齊文潔

不論“新視野”發(fā)現(xiàn)什么，無疑都將成為探索太陽系的里程碑事件

經(jīng)過52億公里的飛行、9年半的太空穿梭，近日“新視野”號探測器第一次掠過冥王星。這個謎一般的冰冷星球史無前例地對人類實現(xiàn)最清晰的呈現(xiàn)。

艱難旅程

半個世紀(jì)以前，人類開始太陽系行星的探索之旅。從水星到海王星，每顆行星都是一個美麗新世界。比月球還小的冥王星是最后一個未被涉足的蠻荒幽冥之地。“新視野”號（New Horizons），這個花費眾人20多年努力和7億美元的探測器為了見到冥王星，歷經(jīng)了“九九八十一難”，甚至在飛掠冥王星之前幾天還玩了把失蹤。

它是有史以來速度最快的人造飛行物體，速度大約是飛機(jī)的100倍，飛到月球只需9個小時。即便如此，“新視野”號到達(dá)旅途的終點卻仍要孤獨地飛行9年多。然而，美國東部時間2015年7月4日下午1點54分，它的信號突然消失了。經(jīng)過漫長的81分鐘煎熬后，位于澳大利亞的NASA跟蹤站終于重新建立了與“新視野”號的聯(lián)系，人們才長舒一口氣。后來得知，此次故障的原因是兩條指令沖突。“你有沒有遇到過這樣一種情況？在努力記憶一串?dāng)?shù)字的同時，一個人卻在你耳邊大聲說出另一串?dāng)?shù)字?！币晃豢蒲腥藛T在推特上解釋，沖突的指令讓年輕的新視野號“昏了頭”，賭氣撒嬌式地玩了把失蹤。

其實，最初就出師不順。冥王星是在太陽系邊緣柯伊伯帶發(fā)現(xiàn)的第一個天體，人類直到1930年才發(fā)現(xiàn)它的存在。然而由于它的公轉(zhuǎn)周期長達(dá)248年，2015年時正好是探測冥王星的好時機(jī)。就像奇幻小說里的情節(jié)，一旦錯過絕佳的“天象”，就得再等百年。因此，還沒能觀測過冥王星的完整軌道，科學(xué)家們就急匆匆地讓“新視野”號出發(fā)去尋找它了。發(fā)射時間原本定為2006年1月17日，只有在2月2日之前完成發(fā)射，它才能利用木星引力加速直奔冥王星，否則將遲3年。然而，發(fā)射當(dāng)天就各種麻煩不斷，發(fā)射時間一推再推，一直到19日下午才發(fā)射成功。

幸運的是，此后一切運轉(zhuǎn)無礙。到2007年2月，“新視野”號順利地從太陽系“大塊頭”木星那里得到助推，沿途還抓拍了幾張這顆紅色巨行星的偉岸身影。 在孤獨地穿越整個太陽系之后，“新視野”號還將繼續(xù)向太陽系的盡頭進(jìn)發(fā)，直到柯伊伯帶。這是一條由大大小小的冰封物體組成的寬廣帶狀天體，距離太陽大約50個天文單位（1個天文單位≈1.496億千米）。人們對太陽系邊緣這片寒冷黑暗的區(qū)域還知之甚少。

在與冥王星的親密接觸中，“新視野”號與這顆矮行星表面的最近距離是12500公里。如果以這么近的距離飛掠地球，將看到地表的高樓大廈。屆時，這臺小鋼琴大小、連燃料450公斤的探測器攜帶的7種工具將全力工作，采集海量數(shù)據(jù)，全部傳回地球可能需要一年多時間。

“第一次火星任務(wù)并沒能指望發(fā)現(xiàn)火山和河谷，但的確找到了。第一次木星任務(wù)并沒指望能找到海洋世界和火山世界，但也找到了。所以我們要去做的就是探索，而這也是最棒的部分。”“新視野”號探測項目首席科學(xué)家艾倫斯特恩說，“在7月的這幾周，我們將把一個小小的光點變成一個真正的星球。”而匆匆一見之后，距地球超過52億公里的“新視野”號，如今已向更遠(yuǎn)的深空飛去，不再復(fù)返。

冥王星的驚喜地貌

北京時間2015年7月16日凌晨，美國國家航空航天局發(fā)布了剛剛從“新視野”號接收到的數(shù)據(jù)。人類看到了冥衛(wèi)一卡戎、冥衛(wèi)三許德拉的近照。在“新視野”號發(fā)回的冥王星照片中，最引人矚目的亮點無疑是那個巨大的心形地貌。這顆聚焦著全世界目光的“冥王星之心”，甚至可能像木星的大紅斑或者土星的行星環(huán)那樣，就此成為人們對這顆星球的經(jīng)典印象。

