冥王星又起疑團，與天王星衛星高度一致，它到底是如何形成的

2020-09-20 姿勢分子knowledge

在距離我們45億公裡以外的位置，有一顆非常神秘的天體，那就是冥王星。自從1930年發現冥王星到現在，人類只有一個探測器近距離拜訪過這顆神秘的天體，那就是NASA的新地平線號探測器。

直至今日，我們獲得的關於這顆矮行星的信息仍然非常有限，科學家們只能通過這些有限的信息進行分析。而最近的一項研究顯示，冥王星的身份，似乎比我們想像的要更加神秘。科學家發現，冥王星的形成過程竟然和天王星的五顆衛星十分相似！這讓本就十分神秘的冥王星周圍，又新增了一層迷霧。

這一次研究，來自於對天王星探測的數據。雖然距離近得多，但是直到今天，天王星也只迎來過一次人類的訪客，那就是上世紀80年代的旅行者2號探測器。在短暫的飛掠期中，旅行者2號給科學家提供了大量寶貴的信息，此後他們就只能依賴於望遠鏡來對它進行觀測和研究。其中，對於天王星的衛星，科學家們也充滿了興趣。

不過，這些衛星的觀測難度顯然要更大，因為它們比天王星小得多，反射的陽光也少得多。匈牙利Konkoly天文臺的天文學家Gábor Marton指出：「這些衛星的亮度都比天王星低了500-7400倍，並且距離天王星非常近，導致它們經常和明亮的天王星看起來融為一體。只有最亮的天衛三和天衛四，能夠在周圍的強光中露出一點光芒。」

（圖片說明：天王星的五顆大衛星，從左到右依次是天衛五，天衛一，天衛二，天衛三和天衛四）

正是由於較大的體積所帶來的光芒，讓它們和另外三顆衛星顯得更容易被發現。在2009年至2013年期間，歐洲航天局利用赫歇爾空間天文臺意外看到了這五顆衛星。

說是意外，是因為科學家本來只是測試一下天王星等明亮的紅外線源對探測器相機的影響。結果在測試的過程中，他們意外發現了天王星周圍的五個明亮的信號點，並確認了它們的身份就是天王星27顆衛星中最大的那5顆。

這5顆衛星體積從大到小依次是天衛三，天衛四，天衛二，天衛一和天衛五。而根據旅行者2號的近距離觀測，這五顆衛星都呈比較規則的球體形狀，說明它們已經達到了流體靜力平衡，也就是在自身足夠大的質量下形成的球狀結構。

另外值得注意的一點是，天王星的這五大衛星都是由巖石和冰組成的，而且二者的比例幾乎是一比一。當然，對於這些距離太陽十分遙遠的天體來說，這也是很稀鬆平常的一件事。由於獲得的太陽光極少，所以天王星和它的衛星表面溫度一般只有-213到-193攝氏度之間。在這種溫度下，連氮氣都有可能結冰。

除了這些大衛星之外，天王星還有一些不規則形狀的小衛星，也就是沒有達到流體靜力平衡的天體。它們的形狀、尺寸和軌道偏心率都和柯伊伯帶天體非常類似。德國馬克斯·普朗克地外物理研究所的天體物理學家Thomas Müller指出：「這很符合關於不規則衛星起源的推測，通過它們混亂的軌道，可以推測出它們是在後來被天王星所捕獲來的。」

就像木星系一樣，天王星系的衛星也可以分為規則衛星和不規則衛星兩類。不規則衛星的來源基本已經確定，而規則衛星的起源則還有待於科學家的研究。正是憑藉著大約10年前的那一系列偶然的觀測，讓科學家們發現了端倪。

在2010-2012年期間，科學家對天王星進行了觀測。當他們剔除掉圖像中的天王星時，卻發現了一些不同尋常的現象。馬克斯·普朗克天文學研究所的天文學家Örs H. Detre告訴我們說：「我們當時震驚了，圖像中可以清晰地看到四顆衛星，我們甚至觀測到了天衛五，這可是天王星最小、也是最內側的一顆衛星啊！」

通過這次發現，研究團隊認為：即使這些衛星的某一側自轉到夜晚那一面，也可以很好地保存住從太陽那裡獲得的熱量，雖然這個熱量少得可憐。總之，這使得它們在夜裡降溫的幅度非常小。

