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專家解讀“新視野”最新成果
2015-07-15| 【 【打印】【關閉】

 

  北京時間7月14日19:49分,新視野號飛船抵達最接近冥王星的位置,距離冥王星表面約爲1.25萬千米。但實際上此次新聞發布會上發布的冥王星照片並非是新視野號在最近距離時拍攝的冥王星照片,而是飛船距離冥王星76.6萬千米時拍攝的一幅舊圖,14日淩晨傳回地球。因爲新視野號在飛越冥王星時是沒有通信的,無法傳回探測數據。

  20:04,新視野號最接近冥衛一,距離冥衛一表面約爲2.88萬千米;

  20:51和22:18,新視野號先後穿越太陽光被擋住的冥王星和冥衛一的背影區;

  7月15日早上9:02分,新視野號有15分鍾的時間與地面通信,告知它的設備狀態。而真正的高分辨率圖像要15日晚上才能傳回地球。

  由于冥王星與地球相距遙遠,即使以光速傳播,控制新視野號飛船的信號也需要4個半小時抵達飛船,而地面收到飛船執行完指令的通知又需要4個半小時。就像老北京見面問候一句“吃飯了麽”,你回複一句“吃過了”,這麽簡單的一件事也需要9個小時才能完成。所以,新視野號飛船的控制指令都是很早之前就已經精確計算好了的,一旦開始執行就只能聽天由命,無法中途撤回。

  移動和聯通由于網速太慢飽受诟病,不過它們的網速比起新視野號飛船的“網速”已經可謂高速。新視野號飛船向地球傳回探測數據的下行速率僅爲1.68kb每秒,即使用一張用手機拍攝的大小爲2M的普通照片傳回地球也需要二十分鍾,所以新視野號飛船這幾天拍攝的照片並不能馬上傳回地球,而是在完成近距離拍照和觀測任務後,利用奔赴柯依伯帶其他天體的漫長旅途中的無聊時間來下載這部“大片”,而這些數據完全傳回地球需要兩年多(26個月)的時間。

  根據新視野號的初步探測成果,發現冥王星的北極存在極冠,主要成分是氮冰和甲烷冰。各位請注意,甲烷從液態結成冰的溫度爲-183℃。而氮氣在-183℃才能成爲液氮,從液氮固結成冰需達到-218.9℃。冥王星極冠上分布的氮冰和甲烷冰,足以說明那裏究竟冷到了何種程度。

  新視野號任務之前,哈勃空間望遠鏡于2002~2003年間拍攝的質量最好的冥王星真實色彩圖像

  新視野號探測發現,冥王星的直徑約爲2370千米,大于之前的預期值。雖然冥王星不再是行星,已經降級爲矮行星。但幸運的是,冥王星得以繼續保持繞太陽公轉的第九大天體的美名。而且說白了,現行的行星定義並非完美無缺,是否承認冥王星是行星,很大程度上取決于天文學家的態度。冥王星雖然體積小了點,但仍然存在鹹魚翻身再次成爲行星的機會。

  考慮到冥衛一並非真正圍繞冥王星運轉,冥王星和冥衛一都圍繞他們的公共質心運轉。所以冥衛一也有升級成爲行星的機會。太陽系現在有八大行星,未來或許會有十大行星,甚至可能發現新的行星,這實際上取決于我們對太陽系整體的認識。不管怎樣,冥王星和冥衛一這哥倆此生只能共進退了。

  新視野號飛船上的可見光和近紅外相機拍攝的冥王星表面的最高分辨率爲約60米,是迄今爲止最清晰的冥王星照片,成像質量遠超哈勃望遠鏡拍攝的冥王星。如果幸運的話,“新視野號”還有望拍攝到冥王星表面的地質結構和紋理信息,以及冥王星上的雲層等。從現在的情況看,冥王星不太可能有像木星、土星那樣具有環帶結構。在如此低溫之下,冥王星上也不太可能會有冰火山或液態噴泉。

  冥王星和冥衛一的標准照比較

  大卫·布莱维特(David Blewett)是来自美国马里兰州的约翰霍普金斯大学应用物理实验室(APL)的行星科学家,目前主要从事信使号探测水星的任务。应用物理实验室成立至今已有70多年的历史,是美国规模最大的大学研究中心,现有员工5300名,其中68%是科学家和工程师。应用物理实验室是新视野号飞船的研制单位,也是这艘飞船的运行机构。大卫虽然没有直接参与新视野号任务,但一直关心和了解它的探测进展。今年夏天,为促进中美科学家在行星科学领域的国际合作,受中國科學院国际访问学者计划的资助,大卫来到中國科學院国家天文台,与中科院月球与深空探测重点实验室的郑永春副研究員开展合作研究。

  大衛的中國妻子淩女士已先于大衛回美國,淩女士同爲應用物理實驗室一員、她告訴筆者,應用物理實驗室慶祝新視野號飛越冥王星的活動規模宏大,上千名員工和訪客參加了慶典,超百家媒體雲集在應用物理實驗室的柯薩科夫中心,向全世界現場直播飛越冥王星的過程。而且接下來的幾天還將有一系列的科學展示活動,跟蹤報道飛越冥王星的最新成果。

  留在中國的大衛說:“雖然我沒有出席這些慶祝活動,但我同樣很高興能在國家天文台與我的中國同行合作研究嫦娥衛星的探月數據。”

  大衛認爲,新視野號任務是人類第一次從如此之近的距離觀察冥王星,因此這是曆史性的一刻。冥王星、冥衛、以及在柯依伯帶的他們的姐妹們是太陽系的重要成員,很有必要了解他們。通過研究冥王星的成分、地質、演化曆史,可以理解太陽系的形成,甚至其他恒星系統中行星的形成過程。

  新視野號飛船拍攝的照片顯示冥王星上的一些地形特征,左圖中牛眼狀的環形區域可能爲撞擊盆地,左下的線狀結構可能爲冥王星上的懸崖

  開展新視野號探測任務的目的部分是爲了滿足人類對周圍環境天生的好奇心。無論這些環境是在山後、地平線上還是在遙遠的太陽系空間,都應該去探索它。大衛舉例說,假如波利尼西亞人的祖先一直待在亞洲的海灘上,他們可能永遠也沒有機會發現夏威夷、薩摩亞、馬庫薩斯群島、複活節島以及太平洋上的其他島嶼。

  大衛表示,他幸運地生活在一個富裕的國度,可以用它很少量的資源讓他們在科學研究、藝術和人文領域追求夢想。實際上,美國國家航空航天局花的錢不到聯邦預算的1%。而對太陽系不同行星之間的比較研究有助于我們理解地球是如何運轉的。除了科學家,NASA的太空項目還聘用了許多工程師、項目管理者和服務人員。太空探索牽引了新技術的進步,激勵年輕一代選擇科學、工程和數學作爲他們的求學專業或終身職業。這些年輕人將成長爲下一代的技術領袖,有助于保持國家的經濟競爭力。

  正如大衛在科研合作中向我展示了他強烈的求知欲和探索精神,他認爲中國正在快速發展,也已經邁出了太陽系探索的關鍵一步。與美國的太陽系探測任務比較,他本人很贊賞中國在探月工程實施中,從一開始就規劃了環繞、著陸、采樣返回的繞落回三步走的計劃。這種持續一貫的計劃有利于技術進步,有利于不斷加深對月球的認識。

  偉大的國家從事偉大的事業,中國在基礎研究上的投入,包括嫦娥工程那樣的太空探測項目,是中國作爲大國的重要標志。

  (作者:郑永春 国家天文台月球與深空探測研究部副研究員)

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