新視野號冥王星探測結果公布：取得超過50G數據

新浪科技訊 北京時間3月22日消息，據美國宇航局網站報道，新視野號冥王星探測器在考察期間已成功獲取超過50G的探測數據。其中大部分均已傳回地球。近日，科學家根據上述數據在《科學》雜誌上發表了一系列論文，徹底改變了以往對冥王星的認識。冥王星同樣存在多樣的地質構造和複雜的大氣層。預計至2016年底，數據將全部回傳完畢。

新視野號「拉爾夫/多光譜可見光成像相機」（MVIC）拍攝的冥王星大氣霾層結構。整個畫面中可以觀察到大約20層霾層，一般每一層垂直厚度約數百公里，但不一定與地表平行

僅僅在一年之前，在美國宇航局飛往太陽系邊緣的「新視野」號探測器的視野中，冥王星還不過是一個難以分辨的模糊亮點，就和80年前克萊德·湯博（Clyde Tombaugh）透過望遠鏡看到的「第九顆大行星」並無多大差別。

但就在一年之後，近日美國宇航局新視野號探測器項目組的科學家們在《科學》雜誌上發表了一系列研究論文，首次詳細呈現了去年那個夏天探測器飛掠冥王星期間所獲得的科學認識。新視野號探測器項目首席科學家，美國宇航局西南研究所的行星科學家阿蘭·斯特恩（Alan Stern）表示：「這5篇詳細的研究論文徹底革新了我們對於冥王星的認識，它們將一個從前天文學上的『行星』轉變成了一個真實的世界，那裡有多樣而活躍的地質構造，奇異的地表化學成分，複雜的大氣層，與太陽之間令人困惑的相互作用以及一個由諸多小衛星組成的系統。」

經過9.5年，約30億英里（48億公里）的長途跋涉，作為人類歷史上發射速度最高的探測器，新視野號飛船於2015年7月14日飛抵冥王星附近，它也因此打破了另外一項記錄，那就是在抵達主要探測目標之前飛行距離最遙遠的探測器。在考察期間，新視野號探測器搭載的7台科學設備均正常開展工作並獲取了超過50G的探測數據，其中的大部分已經在近距離飛掠前後的大約9天時間裡陸陸續續傳回地球。

在探測器傳回的第一張近距離圖像上，人們驚訝地看到冥王星的表面有一個大大的「愛心」形狀，彷彿在向科學家們暗示著，在這個嶄新的行星世界，在這個位於太陽系邊緣柯伊伯帶中體型最大，最為明亮，而且也是首次被人類探測的神秘天體上，註定將會上演比科學家們原先的想像和模型預測結果更加精彩的故事。

相關地質學論文的第一作者，美國宇航局埃姆斯研究中心的傑夫·摩爾（Jeff Moore）指出：「對冥王星和冥衛一『卡戎』的近距離觀察讓我們不得不重新開始思考在這樣遙遠的太陽系邊緣的孤立行星系統內，在一個我們原先認為自從柯伊伯帶形成之後應當沒有發生過多少改變的星球表面可以存在著何種地質活動。」

對比：上圖是新視野號拍攝的冥王星表面「斯普特尼克平原」（Sputnik Planum），下圖則是卡戎表面的「伏爾甘平原」（Vulcan Planum）

對冥王星地表物質成分開展研究的科學家表示冥王星地表的多樣性源自長久以來在高度易揮發，因而處於不斷移動之中的甲烷冰、氮冰、一氧化碳冰以及活性低得多，相對穩定的水冰之間的相互作用。冥王星地表物質成分相關論文的第一作者，美國洛維爾天文台的威爾·格朗迪（Will Grundy）指出：「我們在冥王星地表觀察到揮發性冰物質分布上的差異，指示那裡存在著某種有趣的揮發-凝結循環。」他說：「這樣的循環在多樣性上要比地球上豐富的多——後者只有以類物質參與這樣的循環，那就是水。但在冥王星上，至少有三類物質參與了進來，儘管我們目前對於其中的具體機制我們還並不清楚，但我們的確在冥王星的表面各處看到了這種循環所帶來的影響。」

在冥王星表面，科學家們發現其大氣層中存在霾層，其溫度比原先預想的更低，整個結構也更加緊湊。這一情況將對冥王星高層大氣成分向空間的散逸以及冥王星大氣與太陽風粒子流之間的相互作用產生影響。粒子與等離子體探測結果相關論文的第一作者，美國科羅拉多大學的弗蘭·巴格奈爾（Fran Bagenal）指出：「我們發現在新視野號探測器考察之前，我們大大高估了冥王星大氣的散失速率。我們此前認為冥王星大氣的散失速率就像一顆彗星那樣，但實際上其大氣成分散失速率和地球大氣更加接近。」

來自聖安東尼奧美國宇航局西南研究所的蘭迪·格萊德斯通（Randy Gladstone）是冥王星大氣方面論文的第一作者。他說：「我們同時還發現冥王星大氣中的主要散逸氣體是甲烷，而非此前認為的氮氣。這一點有些出人意料，因為在冥王星近地表的大氣成分中，超過99%都是氮氣。」

這張增強色彩圖像由「拉爾夫/多光譜可見光成像相機」（MVIC）拍攝，充分展示了冥王星地表地形的多樣性，每像素解析度約為650米。可以看到下方遍布撞擊坑的較為古老的地表以及上方充填著揮發性冰物質的斯普特尼克平原

科學家們同時也在對首次拍攝到的冥王星幾顆小衛星——冥衛五、冥衛二、冥衛四和冥衛三的近距離圖像進行分析。這四顆小衛星是在2005年至2012年間才首次被人類發現的，它們的直徑非常小：冥衛二和冥衛三直徑大約40公里，冥衛五和冥衛四的直徑則大約只有10公里。項目科學家們還注意到這些小衛星都有著不規則的自轉速率和不尋常的極軸指向，並且它們地表所覆蓋冰物質的亮度和顏色特徵均與冥王星以及冥衛一「卡戎」不同。

研究發現這些小衛星中的幾顆可能最初是由更小的小天體合併而成的，並且其地表年齡顯示其至少形成於40億年之前。新視野號探測項目科學家，冥王星小衛星相關研究論文的第一作者，美國約翰·霍普金斯大學的海爾·韋弗（Hal Weaver）表示：「這兩項結果支持一種流行的觀點，即認為這些小衛星可能是在某次撞擊事件之後形成的。在那次撞擊事件中形成了冥王星-卡戎『雙行星』系統。」

截止目前，此次飛掠期間獲取的全部數據中已經有大約一半的數據已經成功傳回地球，由於飛船距離實在太過遙遠——以光速傳播的無線電信號需要5小時左右才能走完單程，因此信號傳輸的速率很低，預計所有數據將在2016年年底全部回傳完成。

美國宇航局華盛頓總部的新視野號項目科學家科特·奈博（Curt Niebur）指出：「這正是我們探索的理由。新視野號探測器所取得的這一系列發現體現了人性中最好的一面，也將啟迪我們繼續對太陽系乃至更加遙遠的宇宙空間進行探索。」