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年1月1日,新视野号宇宙飞船在距阿洛克特(Arrokoth)英里(公里)的范围内快速掠过。阿洛克特是位于海王星轨道外的柯伊伯带的一个36公里宽的天体,此前又被称为UltimaThule,意为天涯海角的意思,代表人类探索过的最远天体。是的,这是太空飞行史上距离最远的行星飞行。Arrokoth距离地球66亿公里,比年7月新视野号巡航经过的冥王星还要远16亿公里。
新视野号发现Arrokoth是来自遥远领域的一个外来物种,Arrokoth表面均匀的颜色和组成特征彰显了它来自柯伊伯带的身份,其实它是由太阳星云中均匀的小物质云形成的,而不是星云中分离部分物质的混合物。去年5月,任务团队在《科学》杂志上发表了一篇研究报告,详细描述了这次飞掠的最初科学回报。探测器的观测结果显示,一个非常明显的红色物体由两个不同的叶瓣组成,因此,Arrokoth看起来就像一个太空雪人。
雪人的形状表明,Arrokoth是由两个独立的物体合并而成的,这种合并发生在很久以前,那时太阳系外的撞击速度还很低。不过新视野号研究小组的成员说,现代柯伊伯带行星的碰撞太过剧烈,不可能产生像阿罗科斯那样叶状结构清晰、完好无损的天体。
因此,Arrokoth是一个原始的身体——一个行星的组成部分,或者说是一个星子,是太阳系早期遗留下来的。研究人员在年5月的研究报告中写道,在远离新生太阳的柯伊伯带,它的两个叶瓣显然是在同一个由尘埃和气体组成的引力坍缩的旋转云团中相遇的。事实证明,最初的解释经受住了时间的考验。
近日,任务团队发表报告分析了比去年撰写研究报告时多10倍的飞掠数据。新的研究在很大程度上证实和扩展了关于Arrokoth的原始结论,并确定了这个遥远物体的起源故事。Arrokoth告诉了我们星子是如何形成的,因此在我们对行星形成的理解上取得了重大进展,这是一项非常决定性的证据。
两个形成的可能性
Arrokoth的“云崩溃”的诞生远非偶然。有一个著名的关于星子形成的竞争理论叫做“层次累积”,它假设行星的积木是随着时间的推移由来自不同地点的物体的高速碰撞而建立起来的。等级积累实际上是一个更古老的概念,它可以追溯到大约70年前,而云崩溃也被称为“层次积累”则是在本世纪初设计出来的。
科学家通过一项模拟表明,这两个叶状星云很可能是由同一块物质云形成的,它们变成了一个共同轨道的双星天体,最后以一种缓慢而非破坏性的方式结合在一起。事实上,模型将碰撞的最大速度设定在每小时15公里左右,而实际速度可能比这要小得多。通过Arrokoth的两个叶瓣的几何排列,科学家进一步肯定了这一假设,这有力地表明这两个叶瓣绕着相同的质心旋转理论。而且通过Arrokoth的观测表明,星子是由崩塌的卵石云形成的。Arrokoth的这些观测为我们提供了一扇窗,让我们了解45亿年前太阳系中的星子是如何形成的。
而且在“卵石堆积”理论中,当最大的星子通过卵石继续生长时,行星就形成了。因此,事实上,Arrokoth是由卵石云形成的,这可能意味着巨型行星的固体核心——木星、土星、天王星和海王星——是由不断积累卵石的大型星子形成的,甚至太阳系的类地行星也可能是由于卵石的堆积而存在的。
新视野号
新视野号于年1月发射升空,这是人类首次近距离观察冥王星。自年发现冥王星以来,冥王星一直保持着神秘感。探测器完成了主要任务,传回了这颗矮行星的图像,显示它是一个极其复杂和多样化的世界。Arrokoth的遭遇是新视野号目前延伸任务的核心,该任务将持续到年。但是探测器很可能会在未来再次飞掠。
“新视野号”保持良好状态,并有足够的燃料,如果找到合适的目标,就可以再次进行对接。今年夏天,任务团队将开始协调一致地搜寻未来可能的飞越目标,使用夏威夷的斯巴鲁(Subaru)望远镜和智利的麦哲伦(Magellan)和双子南(GeminiSouth)望远镜。