2006年1月,美國宇航局準備向冥王星發射“新視野”號探測器,它將成為全球宇宙探索史上第一個近距離對冥王星進行探測研究的探測器。
據美國宇航局專家阿朗-斯特恩表示:“‘新視野’號對冥王星的探測任務是美國宇航局自上世紀60年代以來的行星探索歷史上重要的新起點。”這項探測任務將填補太陽系行星探測歷史上從未向冥王星發射探測器的空白。
據報道,美國宇航局的新視野號探測器2015年掠過冥王星,成為人類歷史上第一個對這顆曾經的第九大行星進行考察的探測器之后,它后續的探測目標便成了全世界人們關注的焦點。
柯伊伯帶是太陽系在海王星軌道(距離太陽約30天文單位)外黃道面附近、天體密集的中空圓盤狀區域。柯伊伯帶的假說最初是由愛爾蘭裔天文學家艾吉沃斯提出,杰拉德·柯伊伯(GPK)發展了該觀點。
柯伊伯帶被認為包含許多微星,它們是來自環繞著太陽的原行星盤碎片,它們因為未能成功地結合成行星,因而形成較小的天體,最大的直徑都小于3,000公里。
按照計劃,2019年,新視野號飛船將飛過一顆位于柯伊伯帶內的冰凍小天體,美國宇航局已經宣布將一顆編號為2014 MU69的小天體定為新視野號的下一個目標。而近期的一項觀測顯示,這顆小天體似乎竟然擁有衛星,可能還不止一個!
對于這一點,新視野號探測器首席科學家,美國宇航局西南研究所的阿蘭·斯特恩博士(Alan Stern)表示:“這真是令人興奮的消息。”斯特恩和同事們在去年夏天通過架設在地表和空中的望遠鏡對2014 MU69發生的一次掩星現象進行了跟蹤觀測,在那期間,這顆小天體先后遮掩遠處的三顆恒星。掩星觀測的結果顯示這顆遙遠的小天體可能至少擁有一顆衛星,相關研究結果已經在12月12日召開的美國地球物理學會(AGU)會議上提交報告。
斯特恩在AGU會議報告中指出:“這或許是一個預兆,暗示我們在小天體MU69近旁可能還有更多的小衛星。”
柯伊伯帶小天體2014 MU69的藝術示意圖,它是新視野號飛船的下一個探測目標
小天體的小衛星
在2015年7月份掠過冥王星之后,新視野號飛船繼續朝著柯伊伯帶深處飛去,這是一片位于海王星軌道外側的冰凍小天體帶。很快,項目組獲得宇航局許可,進一步延長任務,并將一個小天體MU69列為下一個探測目標。
在為即將到來的造訪做準備的時候,科學家們注意到一次難得的MU69遮掩背景恒星的機會。第一次和第三次掩星觀測是利用地面望遠鏡進行的,而第二次掩星觀測則是利用飛機搭載望遠鏡在高空進行的。
盡管做了最好的準備,但科學家們在6月3日的第一次掩星觀測中卻并未發現MU69的身影。新視野號探測器項目科學家,美國宇航局西南研究所的馬克·布依(Marc Buie)說:“我們原先以為我們正在正確的位置上,但結果證明并非如此。”
在6月10日,科學家們乘坐飛機在太平洋上飛行,然后,他們的觀測奏效了。布依說:“我們觀察到一次亮度減弱。”這個信號非常微弱,但是這個信號的模式不太符合預期,因此科學家們一下子難以判斷這是否是一個真實的信號,他們需要花費更多的時間來做分析,然后,他們意識到,這確實是一個真實信號。
布依表示:“然后,在6月17日,我們終于取得了突破。”分布在阿根廷境內的5座天文臺提供了大量觀測數據,但是觀測結果仍然與理論預計的不太相符。
簡答來說就是,科學家們發現,小天體MU69可能并非獨自在太空中遨游。相反,MU69對于掩星位置的偏離表明其本身的質心并非位于中心,而是出現了偏離,這一點強烈暗示其周圍可能存在至少一顆衛星。換句話說,布依小組觀測到的那個非常微弱的信號可能并非MU69本身遮掩恒星的信號,而是它的衛星遮掩恒星產生的亮度下降信號。
不過,研究組也專門指出這一結果仍然是初步的,他們目前的分析認為這顆小衛星直徑大約在5公里左右,與MU69之間的距離大約是200~300公里,圍繞MU69公轉的周期則大約是兩到三周。在預定于2019年1月1日的飛掠行動到來之前,新視野號應該就能夠提前三周左右開始對這顆冰凍天體進行觀測并采集數據,這樣至少應該能夠完整地觀察到這顆小衛星圍繞小天體MU69完成一圈公轉周期。
