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2015年7月14日，新视野号近距离飞掠了冥王星，最近距离只有1万多公里。现在8个月过去了，科学家从新视野号发回的数据里有了哪些惊人发现？ |
新视野号拍摄的冥王星高分辨率照片，其中上部“心形”的史泼尼克平原拥有丰富的氮、一氧化碳和甲烷。
就在一年前，冥王星还是新视野号相机镜头里不起眼的明亮斑点，与1930年克莱德·汤博发现它时没什么两样。
但就在这一周的《科学》杂志上，新视野号团队的科学家们发表了第一套综合性论文，来描述去年7月新视野号近距离飞掠冥王星系统得到的最新探测结果。
来自美国西南研究院(SwRI)、新视野号首席科学家阿兰·斯特恩(Alan Stern)介绍说：“这五篇论文完全改变了以往我们对冥王星的认识，新视野号揭示这颗“前第九大行星”是一个拥有多种地貌、地质活动相当活跃的星球。冥王星表面物质成分令人惊异，且有一个与太阳交互作用复杂的大气层，以及一群有趣的小卫星。”
去年7月14日，在深空飞行9年，旅途长达30亿英里(近50亿公里)的新视野号抵达了它最重要的目标天体--冥王星。新视野号也是迄今从地球出发速度最快的探测器，离开地球时速度达到16.26千米/秒，在发射后9小时就飞过了月球轨道，而阿波罗飞船需要三天。
右下角是冥王星上古老的、布满陨石坑的地形，呈现暗红色是因为上面覆盖有托林(tholins)这种物质。整幅图区域宽420公里，高225公里。
新视野号携带的七项仪器获得了冥王星约50Gb的科学数据，这些数据绝大多数是在飞掠前后九天的时间里获得的。
冥王星的第一张近距离照片显示了其表面拥有一个巨大的“心形”地貌特征，向科学家展示了这颗矮行星的冰封世界。这也是人类首次“涉足”这片遥远的太阳系边缘地带--柯伊伯带，而冥王星正是柯伊伯带里迄今发现的最大的天体，这些天体比之前我们建立模型预测的更有趣，也更令人迷惑。
在这之前，科学家们认为柯伊伯带的天体自形成以来应该变化不大。但新视野号近距离观测冥王星与冥卫一卡戎(Charon)的结果却让科学家不得不重新思考，究竟什么样的地质活动可以在这些遥远的天体上持续这么久。
通过分析冥王星表面物质的成分，科学家们认为今天冥王星复杂多样的地貌，源自亿万年来冥王星表面物质的持续相互作用。这些物质包括易挥发移动的甲烷冰、氮冰与一氧化碳冰，以及在冥王星低温表面较稳定的水冰。
来自洛厄尔天文台的科学家、论文第一作者威尔·格兰迪(Will Grundy)介绍说：“我们注意到表面易挥发冰类物质的分布变化，这说明冥王星有奇妙的挥发-冷凝循环过程。相比较地球上的水循环，冥王星的这个物质循环过程更丰富，至少有三种物质参与，并且这个相互作用过程我们现在还没有弄明白，但是我们肯定它们的相互作用让冥王星整个表面发生了变化。”
新视野号拍摄的雾霾状的冥王星大气层，冥王星大气呈层状分布，照片里大约分20层，并横向延伸数百公里。
科学家们也发现冥王星上空分层的雾霭状大气，并且大气层比预期更冷更稠密，这影响到冥王星的上层大气如何逃逸到宇宙空间，以及如何与太阳风中的带电粒子流相互作用。
在这之前，科学家认为从冥王星大气逃逸损失的物质会非常多，就像彗星挥发的彗尾一样。但实际上，冥王星大气物质逃逸速度并不快，反倒和我们地球大气层很相似。科学家们发现冥王星大气逃逸的气体主要是甲烷，而不是氮气，这是相当令人惊讶的，因为冥王星近表大气有99%的组成是氮气。
科学家也对冥王星的四颗小卫星进行了首次近距离成像分析，这些卫星是在2005年至2012年间发现的。其中冥卫二尼克斯(Nix)和冥卫三许德拉(Hydra)直径约40千米，冥卫四科伯罗司(Kerberos)与冥卫五斯堤克斯(Styx)直径约10千米。科学家发现这些小卫星有异常高且不规律的旋转速度，以及不寻常的极向一致性。这些卫星都有明亮的冰层表面，且颜色与冥王星和冥卫一卡戎很不一样。
有证据证明其中几颗小卫星是由早期更小的碎片合并而成，并且表面地质年龄至少已有40亿年。这两条探测结果支持科学家此前对这些小卫星形成的假设：在冥王星-冥卫一双星系统形成期间，这些小卫星由很多碎片碰撞形成。
目前，科学家已接收到一半新视野号飞掠冥王星所获得数据，这些数据以无线电信号的形式光速传回地球需要五个小时，所有冥王星的科学数据将在2016年底全部发回。
上图为冥王星“心形”的史泼尼克平原局部高清特写，分辨率160米/像素;下图为位于冥卫一赤道上，武尔坎平原附近的地貌，分辨率320米/像素。
以下为新视野号的九大新发现：
01.由表面撞击坑数量计算，冥王星在过去40亿年里一直处于地质活跃状态。此外，冥王星心形区域里光滑的“史泼尼克平原(Sputnik Planum)”没有探测到任何陨石坑，地质年龄非常年轻，不超过1000万年。
02.冥王星最大卫星冥卫一卡戎拥有一个古老的表面。例如，卡戎赤道附近的武尔坎平原(Vulcan Planum)可能是在40亿年前，由大量冰火山的喷发物流动形成的。这些流动的喷发物源自卡戎远古时期的地下海洋，从地壳破裂处喷发出来。
03.冥王星表面物质呈现区域性分布特征：有些区域氮较为丰富，有些甲烷较为丰富，而有些区域水冰分布较为集中，这样的发现已经非常让人惊讶，同时这种分布也为了解冥王星地质历史与气候变化创建了拼图。在外太阳系，冥王星表面的物质变化是前所未有的。
04.冥王星上层大气温度比之前预测的要低很多，这对冥王星大气逃逸速率有重要影响，但为什么冥王星大气层比预想的要冷仍是一个谜。
05.新视野号对冥王星大气中许多重要组成成分(包括分子氮、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷)进行了测量，并首次绘制出高度函数。
06.同样也是首次，冥王星雾霾状大气层一种可能的形成机制被发现。这种机制涉及由浮力波影响的大气中混浊颗粒的浓度，由风吹过冥王星山区形成。
07.在飞掠冥王星前，因为发现了其他小型卫星，引发了对冥王星系统中可能存在冰与岩石碎片的担忧。但是新视野号携带的尘埃计数器在飞掠前五天内，只发现了零星的尘埃粒子，这表明冥王星周围区域实际上不是充满了碎片。
08.新视野号揭示了太阳风和冥王星大气之间的相互作用区域，在向着太阳的一面只有7000公里，不到冥王星半径的6倍，这比之前预期的要小的多。这可能是因为冥王星大气逃逸速率低于此前建模得到的结果，而之前建立的模型源于对冥王星紫外大气掩星的观测数据。
09.冥王星四颗小卫星拥有较高的反照率，大约50%~80%。这与柯伊伯带上其他小天体较低的反照率非常不同，其他小天体反照率只有5%~20%。这说明了这四颗小卫星并不是冥王星从柯伊伯带里俘获的，而是在早期形成整个冥王星卫星系统的过程中，大型撞击产生的物质盘聚合形成。
来源：腾讯太空
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