跨越48亿公里耗资7.2亿美元的太空旅程,近10年漫长等待与精密计算,只为这一天。
2015年7月14日新视野号终于靠近冥王星,人类首次近距离看清这颗遥远矮行星,冥王星常年笼罩神秘光环长期被人类忽视。
它太远太小徘徊在太阳系边缘阳光微弱,长久以来冥王星被视作不起眼的宇宙边缘石块,没人想到这颗星球藏着如此复杂的地质特征,NASA探测器拍到的画面改变了此前所有认知。
曾被认为寒冷死寂毫无特色的冥王星,是太阳系里地质特征最丰富的星球之一,它有数千米高的山脉,奇特的冰原遍布整个星球,冰面成分特殊和太阳系其他星球都不一样,大气层复杂多变。
曾被当成死透了的冰疙瘩,结果地表在流动大气会呼吸
新视野号发射堪称航天史上最疯狂的工程,2006年最强火箭搭载探测器直冲云霄,加速到每小时5.8万公里,创下人类航天史上最快发射速度记录,发射仅9小时就穿过月球运行轨道,阿波罗登月飞船走完这段路程要整整3天。
即便速度惊人抵达冥王星仍耗时9年半,新视野号存在致命缺陷无法刹车减速,它无法进入冥王星轨道只能高速擦肩而过。
探测器速度太快冥王星引力根本无法捕获,这次任务属于飞掠式只有一次观测机会,就像站在高速火车顶拍摄迎面而来的超音速战斗机。
2015年7月14日NASA总部气氛紧张到极点,探测器进入冥王星系统需自主执行数百指令,转动相机、启动光谱仪、测量大气全程保持静默。
地球和探测器距离太远信号传输要4个半小时,新视野号无法实时向地球传输拍摄数据。
当第一张清晰照片传回屏幕所有人震惊,曾被认为布满陨石坑的死寂星球完全不是那样,几十年来科学家一直把冥王星当成月球复刻版,以为它就是颗灰暗毫无生机的岩石星球,镜头里的冥王星地貌远比预想丰富。
最吸引科研人员目光的是巨大心形冰原,这片雪白冰原名为汤博区几乎没有陨石坑,整片冰原上找不到任何陨石撞击的痕迹。
从地质角度看这片冰原形成时间非常年轻,冥王星内部有力量不断重塑地表抹去岁月痕迹。
仔细观察心形边缘能发现地表布满巨大多边形,每个多边形直径约20到30公里分布十分规整,这是冥王星内部热对流活动留下的清晰证据。
冥王星内部冰体不断运动,深层温暖冰体上浮到地表冷却后再次下沉。不仅内部温暖,甚至还存在冰火山喷发,科研人员在冰原边缘发现了巨型低温火山。
其中一座低温火山名为赖特蒙斯,直径约150公里高度超4公里比富士山还高,它喷发的不是炽热岩浆而是水和氨混合的冰冻物。
所有线索都指向一个大胆猜想,冥王星冰层之下可能存在液态水海洋,这片海洋违背常理至今仍保持温暖状态,冥王星身处柯伊伯带常年温度低至零下240度,按常理地表之下水分早该冻成坚硬岩石。
冥王星深处怎么会有液态海洋,关键证据就是冥王星地表随处可见的裂缝,星球表面正在裂开仿佛从内部向外膨胀,只有内部物质膨胀才会导致地表冰层不断开裂。
地下海洋可能是加了防冻剂的剧毒浓汤,但细菌或许能活
这一发现让科学家推测冥王星存在地下海洋,《自然地质学》的研究指出冥王星形成源于大量岩石冰块持续撞击原始核心。
每次撞击都会产生剧烈爆炸释放巨大热量,热量无法散发到宇宙空间冥王星整体开始融化。
占冥王星质量一半的冰块融化成水浮到表面,冥王星一度被深达数百公里的全球海洋完全覆盖,后来撞击停止冥王星逐渐冷却,表面海水冻结成冰层将地下海洋牢牢封在深处。
这么多年过去地下海洋为何没冻结,数据显示冥王星内部70%是岩石核心,岩石中含有铀钾等天然放射性元素持续衰变。