這么一個鬼斧神工的地貌究竟是如何形成的？“新視野 ”號團(tuán)隊的研究成員凱里·利瑟在接受采訪時表示，它可能是一片廣袤的“雪原”。只不過此雪非彼雪——“新視野”號的遙感探測表明，這片區(qū)域的主要成分是氮，而并非像地球上的雪那樣，主要是由水構(gòu)成。對冥王星的紅外成像則顯示出這顆冰凍天體表面甲烷冰的不同分布。但最讓人激動的，是迄今最清晰的冥王星光學(xué)照片。在這張近距離飛掠前1個半小時拍攝的照片上，冥王星心形區(qū)域的左下角隆起一條高達(dá)3500米的山脈?？茖W(xué)家推測，這是在不到1億年前形成的年輕地貌。冥王星上有冰山，這是迄今看到的太陽系最年輕地貌之一。

這一發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家們驚喜?！靶乱曇啊碧柼綔y項目首席科學(xué)家艾倫斯特恩認(rèn)為，這片山脈一定是由水冰基巖構(gòu)成，因為冥王星表面相對較薄的甲烷、一氧化碳和氮冰層不夠堅硬，無法形成高山地質(zhì)。另一科學(xué)家杰夫摩爾則表示，這是迄今在太陽系看到的最年輕的地貌之一。這條僅僅占據(jù)冥王星表面不到1%面積的山脈，顯示出這片區(qū)域活躍的地質(zhì)活動。他認(rèn)為，這片區(qū)域本應(yīng)由于幾十億年間遭到隕石撞擊而傷痕累累，但“新視野”號發(fā)回的圖片卻顯示這片區(qū)域沒有出現(xiàn)任何隕坑。他推斷，是最近的地質(zhì)活動改變了這里的面貌，抹去了隕石撞擊的證據(jù)。

類似的地表特征也呈現(xiàn)在冥衛(wèi)一卡戎的表面?！靶乱曇啊碧柹线h(yuǎn)程勘測成像儀拍攝的圖片發(fā)現(xiàn)，這顆冥王星的“雙子星”表面同樣很少有隕坑，即使是在卡戎赤道以南也是如此?？茖W(xué)家本以為陽光傾斜地照射在這里，會讓表面地形投出陰影而容易辨識。

“驅(qū)動冥王星地質(zhì)運動的能量來源令人好奇”。南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授周禮勇解釋說，太陽系誕生于45億年前，大部分太陽系行星形成于之后的1億年內(nèi)，而冥王星等柯伊伯帶的天體最晚于35億年前形成并演化至當(dāng)前的位置。行星地質(zhì)活動的能量大都來自這期間獲得的能量，地球、金星都是如此?！耙话銇碚f，天體個頭越小，能量流失越快。很難想象冥王星在形成30多億年后，還有支撐地質(zhì)活動的內(nèi)部能量。”周禮勇說，即使是個頭比冥王星略大的月球，研究認(rèn)為經(jīng)過幾十億年的演化，目前已經(jīng)是一顆接近靜態(tài)的天體，幾乎沒有地質(zhì)活動。

“之前對于行星地質(zhì)運動的了解，主要是基于硅酸鹽物質(zhì)構(gòu)成的行星，比如地球?！?南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院教授惠鶴九說，作為一顆固態(tài)冰質(zhì)天體，冥王星與類地行星和類木行星都完全不同，對其地質(zhì)運動的探索很有可能改變我們既有的認(rèn)識。

探索太陽系的“高光時刻”

“新視野”號對冥王星的匆匆一瞥，要花掉7.2億美元。這一長達(dá)數(shù)年的單程“約會”，究竟有多重要？

1965年，也是在7月14日，“水手4號”探測器飛掠火星，成為人類探測器首次近距離觀測另一星球。在隨后的50年間，人類探測器先后飛抵太陽系八大行星，而曾經(jīng)的第九大行星冥王星卻因距離遙遠(yuǎn)，從未迎來人類探測器。

50年后的同一天，“新視野”飛抵冥王星，這簡直比科幻作品還令人稱奇。“新視野”的這一瞥，不僅讓人類終于看全了太陽系原“九大行星”，更代表人類完成了行星際觀測“第一階段”的任務(wù)。項目首席科學(xué)家艾倫斯特恩指出，長達(dá)半個世紀(jì)的努力，將永遠(yuǎn)是我們這個時代的傳奇。

對于人類探索太陽系而言，這絕對算得上“高光時刻”。飛離冥王星，進(jìn)入太陽系邊緣的柯伊伯帶，“新視野”將成為首個探測這一神秘世界的人類探測器，重新定義人類對太陽系探索的邊界。美國航天局稱，那里可能隱藏著數(shù)以千計的冰凍巖石小行星，深藏著太陽系形成的秘密。不論“新視野”發(fā)現(xiàn)什么，無疑都將成為探索太陽系的里程碑事件。endprint