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新视野号传回最新图像:任务或将持续至2026年

  北京时间 7 月 22 日消息,综合国外媒体报道,7 月 14 日飞越冥王星之后,新视野号探测器正继续朝着更加遥远的深空飞行。在此期间新视野号正逐渐将飞掠期间获得的图像和其他数据陆续回传地球,而在那之后,新视野号飞船未来或许还将对一颗甚至更多的柯伊伯带天体开展探测工作。

  冥卫一上的奇特地形

新视野号传回最新图像:任务或将持续至2026年

新视野号探测器在 2015 年 7 月 13 日至 14 日拍摄的图像合成的冥王星-冥卫一彩色图像。这张图像中两颗星球的相对大小,反照率,间距以及相互位置基本都体现了真实性,色彩也基本为真彩色

新视野号传回最新图像:任务或将持续至2026年

冥卫一表面上的奇特地形——一座山峰的四周有一道凹槽,地质学家们对其成因感到困惑。因此科学家们调侃其为“带护城河的山峰”(mountain in a moat)

  美国宇航局最新发布的冥王星最大的卫星——冥卫一的图像上有一处较为特殊的区域引起了科学家们的关注。在前几日发布的冥卫一地表图像上(见本文配图),可以看到在图像的左下角有一座山位于一个明显的凹陷之中,美国宇航局的科学家们调侃其为“带护城河的山峰”(mountain in a moat)。

  这张图像的拍摄时间是美国东部时间 2015 年 7 月 14 日上午6:30(北京时间 7 月 14 日晚间 18:30),拍摄时新视野号探测器距离冥卫一约 7.88 万公里。整个视野覆盖区域长度约 320 公里,可以看到这里分布有大量的撞击坑以及一座神秘的位于一个明显凹陷地形中的山峰。美国宇航局埃姆斯研究中心的科学家杰夫·摩尔(Jeff Moore)表示:“这座奇怪的山峰让地质学家们感到震惊和不解。”

  这张最新的图像也能让科学家们先对这一区域有一个大概的了解,未来新视野号飞船还将陆续传回冥卫一地表更加高清的图像。北京时间 2015 年 7 月 14 日晚间 19:49 分前后,美国新视野号探测器从距离冥王星地表约 1.25 万公里的地方飞过,实现了人类对这颗柯伊伯带矮行星的首次探测。

  到目前为止,新视野号探测器已经拍摄了超过 1200 张照片,目标就是冥王星以及它的卫星。

  前几天该机构对外发布了首张冥卫一高清图像,可以看到这颗卫星的南半球分布有广泛的平坦区域,这说明这颗卫星上存在活跃的地质活动。

  美国宇航局的凯西·奥尔金(Cathy Olkin)表示:“当我们看到发回的第一张冥卫一照片时,那感觉简直太棒了!我们认为冥卫一地表某些区域存在的暗色调可能是一层薄薄的物质盖层。如果你观察它的北极地区,情况更加典型,这可能是撞击事件将下部的物质溅射到地表后形成的深色物质盖层。”

  从图像上看还能看到从左到右的一道长度大约 1000 公里,断崖和裂谷广泛分布的区域,这显示冥卫一表面发育有广泛的裂隙系统,这可能是其内部过程产生的结果。在图像的右上角,沿着这颗卫星的地平线边缘还能隐约看到一个巨大的峡谷系统,深度估计有 7000~9000 米。

新视野号传回最新图像:任务或将持续至2026年

  这是新视野号探测器发回的冥卫二(Nix)的图像,图像上最小可以分辨出直径约 4 英里(6 公里)的地物。任务科学家们相信这张图像上看到的可能是这颗小卫星的一端,而其本身则可能是拉长型的,直径约 40 公里

  年轻活跃的星球

  这张图像在回传地球之前已经经过了压缩以便减少数据传输量。在图像上色彩反差较大的区域,最小可以分辨出直径约 5 公里的地表特征。目前,新视野号仍在不断向地球传输着更多的图像和其他数据。如在近日,新视野号也发回了冥王星表面局部地区的高清图像,从中我们看到了冥王星表面上高度超过 3350 米的高山,但这些山峰的物质成分可能并非岩石而是水冰。

