“环游冥王星”:你将看到什么神奇景象?

2020-05-04 | 见丰网
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“环游冥王星”:你将看到什么神奇景象?

当太空飞船缓缓降落在冥王星表面后,你开始从休眠中苏醒过来,懵懵懂懂从舱窗向外看,你努力想找到太阳的位置;最终,你会发现太阳就在天空的最顶点。尽管异常明亮,但此时你与太阳的距离要比在地球时与太阳的距离远了40倍,此时,冥王星接收到的太阳光线却不及地球的千分之一。

出品:新浪探索 《科学好故事》第一期

编译:叶倾城 任天

现在是冥王星的中午时分,但感觉却像在夜晚一样:你能看到所有的星星,尽管地平线上笼罩着一层蓝色的薄雾,使最下方的星光有些闪烁,望向远方,在夜空繁星的映衬下,冥王星表面的山峦轮廓大多显得模糊不清。

一周时间就可以“环游冥王星”

太空飞船着陆冥王星后,你会发现自己“身体变轻”,因为这里的重力仅是地球的十五分之一。你仰望天空,试图找到冥卫一(Charon,又称“卡戎”)。然而在这个时候,这颗邻近的卫星是观测不到的。这两颗矮行星因为被潮汐引力锁定,总是在轨道上呈现相同的一侧。此时,你所探访的冥王星一侧与冥卫一的轨道相对,因此只有在返回地球的途中,你才有机会一睹这颗冥王星最大的卫星。

人类的“新视野号”经过9年的太空飞行,2015年才飞抵冥王星轨道,对冥王星表面展开大量高分辨率的观测。通过对观测图像的深入分析,科学家发现,冥王星并不是一颗充满尘埃、平平无奇的岩石星球,这是一个有着悬崖、峭壁、峡谷,以及大片固态氮冰的复杂天体。根据目前的定义,冥王星是一颗矮行星,直径为2372公里,周长约为7647公里。这是一颗小型星球,只要表面有路可以行车,勇敢的探险者在一周时间内就可以完成“环球旅行”!

让我们来设想了一个冥王星公路旅行方案。很显然,我们首先需要创造性地假设冥王星表面有了一定的基础设施建设,要知道,冥王星表面最温暖时也仅有零下223摄氏度,堪称“怪物级”严寒;此外,我们还需要面对其他许多对人类探访者不利的环境条件。另一方面,我们对冥王星的了解,只限于新视野号飞掠的一侧表面,因此对另一侧半球的冒险旅行也只能靠发挥想象力了。

降落

你的着陆点位于“冥王星之心”——汤博区(Tombaugh Regio,以发现冥王星的克莱德·汤博命名)——西部边缘的一个平坦区域。往东,史波尼克高原(Sputnik Planitia)如同巨大的米黄色海洋,一直延伸至地平线以外。在这片高原上,你可以看到一些多边形图案,那是热量缓慢从冥王星内部溢出的地方。不过,这片广阔区域表面既不是大海,也不是陆地,而是冻结的氮。当你的靴子踩在白色的氮平原上时,会发出轻微的嘎吱声。尽管从表面上看,这里与地球表面迥然不同,但就在氮平原的下方,可能隐藏着人类熟悉的液态水海洋。

在史波尼克高原的北面和南面,是冥王星表面最独特的地形:绵延的山脉。这其中包括了希拉里山脉,由高原上延伸近5公里的巨大水冰块构成,高度相当于落基山脉。你在这里可以拍摄到旅途中最美的风景之一:亮白色的史波尼克高原和克苏鲁区(Cthulu Macula)在前景相遇,而山脉在背景中若隐若现。

这些山脉是如何形成的?它们或许是冥王星水冰壳的一部分,像地球构造板块一样移动和碰撞,所产生的裂缝又会被氮冰填满,导致水冰像巨大的原木堵塞堆积,最终成为冥王星巨大的水冰山脉。

这个时候你也许会想睡一觉,因为在旅途中选择遵循像地球上一样一天24小时的昼夜节律。但是,冥王星的一天相当于6个地球日,并且冥王星在自转时轴心倾斜119度(相比之下,地球轴心倾斜23.5度),意味着飞船着陆的北半球的大部分区域会在半年时间里接收恒定阳光(尽管较为微弱)。在冥王星表面,你不会看到像地球上那样的日出和日落,太阳始终悬挂在高空中,只是依据你所在纬度不同而改变方位。

第二天的旅行

第二天早上,你继续向南行驶。在接近赖特山(Wright Mons,一座冰火山)时,你会经过诺盖山脉(Norgay Mountains),一路穿过崎岖的山坡,最终攀升至超过3000米的高度,到达一片深度超过诺盖山脉高度的洼地。在这个巨大的洼地中,打开探照灯只能看到向两侧延伸的石壁,而看不到对面远在数十公里以外的洼地边缘。

当抵达巨大的皮卡山(Piccard Mons)时,你会更加兴奋。这座山就位于赖特山以南,也是一座冰火山,其顶部边缘的高度达约4.6公里,是冥王星最高的地貌之一。尽管地处低纬度,太阳高度较低,但阳光仍然能够微微照亮深火山口的远端和底部。

你静静地坐着,对着这个长期困扰地球科学家的冥王星特征陷入沉思。阳光穿透冥王星稀薄大气层时,将天空染成蓝色,你望着远处的地平线,这一情景仿佛日落。

然而,你很快就想起了旅行,开始继续朝东南方向行驶。在冰火山附近逗留太久会很危险,因为你无法判断它是否会喷发。

对科学家来说,赖特山和皮卡山充满了未解之谜。圆形结构和较深的洼地表明它们是由冰构成的巨大火山,但科学家仍不完全确定冰火山的形成原理与地球岩石火山有什么区别。这些巨大的冰火山可能是冥王星表面冰喷发的产物,但这一观点仍有待进一步研究分析。