就像星球内部的核电池持续为地下海洋提供热量,新视野号首席化学家形容这片海洋像浓稠糖浆,水中溶解大量氨是效果极强的防冻剂。
冥王星地貌独一无二,地表最显眼的是两种截然不同的冰体构成地貌,主体骨架由坚硬水冰构成。
零下240度环境下水冰硬得像岩石,山脉高度在1.6公里到4公里之间,山顶覆盖的积雪是甲烷凝结形成的固态甲烷。
从心形冰原往东走会来到太阳系独一无二的奇特区域,天文学家命名为塔尔塔罗斯高地,这里矗立着大量巨型冰刃从地表笔直生长,冰刃由甲烷冰构成高度惊人。
目光转向冥王星赤道区域,绵延数千公里的广阔地表呈现深红近乎棕褐色,这是高层大气中紫外线分解甲烷形成的复杂有机物。
缓慢沉降到地表覆盖古老冰层形成红色尘埃,冥王星大气层厚度极薄仅为地球10万分之一。
大气层会周期性变化,当冥王星运行到靠近太阳的轨道位置时地表冰层受热蒸发,形成浓厚氮气体包裹整个星球。
分层薄雾泛着淡蓝色光芒,而现在冥王星正逐渐远离太阳温度持续下降,大气层会逐渐冻结飘落地表。
冥王星美丽地貌之下最引人遐想的是地下海洋,水中溶解大量氨对地球生物是剧毒,但科学家提醒我们不要轻易下结论否定生命存在,对人类致命的物质可能成为外星生命的能量来源。
科学家推测冥王星可能存在以化学物质为能量来源的原始微生物,他们不需要氧气也不需要阳光只需要化学物质和热量。
地球深海热泉口也存在类似极端环境生存的嗜极生物,部分嗜极生物甚至能在太空真空环境中短暂存活,封闭冰层之下的海洋食物从何而来,可能来自冥王星地表的有机物质。
红色克苏鲁区不断飘落有机化学物质,通过地表裂缝渗入地下海洋溶解在水中,冥王星最大卫星卡戎北极有一大片深红色区域。
卡戎没有大气层无法自主生成有机物质,卡戎是宇宙中的物质收集者,冥王星向太空释放大量有机物质,卡戎运行时会像吸尘器一样吸附这些飘散的有机物质,形成完美的物质输送循环。
2019年新视野号科研人员在地表裂缝附近检测到新鲜氨的光谱信号,古老氨无法长期存在会被宇宙射线分解,新鲜氨说明近期有地下物质喷发至地表,为地下海洋存在提供了间接证据。
50亿年后太阳膨胀,冥王星温度会短暂上升但不会变成地球
科学家根据天文观测和理论模型推测,50亿年后太阳将耗尽核心氢燃料进入生命末期演变成红巨星,太阳膨胀后宜居带会向外太阳系迁移,有理论认为宜居带有可能会越过火星抵达柯伊伯带。
但这一阶段极其短暂,冥王星温度会短暂上升,氮冰和甲烷冰可能融化,冥王星重力仅为地球六分之一。
地表面积和俄罗斯国土面积相当,不过冥王星大气没有氧气主要由氮气和甲烷构成,人类无法直接呼吸。
冥王星质量一半都是冰层,但即便全部融化也不会形成全球海洋覆盖所有陆地,天文学家认为红巨星阶段不会永远存在时间有限。
相关模型仍在天文学界讨论阶段尚无定论,现有的探测数据远不足以支撑此类长期推演。
从遥远未来回到当下我们能确定一件事,冥王星绝非太阳系边缘被遗忘的不起眼星球,它是一颗独一无二充满惊喜的神奇星球。
即便被降级为矮行星也丝毫掩盖不了自身的独特,人类曾长期忽视冥王星从未开展过全面探测任务,就连著名的旅行者号探测器也没能近距离飞掠冥王星,但冥王星地表那颗明亮的心形冰原仿佛在静静等待,等待人类最终到来的那一天。
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