新视野号传回最新图像:任务或将持续至2026年

冥王星部分区域的高清图像,可以看到地表的高山和冰原

新视野号传回最新图像:任务或将持续至2026年

动图:越来越清晰的冥王星。随着新视野号飞船接近冥王星,我们看到的冥王星图像也越来越清晰。现在新视野号已经飞过冥王星,并继续朝着更加遥远的深空前进

  科学家们对于在这颗遥远的矮行星表面发现高度与北美落基山脉相当的高山感到相当惊奇,尤其是这些山峰的年龄可能仅有大约一亿年左右,相比太阳系大约 45.6 亿年左右的年龄显得非常年轻。美国宇航局认为这些山脉可能仍处于形成过程之中。

  和冥王星上的其他区域一样,这一区域同样也经历了空间小天体长达数十亿年的“狂轰滥炸”,因此也应当遍布撞击坑,除非有后续的较为近期发生的地质活动重新塑造了该地区的面貌,擦去了所有这些撞击留下的疤痕。

  新视野号项目首席科学家阿兰·斯特恩表示:“现在我们目睹了一颗小小的行星,在形成 45 亿年之后仍然存在地质活动。这将让许许多多的地球物理学家们重新回到书桌前审视这个问题。”目前正在新视野号探测器项目“地质,地球物理及成像组”(GGI)工作的杰夫·摩尔指出:“冥王星的表面是我们在太阳系中所目睹的最年轻的的天体表面之一。”

  这也是天文学家们首次目睹一个大部分由水冰构成,且不围绕一颗行星运行的太阳系天体。与围绕巨行星运行的冰冻小卫星不同,冥王星无法从身旁的大行星那里获得潮汐能加热,因此美国宇航局认为一定还存在着某种其他的机制驱动了冥王星上这些山地地形的形成。

  新视野号探测器项目 GGI 小组负责人,美国宇航局西南研究所的约翰·斯潘塞( John Spencer)博士表示:“这一情况可能将迫使我们重新思考在其他冰冻天体上究竟有哪些机制在驱动着那里的地质活动。”

  研究组同时还对外宣布,将冥王星上最显眼的一块心形区域命名为“汤博地区”(Tombaugh Regio),以纪念冥王星的发现者——美国天文学家克莱德·汤博。

  这批近距离高清图像拍摄于新视野号最接近冥王星之前大约 1.5 小时,此时飞船距离冥王星地表还剩下大约 77 万公里。从这些图像上可以清楚地分辨出已经大约一英里的地形特征。另外,项目组此番也发布了最新拍摄的冥卫三“海德拉”的图像,这是冥王星系统中最靠外侧的一颗小卫星。项目科学家海尔·韦弗(Hal Weaver)表示:“冥卫三的表面成分基本上是由水冰构成的。”

  后续计划:继续探索!

  而所有未压缩版的图像目前都还存储在新视野号的计算机中,等待后续的回传。美国宇航局接下来将要花费超过 16 个月的时间来逐渐接收新视野号此次近距离飞掠冥王星期间拍摄的图像并开展研究,在这期间逐渐对公众发布相关的图像和科学成果。此番对外发布的冥王星和冥卫图像还仅仅是一个开端。

  新视野号在近距离飞过冥王星之后正继续朝着更加遥远的空间高速飞行,目前已经距离冥王星数百万公里远。未来,新视野号还将可能对柯伊伯带内的某颗冰冻天体开展探测行动。这片区域内散落的大量冰冻小天体被认为是太阳系早期形成阶段留下的遗骸。

  美国宇航局的科学家们希望新视野号未来能够对一颗距离冥王星达数十亿公里外的另外一颗柯伊伯带天体进行探测。根据新视野号探测器所剩燃料的多少,这艘飞船预计将在 2019 年 1 月~3 月间从以下两颗柯伊伯带天体附近飞过:MT69(直径 60 公里),或 MT 70(直径 76 公里)。项目组的科学家们将与美国宇航局的官员们会面,探讨并决定新视野号接下来的最佳探测目标,随后预计在今年秋季,新视野号将会再次启动发动机,转入新的探测航向。