（圖片說明：本次研究拍攝的天王星系紅外照片）

這樣的冷卻曲線，他們也在其他天體上看見過，那就是位於柯伊伯帶的冥王星和妊神星。有趣的是，這兩顆天體和天王星的五大衛星一樣，也是由水和巖石構成的。即便巖石和冰的具體成分仍然有待進一步確認，但基本可以得出結論：五大衛星和這兩顆柯伊伯帶天體擁有著類似的形成過程。

多年以來，讓科學家一直感到比較困惑的，就是這些巖石的冰塊是怎麼組合在一起的。如今的這一項發現，或許可以給出一些借鑑。雖然我們不能就這麼說冥王星和天王星五大衛星是同一個來源，但是它們或許在不同的位置有著類似的演化機制。不過，想要真正搞清楚這個問題，還需要探測器近距離去尋找答案。

最近一段時間裡，NASA始終在熱烈討論下一個10年要執行哪些重大的宇宙探索任務，而向天王星或者海王星發射探測器是比較熱門的一個。對於這兩顆冰巨星來說，我們平均每10年才能迎來一次探測窗口期，所以這樣的機會彌足珍貴。

但是另一方面，金星、木衛二等天體也同樣極具誘惑力，讓NASA的科學家們欲罷不能。可是，他們能拿到的經費是有限的，雖然這個數字足夠驚人，在宇宙探索方面卻顯得杯水車薪。尤其最近金星有可能存在生命的消息一經曝出，更是讓天王星或海王星的探索任務面臨挑戰。

最終的決定權，還是在NASA的手中。那麼，你認為/希望他們最終決定探索哪顆天體呢？

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  • 冥王星到底有多「可怕」？被踢出行星行列，可一點也不冤
    太陽系內其他行星的軌道是接近圓形的而且靠近黃道面，但冥王星的軌道是高度偏心的橢圓軌道，而且與黃道平面的夾角大約為17°。冥王星已知的衛星有五顆，分別是冥衛一、二、三、四、五。雖然冥王星的軌道是橢圓，但它的衛星軌道都是圓形且都在冥王星的赤道平面內。
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    兩個天體間2:3的共振是高度穩固的，這種模式已經保持了上百萬年。上次這個循環發生在1979年到1999年，當時海王星比冥王星離太陽更遠。冥王星在這個循環中1989年的9月5日到達近日點-也就是他離太陽最近的點。從1999年開始冥王星回到了海王星以外的位置，這種情況要持續228年也就是說直到2227年。
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    如果把其他足以導致天王星傾斜的因素考慮在內的話，旋轉周期相似的概率將大大降低。　　天王星的衛星也是一個問題。因外來影響而產生的突然傾斜很有可能擾亂天王星的行星系統，並使其失去平衡。然而這個冰凍星球的行星們在相對大小和間距上與伽利略衛星相似。　　那些衛星也布滿冰層。足以使行星傾斜的衝擊力會產生足夠的熱量，使得衛星上的冰層蒸發殆盡，讓衛星表層的絕大部分被巖石覆蓋。
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    巧的是，在237年前的今天，即1781年3月13日，赫歇爾發現了天王星。現在，就讓我們來了解海王星、天王星和冥王星這三顆星是怎樣發現的！一百多年以前，人們一直認為太陽系裡只有水星、金星、地球、火星、木星和土星6個行星。直到1781年3月13日，人們才從天文望遠鏡裡找到了一個太陽系的新成員。這就是天王星。
  • 冥王星到底有多可怕?它為什麼會被科學家從太陽系行星名單中除名
    從太陽系內側向外依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。我們按照我們中國的傳統五行文化給太陽系中5顆肉眼可見的行星進行了命名。這就是水星、金星、火星、木星和土星。剩下的天王星、海王星和天王星都是在望遠鏡發明之後才發現的。這些都是西方國家發現的。因此它們的名字都是用西方的命名習慣命名的。
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  • 冥王星做錯了什麼?憑什麼把它踢出九大行星
    得到的回答肯定是一致的：太陽系內有八大行星，分別是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。而對於冥王星來說，前兩條它是符合的，但第三條就出了問題。但大家要注意了，雖然冥王星很顯然不符合行星定義，但這個行星定義是什麼時候提出的呢？沒錯，就是2006年提出的，說的直白些，就是為了把冥王星拉出行星序列才提出的行星新定義（或者說為太陽系內的天體做一個清晰的分類）。但冥王星到底做錯了什麼？以至於科學家如此「不擇手段」的想要趕走它？