


由于燃料不足,NASA的“黎明号”(Dawn)任务在太空成功运行11年后即将结束。“黎明号”任务在NASA的众多探测器中独树一帜。虽然它不像火星上的“好奇号”火星车或像“新视野号”那样飞掠冥王星的探测器那样广为人知,但有些人认为“黎明号”是第一个真正意义上的行星际任务,因为它在旅途中绕过了两个天体——小行星灶神星(Vesta)和矮行星谷神星(Ceres)。它在其他方面也很不寻常——与其他大多数NASA任务不同,“黎明号”不是一个首字母缩略词。相反,它的名字来源于任务的目标——回溯太阳系的黎明时期。
为了做到这一点,“黎明号”探测器绕过了灶神星和谷神星,这两个天体彼此差异巨大,但两者都可能包含关于太阳系早期历史的答案。灶神星是主小行星带中第二大的天体,地球上发现的大多数陨石据信都来自灶神星。而谷神星则独特之处在于,它是小行星带中最大的天体,毕竟它足够大,可以被归类为矮行星。据信,谷神星在太阳系更远处形成,并花了数百万年向内迁移,使其成为外太阳系与内太阳系的完美结合。
像这样的天体没有像地球那样被风暴和火山等天气或地质过程改变。在某些方面,灶神星和谷神星是太阳系早期历史的时间胶囊,因此任何研究它们的机会都可以让我们了解数十亿年前存在的物质类型以及最终形成我们今天所知太阳系的各种过程。“黎明号”首席研究员Carol Raymond博士说,灶神星和谷神星“代表了太阳系历史上的两个不同篇章。灶神星是内太阳系的一个好例子——它是一个干燥的岩石天体,而谷神星则在形成时含有更多的水。”
总的来说,这个预算相对适中(5亿美元)的任务,其成果远远超出了预期。探测器的每个部件仍然完美工作,但用于保持探测器朝向地球的肼燃料正危险地耗尽。如果“黎明号”无法再将其天线指向地球,NASA工程师就无法再与它通信,任何进一步的观测都将毫无意义。
NASA预计任务将在9月中旬到10月中旬之间的某个时间结束。一旦无法再与探测器建立联系,我们就知道任务结束了。探测器将在谷神星轨道上运行20年或更长时间,但最终它将撞击谷神星。由于该行星被发现含有大量的水和冰,并且可能仍然具有地质活动性,因此行星保护要求探测器不要撞击表面,以免污染未来的研究。行星保护指南规定,他们需要将探测器远离行星体至少20年,以便NASA有时间发射新的任务。我们有可能带着新的天体生物学视角重返谷神星,以确定那里是否存在生命,或者是否曾经存在过。虽然每个任务的结束都是苦乐参半的,“黎明号”团队反思并感谢“黎明号”所取得的一切成就。Raymond说:“这是一段漫长而辉煌的旅程。”“黎明号”任务主管Marc Rayman也表示同意;“我既对它即将结束感到难过,又对它的成功感到无比激动。”
让我们来看看“黎明号”任务的一些亮点
探测器
“黎明号”探测器经常被称为“X翼战机”;想象一下《星球大战》遇到了真正的太空探索。“黎明号”探测器的主要推进剂由一种叫做氙(Xenon)的元素制成,并用于离子发动机在太空中加速。离子推进比地球上使用的其他类型的推进方式效率高十倍,即使需要一些时间才能加速到速度。虽然“黎明号”需要四天时间从0加速到每小时60英里,但在飞行11年后,它已经达到了每小时25,000英里的速度。这些带电氙粒子从发动机中喷出的力量非常弱,它推动探测器的力道大约相当于一张纸放在你手上。但在没有重力的太空中,这正是你真正需要的。长期运行这个引擎是导航太空最高效的方式之一。“黎明号”证明了这种推进方式的成功,因此氙气的蓝色辉光很可能会出现在未来的任务中。

灶神星的全球图像
这就是灶神星,直径近300英里,由我们太阳系最初的构成物质组成。在“黎明号”接近这颗大型小行星之前,它只是哈勃太空望远镜拍摄到的一颗模糊的岩石体。在其绕灶神星运行期间,“黎明号”发现这颗小行星实际上更像是一颗正在形成的行星,为科学家们提供了关于原行星真正样貌的线索。Raymond说:“灶神星是太阳系形成早期的一个时间胶囊。”在从轨道上直接收集数据后,该团队现在可以通过建模追溯灶神星的演化,他们发现灶神星很可能在我们太阳系形成后的150万年内形成。这意味着围绕我们恒星存在的第一批小颗粒帮助形成了这颗小行星。就太空岩石而言,它们真的没有比灶神星更古老的了。

灶神星上的暗斑
在初步勘探后,“黎明号”在表面发现了一些意想不到的奇怪特征。Raymond说:“其中一件让我们非常惊讶的事情是,灶神星表面有一块含水的暗物质。”人们曾认为灶神星比月球更干燥,因为它的引力。月球可以因为它保存更多的冰,但我们在赤道上发现的是一块富含氢的含水物质。
该团队发现,虽然灶神星表面那块暗物质并非真正潮湿,但其矿物质本身是含水的,这出乎他们的意料。含水矿物质,也称为羟基矿物质,在其晶体结构中含有水。在火星上也发现了含水矿物质。虽然这不是游离水或冰,但这却是一个重大的惊喜和发现。Raymond说。

谷神星的全球图像
谷神星曾被归类为小行星,但现在与冥王星、阋神星等矮行星一起,跻身于太阳系中较小天体的行列。谷神星直径约600英里(大约相当于纽约市到底特律的距离)。虽然这可能看起来很小,但与行星相比,对于存在于小行星带中的天体来说,它已经非常庞大了。“黎明号”离开灶神星后,进入了谷神星的轨道,并拍摄了这张冰冷世界的图像。该团队当时不确定谷神星的故事会是怎样的,但最终发现它比他们预期的要迷人得多,也复杂得多。经过初步侦察,他们发现谷神星很可能曾有一个地下海洋,并且可能仍然具有地质活动性。奇怪的亮点开始零散地出现在行星表面,经过近距离观察,发现它们是含水盐。

奥卡托陨石坑内部
当“黎明号”首次发现谷神星上的这些亮点时,科学家们想知道是什么导致了表面如此大的反差。经过近距离研究,他们意识到这些是咸冰丘,正被推向这颗矮行星的表面。我们知道谷神星很可能形成于外太阳系,那里足够寒冷,水可以结冰,而不是被炙热的太阳烤干。经过数百万年的迁移,谷神星向内迁移,但与其他外太阳系天体一样,它保留了大量的水。

阿胡纳山
谷神星上有一座巨大的、高达13,000英尺的山,被称为阿胡纳山(Ahuna Mons)。这个醒目的地标证明了这颗矮行星近期曾具有地质活动性——并且现在可能仍然具有。两侧的白色条纹是碳酸钠。这种物质在太阳系中并不常见。它可以在地球上找到,在土卫二(Enceladus)的羽流中找到,也在谷神星上找到。这三者有什么共同点?我们知道生命存在于地球上,研究人员认为土卫二上可能也存在生命。谷神星上是否存在生命?只有一个办法可以找出答案。“黎明号”即将耗尽燃料,另一个未来的任务将不得不继续其探索使命。