  在此之前,为了给新视野号探测器挑选合适的后续探测目标,哈勃空间望远镜对柯伊伯带进行观察并识别出 5 颗可能适合新视野号前往考察的候选目标。而随着对 5 颗小天体的轨道参数测算工作逐渐开展,名单上合适天体的数量也下降为 2 颗。

  新视野号项目首席科学家阿兰·斯特恩博士表示,新视野号将在未来数十年内对太阳系边缘开展持续探测。新视野号上搭载的电力设备还能够持续供电大约 20 年时间,从而让新视野号得以保持其搭载的科学载荷以及通讯设备能够正常使用。

  就在 2006 年新视野号飞船发射升空之前,斯特恩当时将新视野号飞船形容为一件“几乎永恒的物件”(almost timeless object),因为它的存在时间将不仅超越埃及的金字塔,甚至还将超越地球上所有的山脉。他说,新视野号本身将会永恒的朝着银河系飞行下去,而我们只能在它的电力设备耗尽电能之前与它保持通讯联系。他还表示,接下来项目组面前还有长达数年的工作要去做,从而完成对新视野号此前发回的探测数据的分析工作。

  合算的投资:每人每年 0.15 美元

  由于距离太过遥远,新视野号飞船与地球之间的数据传输效率极其低下,在将近 50 亿公里的距离上,新视野号飞船将一直传输数据直到 2016 年内才能将此次冥王星探测的全部数据回传到地球。

  在接受美国太空网采访时斯特恩博士表示,如果新视野号项目的延长任务期能够得到美国宇航局批准,那么这艘飞船还将为我们带来更多令人兴奋的科学发现。

  他指出,甚至在完成对后续目标的探测工作之后,新视野号探测器还将继续向外飞行,最终离开太阳系,就像此前的两艘旅行者号飞船那样。他说:“如果我们的计划得到批准,那么我们将开始着手规划航向并执行后续探测任务,然后获得新的探测数据。在那之后,新视野号将像之前的旅行者号一样,成为一项恒星际探测项目。我们搭载的放射性同位素热电机将能够持续工作到 2030 年代。”他说:“我想,新视野号将拥有光明的前景,我们甚至还有可能对两颗柯伊伯带天体开展探测任务。”

  斯特恩表示他的团队将在 8 月份向美国宇航局提出有关挑选具体哪两颗柯伊伯带天体作为探测目标的相关建议。他说:“我们必须在今年秋天就开始着手进行航路规划,因为如果你继续等待,将会在燃料成本方面付出很大的代价,并极大地削弱我们未来开展后续探测任务的能力。因此,我们必须在 2015 年内重启发动机,开始着手进行轨道调整。”

  目前网上已经发起了一项运动,即通过联名写信给美国国会议员的方式敦促美国宇航局批准延长新视野号项目持续时间并为此拨款。联名运动的发起人们经过计算得出,整个新视野号探测项目的耗资大约相当于每个美国人每年支出 0.15 美元。

  英国格林尼治天文台的天文学家马利克·库库拉(Marek Kukula)博士表示:“新视野号目前正处于绝佳位置,可以对这片神秘区域开展探测。并且目前也已经有计划让新视野号继续飞向至少一颗柯伊伯带天体开展后续探测工作。”他说:“冥王星和冥卫一已经向我们展示了柯伊伯带天体的丰富多样性,而我认为后续的柯伊伯带探测任务还将为我们带来更多的惊喜。但最终,新视野号将无法停下它的脚步,它将持续向前飞行,直到最终离开太阳系。”

  然而,随着新视野号朝着柯伊伯带深处飞去,它将带领地球上科学家们首次抵达这片几乎完全未知的处女地。我们目前对于这片散落着大量冰冻小天体的太阳系边缘区域还知之甚少。

  MT69 和 MT70 距离太阳约 40 亿英里(约合 64 亿公里),这相当于地球与太阳之间距离的 44 倍远。除了大概知道 MT70 可能要比 MT69 稍大一些,并且也稍微更明亮一些之外,我们队这两颗天体几乎一无所知。

  因此,与冥王星系统的情况一样,当新视野号从这两个遥远天体中的任何一个近旁飞过,都将让我们有机会首次获得关于这个天体的探测信息,这些信息可能将帮助科学家们揭示有关太阳系形成的谜团。

  “我们做到了!”

