一次，它的视野范围将从天王星和海王星到我们银河系以外的宇宙背景。

　　在本周于德克萨斯州伍德兰举行的月球和行星科学会议上，新视野号团队的科学家分享了他们的最新发现，并提供了未来的预览。

　　钢琴大小的新视野号宇宙飞船向冥王星和柯伊伯带发射已经过去了17年，主要任务在2015年探测器掠过冥王星时达到顶峰，但冒险进入了第二阶段，专注于一个更小的两瓣物体，名为Arrokoth——这个名字来自包华顿/阿尔冈昆语中的“天空”

　　阿罗克思的起源

　　西南研究所的行星科学家艾伦·斯特恩是该任务的首席研究员，他说，对阿罗克思结构的仔细研究让我们对太阳系的早期有了新的认识。

　　斯特恩解释说:“因为这个物体的轨道距离太阳如此之远，所以它一直处于深度冻结状态。”“那里的紫外线辐射比太阳系内部低得多，碰撞率也是如此。因此，就像它在柯伊伯带的兄弟一样，阿罗克思非常原始，在这数十亿年的深度冻结中没有进化。”

　　斯特恩和他的同事们注意到，阿罗科思似乎是由较小的冰物质堆积而成，就像一堆雪球粘在一起形成一个更大的整体。

　　一张伪彩色图像显示了冥王星的脊-槽系统的边界。Credit: James Tuttle Keane (JPL / Caltech) / NASA / JHUAPL / SwRI

　　斯特恩说:“各个叶具有相似的特性……这是它们起源的线索，我们认为这告诉了我们一些关于阿罗克思形成的非常重要的事情。”。“就是这样，也就是说，当构成阿罗克思的物质云正在坍塌时……那团物质云显然产生了同样大小的物体，那些土堆，它们聚集在一起形成了更大的裂片。”

　　斯特恩说，关于这些土墩特征的新发现是“一条非常重要的线索，可以帮助我们了解这些星子如何在外太阳系形成，甚至可能在内太阳系形成。”进一步的计算机建模可以帮助科学家理解为什么这些土堆彼此如此相似，并为他们的行星形成图添加新的细节。

　　冥王星的漫游极点

　　行星科学家说，冥王星的旋转轴在其历史早期就发生了明显的倾斜，这导致了地表特征的纬度和经度的变化。“冥王星本质上是翻转过来的，”来自SETI研究所的新视野合作研究员奥利弗·怀特说。“旋转轴的位置移动了数百英里，如果不是数千英里的话——如果你想象一下，就像旧金山移动到地球上的纽约一样。这是一个极其重要的事件。但是关于冥王星上真正的极地漫步，我们还有很多不知道的。”

　　新视野团队分析了冥王星上的质量分布，并确定Sputnik Planitia的形成可能在极地翻转中发挥了关键作用，Sputnik plani TIA是一片冻结的氮海洋，形成了这颗矮行星独特的心形特征的一部分。

　　怀特指出了一个古老的脊和槽系统，这可能是冥王星在真正的极地漫游发生之前的原始赤道。他在一次新闻发布会上说:“我们看到了古代景观的迹象，这些景观形成的地点和方式我们无法真正解释冥王星目前的方位。”“我们认为这种可能性是，它们是在冥王星早期历史的不同方向上形成的，然后通过真正的极地漂移移动到它们现在的位置。”

　　上图显示了冥王星的边缘地带。下图显示了被称为忏悔者的特征。Credit: Moores et al, Nature, 2017

　　冰刃

　　来自美国宇航局喷气推进实验室的科学团队贡献者伊桑·米什拉专注于一条几乎完全由甲烷冰构成的锯齿状地貌，位于新视野号最接近时可见的半球边缘。

　　“这非常令人想起地球上的‘忏悔者’……在智利的阿塔卡马沙漠，这些地貌是由水冰沉积物升华形成的，”他说。“在地球上，这些大约有几米高，但在冥王星上，这些高达数百米，由甲烷沉积物形成。”

　　米什拉和他的同事发现，与新视野号在最接近时详细拍摄的叶片地形相关的属性——例如，甲烷吸收和表面粗糙度——也存在于冥王星“远侧”的更广泛区域。

　　米什拉说:“看起来叶片状地形可能是冥王星上最常见的地形之一。”

　　即将到来的景点

　　在未来的几个月和几年里，新视野号的科学团队计划回顾天王星和海王星，并展望太阳系和银河系之外的广阔天地。“从8月份开始，我们将很快进行许多有趣的观测，它们将扩展到天体物理学、太阳物理学和行星科学，”亚利桑那州洛厄尔天文台的新视野合作研究员威尔·格伦迪说。

　　“淡蓝色点”图像可以追踪天王星和海王星上的云图案。Credit: Grundy et al. / Lowell Observatory / NASA / JHUAPL / SwRI

　　新视野号将从一个不寻常的角度捕捉天王星和海王星的远程图像。“我们看到的光散射的方向，你不可能从地球或太阳系内部看到，”格伦迪说。“我们将在行星旋转时拍摄照片，这样我们就可以看到它们演变的云结构进入被照亮的部分……并随着大气的演变而旋转出去。”

　　哈勃太空望远镜将与新视野号的“浅蓝色点”计划同时观测天王星和海王星。“这样做的好处是，哈勃将看到的是当天的云模式，同时新视野号看到它们随着旋转而变化，”格伦迪说。

　　斯特恩说，科学小组将扫描更远的天空，寻找新视野的下一个潜在飞越目标，以及远处的其他柯伊伯带物体。

　　探测器还将研究外层日光层的特征。斯特恩说:“在我们进入旅行者号(探测器)所在的星际介质之前，这是太阳的影响茧，除了旅行者号和先驱者号之外，没有任何航天器到过这里。”“新视野号携带的能力是那些更老的航天器要么没有技术，要么就是没有仪器。”

　　斯特恩指出,“新视野”已经超越了被星际尘埃散射的微弱、朦胧的阳光——所谓的黄道光。他说:“散布在内太阳系中的尘埃就像一场雾，让你看不到宇宙中最微弱的辐射。”

　　新视野号可以利用其遥远的有利位置来绘制光学和紫外线波长的宇宙背景，产生无法从内太阳系收集的数据。

　　“我们将在紫外线中绘制整个天空的地图，我们将在光学中观察选定的区域，试图理解这两个背景信号，这些信号已经从前兆观测中告诉我们，至少有一个未知光源来自河外空间或宇宙学，”斯特恩说。“然后，最后，我们还将在氢气光中绘制本地星际介质，以了解云结构和其他以前从未绘制过的结构。”

　　美国宇航局总部行星科学部门的项目科学家贝基·麦考利·伦奇表示，新视野号不会很快耗尽视野。

　　“行星科学部门和太阳物理科学部门正在就新视野的未来任务进行协调，”她说作为其中的一部分，太阳物理学计划在不久的将来发布RFI[信息请求],以了解科学实现的潜力。"