斯特恩表示,如果的確是這顆小天體的質量引力導致了MU69的晃動,那么研究人員就將能夠計算出這兩個天體各自的質量大小,這樣也就能夠讓科學家們計算出MU69的密度值,而密度值一旦得到,我們就能夠更有把握地推斷其物質組成成分,包括水冰和巖石的混合比例等等。
布依表示:“這真的是非常非常令人興奮。”
同時,科學家們也懷疑,這顆小衛星很有可能還并非MU69的唯一衛星。
斯特恩指出,分析認為此次從高空飛行的飛機上搭載望遠鏡觀測到的掩星信號僅僅來自一顆MU69衛星的幾率很小,更大的可能是小天體MU69擁有一個由多顆小衛星組成的衛星系統。
布依表示,小衛星在柯伊伯帶天體中非常常見。事實上,一些科學家認為每一個柯伊伯帶天體都會至少擁有一個自己的小衛星。在飛越MU69之前和之后,新視野號飛船將有機會對大約30個柯伊伯帶天體進行觀察,或許將有望在其中一部分天體的近旁發現衛星存在的跡象。根據斯特恩的說法,新視野號飛船目前的燃料和健康狀態將有望讓飛船一直工作到2030年代中期,甚至更久——只要美國宇航局能夠為這一項目持續提供資金支持的話。
新視野號探測器項目科學家,同樣來自美國宇航局西南研究所的約翰·斯潘塞(John Spencer)表示:“我們將繼續搜尋。”
當完成對MU69的飛掠探測之后,新視野號飛船將持續飛行,穿越柯伊伯帶,最終朝著太陽系外的廣袤空間飛去。就像它的前輩,美國宇航局在上世紀70年代發射的旅行者探測器那樣,新視野號飛船目前的速度足以使它逃離太陽系。
斯特恩說:“已經沒有什么能夠阻擋我們了。”
2014 MU69想象圖。掩星觀測顯示,這顆小天體可能擁有至少一顆小衛星
在柯伊伯帶過圣誕節
當2019年新年鐘聲響起,新視野號飛船將從MU69附近高速飛過,在那之前,新視野號飛船將一直處于休眠狀態,直到2018年8月份。隨著飛船逐漸接近小天體MU69,新視野號將蘇醒過來,打開探測設備嘗試搜尋這顆小天體周圍有沒有其他衛星,有沒有光環系統等等。而如果地面控制人員經過軌道計算發現新視野號需要調整軌道方向以避免某些風險,那么在2018年10月到12月底之間他們將大約有9次機會能夠為飛船做軌道修正。
斯潘塞說:“我們正在進入一個未知的世界。我們不知道那是一個什么樣的衛星系統,但我們已經為探索未知做好了準備。”
在2018年12月25日圣誕節,地面將向新視野號飛船發出最后一個指令,隨之,新視野號飛船將轉入飛掠探測模式,用斯特恩開玩笑的話來說,新視野號飛船“將在柯伊伯帶度過它的圣誕節假期”。
而在2019年1月1日國際標準時間05:33(北京時間13:33),新視野號飛船將飛過距離小天體2014 MU69最近的位置,最近時距離這個小天體的表面大約3500公里,屆時飛船拍攝的這顆小天體的表面圖像分辨率甚至將高于2015年時飛船拍攝的冥王星地表圖像。
新視野號探測器任務控制主管愛麗絲·鮑曼(Alice Bowman)表示:“我們當然期待在2014 MU69的表面看到撞擊坑。”她猜測這顆小天體上也有可能存在一些溝槽結構,類似火星的兩顆小衛星表面存在的那種溝槽。飛掠期間,科學家們將嘗試探查這顆小天體表面的冰的成分,并嘗試回答為何柯伊伯帶天體的表面似乎都帶有一種淺淺的紅色。
在2019年1月1日國際標準時15:00(北京時間23:00),地球上的科學家們此時應該就能夠知道新視野號飛船是否已經安全地穿過了2014 MU69系統。如果順利,從那以后的一段時間內,新視野號就將按照預設程序開始向地球回傳圖像和各類數據。
新視野號將花費挺長一段時間才能把數據全部傳回地球。要知道2014 MU69的軌道距離遠遠超過冥王星,從那樣的距離上,新視野號將一個信號傳輸到地球單程就將耗費12小時以上。另外,由于信號微弱,飛船傳輸數據的速度會很慢,預計它將需要大約16個月的時間才能完成本次探測期間全部數據的下傳。按照斯特恩的說法,要把新視野號飛船的數據全部下載完畢將需要花掉整個2019年,以及2020年的大半年時間。
正如他所說的那樣:“新消息將會從柯伊伯帶傳來,源源不斷。”
本文標題:這個小天體是新視野號飛船的下一個探測目標
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