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「天空」的起源，未知的探索，下一場邂逅在何方？
圖解：「天空」，圖源：sohu
新的結果或將結束長期以來的爭論
「天空」表面均勻的顏色和統一的顏色告訴我們柯伊伯帶天體是由太陽星雲中一小塊均勻的物質雲形成，而不是來自星雲分離部分中的混雜物。前者支持了「天空」形成於太陽星雲中星雲局部坍塌的觀點。
（圖像來源：美國宇航局，約翰霍普金斯大學應用物理實驗室，西南研究所，羅馬·特卡琴科）
圖解：太陽星雲，圖源：sougou
美國航天局的一個探測器在遙遠的太陽系外與一個小天體的史詩般邂逅，告訴了我們許多行星是如何誕生的。
2019年1月1日，「新視野號」太空飛行器在距「天空」2200英裡(3540公裡)的範圍內快速掠過。「天空」是位於海王星軌道外的冰冷天體環形物-柯伊伯帶的一個22英裡寬(36公裡)的天體。
圖解：「新視野」號，圖源：sougou
圖解：柯伊伯帶，圖源：sougou
這是航天歷史上最遙遠的行星飛越，「天空」距離地球41億英裡(66億公裡)，比2015年7月「新視野號」巡航經過的冥王星還要遠10億英裡(16億公裡)。
「新視野」號發現「天空」是這個遙遠領域的異國僑民，去年5月，任務小組在《科學》雜誌上發表了一篇研究報告，詳細描述了這次飛掠的最初科學反饋。探測器的觀測結果顯示，一個非常明顯的紅色物體由兩個不同的裂片組成，兩個裂片都令人驚訝的扁平。因此，儘管被「打」得遍體鱗傷，「天空」看起來就像一個太空雪人。
雪人的形狀表明，「天空」是由兩個獨立的物體合併而成的，這種合併發生在很久以前，那時太陽系外的撞擊速度還很低。(「新視野號」研究小組的成員說，現代柯伊伯帶的碰撞太過劇烈，不可能產生像「天空」那樣清晰、無損的裂片天體。)
因此，「天空」是太陽系早起遺留下來的原始物體，它可以說是行星構造塊或者說是星子。研究人員在2019年5月的研究報告中寫道，它的兩瓣裂片很明顯都來自距離新生太陽較遠的柯伊伯帶中的由同一個由塵埃和氣體組成的引力坍縮的旋轉雲團。
事實證明，最初的解釋經受住了時間的考驗。
任務團隊在《科學》雜誌的網絡版上發表了三篇「天空」的新論文，報告了比在去年研究報告撰寫時手頭上數據的數量多10倍的飛行數據分析。(「新視野」號需要一段時間才能將大數據集發送回來。)新的研究在很大程度上證實和擴展了關於「天空」的原始結論，並確定了這個遙遠物體的起源故事。
「『天空』告訴了我們星子是如何形成的，因此在我們對行星形成的理解上取得了重大進展，」「新視野」號的首席研究員艾倫·斯特恩告訴空間網站。「這是非常關鍵的。」
兩種形成可能性
「天空」的「雲坍縮」的誕生遠非偶然。有一個著名的關於星子形成的競爭理論叫做「層次累積」，它假設行星的構造塊是隨著時間的推移由來自不同地點的物體的高速碰撞而建立起來的。
斯特恩說，等級積累實際上是一個更古老的概念，它可以追溯到大約70年前，而雲坍縮(也被稱為「卵石積累」)則是在本世紀初設計出來的。
在過去的二十年裡，這兩種理論的支持者之間一直存在著相當多的爭論。但斯特恩說，這三篇新論文令人信服地展示了「天空」是如何誕生的。斯特恩就職於科羅拉多州博爾德市的西南研究所。
「有了『天空』，就有六行證據都指向雲的坍縮，你不能用等級的增加來解釋它們，」他說。
也許最有力的證據來自物體的形狀。正如上面所討論的，兩個裂片相對完整的性質意味著非常溫和的碰撞，而不是高速的破壞。
在一篇新發表的論文中，聖路易斯華盛頓大學的威廉麥金農領導的研究人員對很久以前的合併進行了詳細的建模。這些模擬表明，這兩個裂片很可能是由同一塊物質雲形成的，它們變成了一個共同軌道的雙星天體，最後以一種緩慢而非破壞性的方式結合在一起。事實上，模型將碰撞的最大速度設定在每小時9英裡(每小時15公裡)左右，而實際速度可能比這要小得多。
科學家們寫道，「天空」的兩個裂片的幾何排列進一步支持了這一假設，這有力地表明了當它們是分離的、自由飛行的物體時，這兩個裂片繞著相同的質心旋轉。
