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新视野号公布冥王星探测初步科学成果

新视野号发回的最新图像,左为冥卫一卡戎,右为冥王星。北京时间今天傍晚,新视野号将从距离冥王星不到12500千米的地方飞掠而过。图片来源:NASA / JHUAPL / SwRI

艾麦乐 编译)飞掠冥王星的前一天,也就是7月13日,新视野号首席研究员艾伦·斯特恩(Alan Stern)在新闻发布会上,揭露了探测器在靠近冥王星的途中获得的首批极其初步的科学结果。

新视野号拍摄的图像大幅减小了冥王星直径测量数值上的不确定性。斯特恩报道说,冥王星的半径为1185±10千米,因此直径就是2370±20千米。这意味着:

  • 冥王星比阋神星(Eris)要大,因此仍然是柯伊伯带中已知直径最大的天体。阋神星没有大气,因此我们已经通过掩星观测非常精确地测量了它的直径:2336±12千米。
  • 冥王星直径大于预期,意味着它的密度小于预期,也就意味着它所含的冰与岩石之比要大于预期。此时此刻,这些比较全都是定性的;不过最终,我们会得到定量的结果。这使得冥王星和阋神星的密度差异更加显著,暗示这两颗星球有着极为不同的历史。(阋神星的质量比冥王星大27%。)
  • 直径大于预期还意味着,冥王星的大气要比预期稀薄;对流层要比模型预言的更浅。大气科学家还需要一段时间才能确定,这一变化对他们的冥王星大气模型到底有何影响。

对冥王星直径的测量精度,会在未来几天内进一步提高,因为我们将从探测器上回传两张清晰度高许多的冥王星完整图像。斯特恩还提到,他们把测量冥王星半径所用的技术套用给了冥卫一卡戎(Charon),发现新视野号“测出了正确答案”。(由于没有大气,卡戎的大小已经通过掩星法得到了精确测定,半径为602.4±1.6千米,也就是直径1204.8±3.2千米)。

新视野号的化学成分测量已经证实,冥王星拥有一个极冠,由甲烷和氮冰构成。虽然此前就有人推测冥王星拥有极冠,但直到上周末,探测器才终于有了足够高的分辨率,能够在测量时将极冠与赤道地区区分开来,从而确定了冰的存在。斯特恩说,“能够分辨不同区域的首批化学成分测量结果向我们证明,极地的化学构成与深色区域极为不同。举例来说,甲烷吸收带要明显弱于深色区域。”

在最近飞掠前大约5天,在新视野号距离冥王星仍有大约600万千米的地方,探测器就检测到了从冥王星大气中逃逸的离子氮。科学家原本预期,他们要到最近飞掠前24到48小时,在距离冥王星100万到250万千米的地方,才能够检测到这些大气成分。在如此之远的地方检测到冥王星大气,要么意味着大气正以更高的速率逃离冥王星,要么就意味着具体机制不同于预期。在发布会上,斯特恩后来解释说,“要么就是源头更强(逃逸率更高),要么就是气体从中性转化到电离态的效率更高,再不然就是存在某些机制使电离气体聚集在飞行路线上。在木星上,我们曾发现电离层极度不均匀。我们发现某些区域硫和氧的浓度更高。冥王星是否如此,这是一个大问题;我们不知道答案,或许还需要花很长一段时间去得到答案。”

最后,我们来看一看本文开头的那张照片,这是新视野号探测器最新发回的光学导航图像。在原始图像上,冥王星和卡戎的直径分别是189像素和94像素。在今天晚些时候,任务团队应该会收到大约2倍大小的卡戎照片,还有一张更大得多的冥王星照片。(编辑 Steed

The End

发布于2015-07-14, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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Emily Lakdawalla

美国行星学会资深编辑,科学作家。她的研究领域主要是地质学、火星地形、科学传播和科学教育。

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