第三天的旅行

第三天,你北上到达史波尼克高原的东侧,即汤博区的右叶。尽管从广阔高原的另一侧看过来,这里呈现明亮的米黄色,但来到这里你才会发现,这片高地崎岖不平,坑坑洼洼,行进路线在几公里宽的冰冻氮池周围蜿蜒。河流从氮池中延伸出来,切开水冰表面,开辟峡谷,就如同巨大的氮冰川,最终流入史波尼克高原。

你继续沿着汤博区右叶行进,然后向东,最终到达一个漂浮在氮冰之上的观测台。在这里,你可以看到冥王星著名的刃状地形。你将沿着甲烷冰脊行驶长达数小时,欣赏这些壮观而危险的地貌。隆起的冰脊就像锋利的锯齿状刀刃一样,高度可达数千米。它们形成了甲烷条纹结构,在下方的冰冻氮池上留下怪异的阴影。

汤博区东部隆起的刃状地形可能起源于冥王星早期,甲烷以冰的形式在冥王星表面聚积,之后升华,从而形成这些锋利的锯齿状特征。类似的刃状冰沉积物,也存在于地球安第斯山脉顶部,被称为“冰钉”。二者的形成方式一样,只不过地球上的冰钉是由水冰形成,而不是甲烷冰。相比之下,地球上的冰钉通常只有几米高,而冥王星表面的锋利冰脊如同一条巨大的带子,环绕在冥王星一半的赤道上,一直向新视野号探测器无法观测的另一侧半球延伸。

当你离开刃状地形,向西北方向前行时,景观变成了一片更均匀的棕褐色广阔区域,遍布撞击坑和巨大坑洞。这就是隼鸟高地(Hayabusa Terra)。再往前走,出现了树枝状的山谷网络。你已经来到了冥王星的北极附近,身处一个巨大的峡谷系统中,这里的一切都覆盖着一层薄薄的甲烷冰。沿着底部平坦的巨大峡谷,氮物质向南汇入史波尼克高原。

你向南继续出发,穿过尘土飞扬的广阔地带——冥王星最平坦的高地区域之一。沿着伯尼陨石坑东部边缘行进时,你可以稍作休息。这个陨石坑的命名是为了纪念威妮夏·凯瑟琳·道格拉斯·伯尼(Venetia Katharine Douglas Burney),正是她命名了冥王星(Pluto)。 伯尼陨石坑的东部边缘并非急剧陡坡,而是一个同心圆丘陵系统,里面有更多的山,也有许多坑坑洼洼的陨石坑。你继续向南行进,会经过壮观的伊南娜槽沟和杜木兹槽沟,两条峡谷都向西延伸。

史波尼克高原的北部和西部是冥王星最古老的地形,存在许多撞击坑,这表明在这颗星球的进化历史中,星球表面和大气层的活跃性并不高,未能改变表面构造。

在平原地带行进大约一整天之后,你可能会感到越来越烦躁,很难注意到途中的许多峡谷和陨石坑。但接下来,景色将迅速变换。在大部分旅途中,光线都足够让你至少看清车辆周围的一切。但到了这里,地面变成了深棕色,几乎无法辨认表面的纹理结构。

你已经进入了克苏鲁区,这是一片鲸鱼形状的广阔区域,大部分是平坦的表面,由黑色、柏油状的有机化合物组成。这些物质是冥王星大气雾霾颗粒沉积到表面的结果。太阳的紫外线辐射与冥王星大气中的甲烷和氮相互作用,产生了雾霾颗粒,而在冥王星赤道上方,稳定的气候无法驱散这些颗粒,从而使它们沉积下来。

你的冥王星惊险旅程最终会在维吉尔槽沟停下脚步,这是一条穿过克苏鲁区的大峡谷,一眼望不到尽头。维吉尔槽沟是冥王星上结构最陡峭、风化最少,也是最年轻的峡谷地形之一,其悬崖高度是科罗拉多大峡谷的两倍。你很难看到漆黑的峡谷底部,那里似乎存在冰和氨构成的熔岩物质,有时会从地下储库抽吸至星球表面。你可以将探测车停在东部的峡谷边缘,这里有一条很宽的裂缝,穿过冰冻且充满氮的埃利奥特陨石坑坑壁。

旅程结束

冥王星的表面具有如此丰富的地质学多样性,在一个地方突然出现的某些特征,在别的地方是永远找不到的。这颗矮行星仍有许多科学谜团亟待揭晓,许多问题要等到下一次探测任务才能得到解答。尽管冥王星的环境过于恶劣,并不适宜人类登陆进行勘测,但未来的科学家将通过新的太空探测器揭晓这颗矮行星更多的详细特征。

旅程结束,你将返回太空船,开始为期9年的返程之旅。在一个如此寒冷荒芜的星球,竟然可以存在如此丰富、如此令人难以置信的自然景象。在闭上眼睛,进入长时间睡眠之前,你会看到一颗巨大的灰色星球,那就是冥卫一。科学家曾认为它是冥王星的卫星,但现在看来,它更可能是冥王星的伴星。这两颗矮行星相距19570公里,彼此环绕,而它们绕太阳运行一周需要248年。

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【责任编辑:阿诺】
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