這段簡短的動畫在兩個「新視野」號宇宙飛船的「天空」視圖之間移動，「天空」是宇宙飛船2019年在柯伊伯帶的飛行目標。3D效果來自於從不同視角拍攝的圖像的配對或組合，創造出一種「雙目」立體效果，就像我們眼睛的分離使我們能夠看到三維。來自這些圖像的3D信息為科學家提供了關於物體形狀和結構的關鍵信息，以及隨後的起源。
由西南研究所的約翰·斯賓塞領導的另一項新研究，深入研究了「天空」的地質和物理學，也指出了雲坍縮的起源。例如，「天空」隕石坑的密度表明該物體是古老的，其表面至少有40億年的歷史。而且，像麥金農和他的團隊一樣，斯賓塞等人發現了兩個裂片的緊密排列，它們的極點和赤道在幾何上是同步的。(除其他有趣的發現外，他們還確定這些裂片並不像最初認為的那麼扁平。)
在第三篇論文中，洛厄爾天文臺和北亞利桑那大學的威爾·格倫迪和他的同事調查了「天空」的成分。他們發現，這個物體（之前官方稱為2014年MU69，非官方稱為「天涯海角」）非常冷，呈極度紅色，表面大部分是均質的甲醇冰和含碳有機材料。研究人員寫道，這些複雜的有機物可能是物體紅色的原因。（新視野沒有發現任何水冰，但這種物質可能仍在「天空」上，由於潛伏在視線之外。）
圖解：2014年「新視野」號拍攝的MU69，圖源：planetary
任務小組成員說，這一整體情況也與雲坍縮的誕生相一致。例如，兩個裂片的成分相似，表明它們是由相同的起始物質形成的。
生於星雲
斯特恩和他的新視野團隊成員並不是唯一發現所有這些證據都令人信服的人。
瑞典隆德大學的天文學教授安德斯·約翰森通過電子郵件告訴空間網站：「對我來說，『天空』的觀測表明，星子是由崩塌的卵石雲形成的。」
約翰森補充說：「一開始，將小石子聚集成雲的機制被稱為流的不穩定性。」約翰森並沒有參與這三項新研究。「看到『天空』與我們在計算機模擬流的不穩定性時形成的星子是多麼的相似，真是令人驚訝。所以，我想說，『天空』的這些觀測為我們提供了一個讓我們了解45億年前太陽系中的星子是如何形成的窗口。」
據斯特恩說，這扇窗戶可以讓更多的事實被發現。他引用了從20世紀40年代到60年代中期關於宇宙起源的激烈爭論作為對比。斯特恩說，一些研究人員支持「穩態」說，另一些人支持「恆常創造」模型，第三批人支持大爆炸理論。
「他們一直在爭論，沒有人知道誰是對的。然後，彭齊亞斯和威爾遜在1964年偶然發現了宇宙微波背景，並解決了這個難題，」他說。「三個理論中的兩個都是錯的，大爆炸從此成為範式。這在行星科學中也是一樣的。」
約翰森也看到了新公布的結果的延伸，不僅僅只是「天空」的誕生。
他說：「在『卵石堆積』理論中，當最大的星子通過卵石繼續生長時，行星就形成了。」因此，事實上，「天空」是由卵石雲形成的，這可能意味著巨型行星的固體核心——木星、土星、天王星和海王星——是由不斷積累卵石的大型星子形成的。甚至太陽系的類地行星也可能是由於卵石的堆積而存在的。」
對於這種更廣泛應用的討論，有一個值得注意的警告：「天空」必須代表大多數甚至所有的星象，而不是一些絕無僅有的非典型。但這一條件很可能得到滿足。斯特恩說，畢竟，「天空」在大小、顏色和反射率方面與其他柯伊伯帶天體相似。新視野號隨機抽取非典型宇宙天體的可能性很小。
依然在向前
「新視野」號於2006年1月發射升空，讓人類第一次近距離觀察冥王星，自1930年發現冥王星以來一直神秘莫測。探測器完成了主要任務，傳回了這顆矮行星的圖像，顯示它是一個極其複雜和多樣化的世界。
圖解：冥王星，圖源：sougou
「新視野」號與「天空」的邂逅是目前延伸任務的核心，該任務將持續到2021年。但在未來，探測器很可能再次進行其它天體的近點探測。
斯特恩說，「新視野」號保持著良好的狀態，如果找到了合適的目標（美國宇航局批准再次延長任務），它有足夠的燃料進行下一場邂逅。而且，今年夏天，任務小組將使用夏威夷的斯巴魯望遠鏡和智利的麥哲倫和雙子座南方望遠鏡，開始協同搜尋未來可能近點探測的目標。
斯特恩強調，不能保證這次搜尋會成功。
「我們花了四年時間才找到『天空』，所以我不會做出任何承諾，」他說。「但是如果你不揮棒，你就不能擊球。」
作者: Mike Wall
FY: 小羊
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