太陽系形成的秘密？或在冥王星之外被揭開

2020-09-04 天文在線

沒有什麼東西能稱上真正的原始狀態。在我們的星球上，幾乎每一個原子都以某種方式被加工過，或是被人類、太陽、地核，又是其他的東西影響過。然而，在2019年的元旦，新視野號飛掠了太陽系中最原始的天體之一：天涯海角Arrokoth，一顆自數十億年前形成起就從未被打擾過的小行星，距離冥王星還十分遙遠。

（圖解：所拍攝接近真實色彩的小行星486958影像。

圖源：i.kinja-img NASA/JHUAPL/SWRI/Roman Tkachenko）

科學家們發表了三篇論文，深挖了天涯海角Arrokoth的特性，它的地質學特徵以及它的形成過程。他們不僅解釋了在太陽系遠端冰冷的柯伊伯帶天體的實質，還為行星如何形成提供了強有力的普遍證據。

「我們已經在了解行星形成是如何進行的這一進程中取得了一個重大突破。」艾倫·斯特恩，新視野號任務的首席研究員，告訴《吉茲莫多》網誌。

（圖解：由拍攝到的冥王星真實色彩照片，攝於2015年7月。

圖源：NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker）

天文學家馬克·布伊用哈勃望遠鏡於2014年發現了天涯海角Arrokoth，先前稱作MU69。這塊「大石頭」是一個經典柯伊伯帶天體，有在海王星引力之外未被影響的圓形軌道。新視野號的團隊將其設為他們完成冥王星飛掠任務後的下一目標。當新視野號快速掠過這個天體的時候，空間探測器用一套成像儀、等離子體和塵埃探測器以及無線電接收器檢測了它。

哈勃望遠鏡裡Arrokoth最初的圖像只是一個小點。隨著更多關於這個天體形狀的推測，這次近天體探測飛行呈現出一個三萬六千米長的扁平「啞鈴」。它的附近沒有任何的衛星，圓環或者塵埃，不過有斑點和不同亮度的凹坑。今天，研究者們在初步結果的基礎上，利用新視野號發回地球的進一步數據對它的本質進行了深入研究。

根據在《科學》上發表的三篇論文之一，Arrokoth均勻的紅色表面表示它含有甲醇冰和有機材料，但沒有檢測到水。隕石坑和窪地在其相對平滑的表面像是淺色的麻坑（這上面確實有裂縫和山丘），似乎是回到了至少40億年前太陽系最早的時期。不像其他的彗星和小行星，它顯示出受太陽的熱量和巨大能量衝擊後的腐蝕現象，天涯海角的表面似乎是緩慢移動天體之間低能勢相互作用的結果。

這些數據使得物理學家們能夠破解出一個天涯海角如何形成的完整故事。基于波瓣的排列，一團眾多微小的固體粒子云坍塌變為一對共軌巖石。也許這對巖石從和其它粒子在氣雲裡摩擦時緩慢地失去了動量，然後合併變成了最終我們看到的雙葉形狀。不過，沒有證據能夠證明當這兩個葉片碰在一起時是受到一個高速的衝擊力而壓縮成型的。

該天體如此完全地展示了它形成的證據為我們更廣泛地理解天體的形成產生了深遠的影響。三篇論文之一中寫到「了解到了早期太陽系中吸積過程的運行」。換句話說，這個過程也可能是行星形成的過程。

斯特恩告訴《吉茲莫多》網誌：如果從天涯海角收集來的知識可以應用到太陽系的其他天體，那麼就足夠排除其他的行星形成學說，比如層次吸積通過越來越大且隨機的碎片碰撞形成行星（相對在天涯海角的例子中展示的證據：雲層坍塌）。

（圖解：和（距離未依照比例尺）圖源： ）

「這是一個令人興奮的研究，讓科學家們深入探究到了原始的太陽系」，凱特·沃爾克說，亞利桑那大學月球和行星實驗室的助理研究人員，論文中沒有涉及到她。她告訴《吉茲莫多》網誌，她對於天文學家們如何建立一個關於何種天體正在在天涯海角上創造隕石坑的初步模型這件事也感到很激動。

但是天涯海角只是一顆天體。「主要的問題是：我們伸入了一個裝有綠色大理石的包。我們是會得到一塊綠色的大理石還是會得到一個奇怪的替代者呢？」，斯特恩說。總的來說，目前我們還不知道天體天涯海角到底有多典型。

（圖解：新視野號傳送的冥王星和冥衛一彩色照片。（2015年7月11日）

圖源：NASA-JHUAPL-SWRI）

回答這個問題的唯一方法就是去探訪另一個柯伊伯帶天體。而新視野號團隊當下正在尋找他們太空飛行器的下一個探測目標。

FY：心欣

作者：Ryan F. Mandelbaum

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