超越冥王星:认识新视野号探测器的下一个目标

今年夏天,该任务可能会获得资助,前往太阳系边缘一个神秘的岩石。

冥王星的飞掠可以说是 2015 年最杰出的科学成就之一,甚至可能是过去十年中最令人难忘的时刻之一。我们现在知道了我们曾经的第九行星看起来是什么样子,它非常壮观。冥王星竟然拥有冰川、氮气湖、冰火山等令人惊讶的特征,而且这个列表还在不断增加。“新视野”号探测器前往冥王星的任务超出了所有人的预期,好消息是,团队还没有停止的计划。今年夏天,他们希望能获得延长任务的机会,去探索另一个奇特的新世界。

向前,向外

2014 MU69 是“新视野”号希望接下来探索的冰质岩石的官方名称。目前对 MU69 知之甚少,但它绕太阳运行,比冥王星远了 10 亿英里,NASA 认为它可能是我们太阳系早期的一个时间胶囊。

MU69 是位于柯伊伯带的多种类型天体(或 KBOs)之一——柯伊伯带是环绕我们太阳系的岩石和冰碎片组成的环。像矮行星阋神星(Eris)这样的“散布型 KBOs”在海王星的影响下被抛向外层,这解释了它们高度椭圆的轨道。像冥王星这样的“共振体”与海王星锁定在稳定的轨道上。而 MU69 则是一个“寒冷经典天体”,这意味着自太阳系诞生以来,它基本没有受到干扰。

“总的来说,柯伊伯带,尤其是寒冷经典天体,是最原始的天体,”“新视野”号任务的博士后研究员 Simon Porter 解释说。“它们从未被巨行星扰动过;它们基本就在形成的地方,而且除了偶尔的碰撞外,没有受到干扰。”

“寒冷经典”这个术语实际上并不是指天体的温度,而是指它们的轨道不会让它们靠近任何其他天体。

人类从未访问过寒冷经典天体,因此这次飞掠,如果获得资助,将对填补我们太阳系约 46 亿年前是如何形成的这一空白具有重大意义。

由于 MU69 非常小而且非常遥远,地面观测无法精确确定其亮度和大小,但有教育意义的猜测是 MU69 的直径约为 20-30 英里。团队还希望在 MU69 上发现一颗卫星。

“根据哈勃望远镜的图像,我们无法断定它是否有卫星,”Porter 说。“对于大型寒冷经典天体,大约有 30% 的已知有卫星。很有可能这个天体至少有一颗卫星。可能是一颗小的。也可能是一颗大的,或者有好几颗。我们真的不知道。”

Porter 和团队还期待着计算 MU69 上可能存在的陨石坑数量。“我们已经利用冥王星及其卫星上的陨石坑来推断柯伊伯带中小天体的数量。MU69 是一个更好的测试,因为它比冥王星遇到的潜在撞击者少得多,我们认为。”

为飞掠做准备

New Horizon's trajectory
“新视野”号从地球到冥王星以及神秘的 2014 MU69 的轨迹。该天体距离冥王星约 10 亿英里。资料来源:NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker

去年 11 月,“新视野”号团队执行了一系列四次燃料燃烧,将探测器发送到 MU69 的方向,尽管团队仍在等待 NASA 的官方任务延期批准。“探测器正前往 MU69,但要实现飞掠,NASA 必须批准长时间保持探测器运行,”Porter 说。“如果他们不批准,我们就会在今年关闭探测器。”

“新视野”号是 NASA 迄今为止成本最低的任务之一,仅耗资 7 亿美元,折合人均每年仅 0.15 美元。鉴于其最初的预算较低且研究已取得丰硕成果,团队对获得研究 MU69 的许可充满希望。如果任务延期获得批准,科学团队将在探测器飞越柯伊伯带时启动其仪器,沿途研究其他天体。

自 2003 年任务获得资助以来,团队成员 John Spencer 和 Marc Buie 几乎立即开始寻找第二个飞掠目标,以确定其是否是可行的选项。由于冥王星目前正经过我们银河系的中心,密集星场的亮度使得寻找任何东西都变得困难,更不用说一个方便访问的天体了。搜索始于地面,然后转移到哈勃太空望远镜,最终将科学家们引向了 MU69 的轨道。

飞掠定于 2018 年除夕举行,但到团队收到确认信号时,已经是 2019 年了。在飞掠时,MU69 将距离地球 42 亿英里。由于如此遥远的距离,信号从“新视野”号到达地球将需要 6.2 小时,这仅仅是单程。新视野号将以每秒 45,931 英尺的惊人速度掠过 MU69。在飞掠过程中,它将启动其成像仪器 RALPH 和 LORRI,以及其紫外成像光谱仪 Alice,以收集有关 MU69 表面成分、亮度和大小的数据。这些细节将有助于完成柯伊伯带的拼图。

目前,对于像 MU69 这样的普通寒冷经典天体,问题比答案多。关于其表面成分、是否有陨石坑,或者它可能有什么样的地质构造(如果有的话),都毫无头绪。

“我们以前从未去过这样的天体,所以我们真的不知道它是什么样的,”Porter 说。“我们去过彗星,但彗星是这些天体的退化版本。我们去过大小相似的卫星,绕冥王星、绕土星运行,但它们是卫星,它们的形成方式完全不同。它们可能由完全不同的物质构成。这是太阳系中我们即将访问的最后一个未知类型的天体。”

团队预计将于今年夏天收到 NASA 关于任务延期的决定。由于已经有一个状态良好的探测器正在途中,我们希望 NASA 会选择在我们在附近时获取更多科学数据。

 

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