  而冥王星上的山峰则可能是完全由冥王星上的水冰“基岩”隆升所形成的。尽管甲烷和氮凝结而成的冰覆盖了冥王星上绝大部分地表,这些物质的强度却是无法构建起这么高的山峰的。因此,强度更高的物质,很可能是水冰,构成了这些山峰的主要组成部分。美国华盛顿大学的 GGI 小组副主管比尔·麦克金能(Bill McKinnon)教授表示:“在冥王星的温度条件下,水冰的性质与岩石非常相似。”

  在新视野号近距离飞越冥王星期间,其最近距离达到了 1.25 万公里左右,运行速度高达每小时 4.96 万公里。美国宇航局的爱丽斯·鲍曼(Alice Bowman)被团队成员们亲切的称呼为“妈妈”(Mom)。在新视野号成功完成飞掠任务之后,她对媒体表示:“我不知道该怎么表达我此刻的心情,我整个人都在颤抖,我们进行的工作完全与此前演练时的情况一样,我们做到了!”

  美国宇航局副局长约翰·格朗斯菲尔德(John Grunsfeld)在任务控制中心所在地的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室对外表示:“这将载入人类发展史册。冥王星并非如我们此前所预计的那样是一个被一层富氮大气包裹的毫无特色的星球,而是一个复杂而有趣的世界。这是我们第一次了解到这些事实。”

  执行任务直到 2026 年

  在探测器发回的图像上,可以看到冥王星和冥卫一表面上的陨石坑和深深的峡谷,还有山脉以及巨大的冰冻平原。美国宇航局还发布了一副冥王星与冥卫一的彩色图像,展示了更多的丰富细节。

新视野号传回最新图像:任务或将持续至2026年

  在冥王星上著名的心形区域,新视野号的拉尔夫设备数据已经识别出这里存在一氧化碳冰的证据。这片区域目前已经被非正式地命名为“汤博区”(Tombaugh Regio)。这张图像展示的是一氧化碳冰的分布情况

  在依据不同地表成分绘制的假彩色图像上,可以看到冥王星上著名的心形地区实际上是由两片成分不同的区域组成的,其西侧部分显示出一种冰激凌的色彩。在中纬度上,冥王星呈现出从但蓝色到红色的复杂色彩变化。甚至在北极冰盖地区仍然存在着不同的颜色层次,表明这里地表的物质成分较为复杂。

  另外,科学家们此次也确认了冥王星——这颗原来的九大行星之一的星球的大小要比原来的估算值更大一些。最新的测量数据显示这颗矮行星的直径约为 2370 公里,这一数据大约比此前的估算数大了约 80 公里。

  对于我们每个人而言,此次探测任务的伟大意义还在于,正如美国《纽约时报》在一篇刊发的报道中所指出的那样:我们每个现在还健在的人,在我们这一生的时间内都不会再有这样一次机会,能够经历人类探测器首次对一颗新的行星开展考察的历史性时刻了。正如新视野号项目的首席科学家阿兰·斯特恩所言:“是最后一场图片秀”。

  在最接近冥王星的阶段,新视野号只有大约 8 分钟的时间,但这 8 分钟代表了人类探测器对这颗遥远星球的首次造访。按照目前的计划,在飞越冥王星之后,新视野号飞船将继续向外飞行并争取对一颗甚至几颗柯伊伯带天体进行探测。整个探测任务预计将在 2026 年正式结束。

  列维斯·鲍尔(Lewis Ball)是澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)天文与空间科学部门主管,他表示:“我们不了解的东西太多,不仅仅是冥王星,还有其他相似的星球。抵达太阳系的这一遥远区域多年以来一直被作为一项优先任务,因为那里保留着太阳系诞生之初留下的原始‘建筑材料’。这些小天体在这里被处于冷冻状态下保存了数十亿年之久。”

  从这样一个遥远的区域向地球传回此次探测获得的图像和数据,信号单程就要走超过 4.5 个小时。

  对于在等待最后飞掠时刻到来时的感受,斯特恩表示,这将是 15 年来为这个项目所做全部工作的最终回报。他说:“我的意思是,你看看这些图像,它是如此独特。这是一个我们见过的最接近科幻的世界。”

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