新視野號到達柯伊伯帶，竟發現一個類似「雙星」的小行星

2020-08-25 宇宙科學室

在與冥王星成功會合後，新視野號宇宙飛船被送往位於柯伊伯帶的一個更小的天體。當它飛過時，宇宙飛船捕獲了一個由兩個截然不同的葉瓣組成的小世界的圖像，科學家們發現這些葉瓣的屬性有點令人困惑，但具體細節還需等待深入研究，因為距離和電力預算的結合意味著將「新視野號」的大部分數據傳回地球是一個緩慢的過程。

隨著高解析度圖像的出現，對這些數據的等待終於結束了。科學家們利用這些圖像，試圖更好地了解現在被稱為阿洛克特(Arrokoth，以波瓦坦語中「天空」的意思命名)的形成和結構。雖然這些數據並不能回答我們關於阿洛克特的所有問題，但它確實給了我們一些關於這種奇怪結構是如何形成的很好的想法。

「接觸雙星」小行星，阿洛克特


「新視野號」是自地球發射以來速度最快的探測器(由於重力的幫助，比其他探測器的速度更快)，而阿洛克特非常小，這意味著探測器必須離得非常近才能拍到更多的細節。這為在飛行過程中收集數據留下了一個狹窄的窗口，但今天公布的文件詳細說明了它有多窄。就在最近一次飛越前兩天，阿洛克特還在新視野號的相機上以單個像素的形式出現。直到大約半天前，它才長到超過10像素。所以絕大多數數據來自一個只有12小時寬的窗口。

新視野號

儘管如此，在那段時間裡，「新視野號」上的照相機捕捉到的圖像探測到了阿洛克特的構成，它們能夠分辨出阿洛克特表面上小至33米寬的特徵。隨後的論文描述了人體的結構，建立了它的歷史模型，並對其化學成分做了一些猜測。

海王星引力影響之外的區域，新視野號發現的小行星其成分與太陽系本身40億年的年齡一致

阿洛克特來自太陽系的柯伊伯帶，特別來自海王星引力影響之外的一個區域，海王星是太陽系最大的固態行星。在這一地區，有足夠的物質形成冰體，但其分布太稀疏，以至於這些冰體看起來仍然很小，沒有足夠頻繁的相互作用形成更大的行星。海王星的影響使柯伊伯帶的一些天體向內分散得更遠，這些天體更有可能與其他天體相撞，太陽的影響也更強。但是目前阿洛克特的軌道已經超出了可能發生的範圍。

柯伊伯帶

如果這是真的，那就意味著該天體很可能由自太陽系形成以來基本沒有變化的物質組成。從各種跡象來看，這是真的。對阿洛克特表面隕石坑密度的評估與太陽系本身40億年的年齡一致。它的表面呈現出柯伊伯帶這一區域其他物體的典型紅色，這表明它的表面沒有明顯的化學變化。

紅色（下圖）似乎來自一種複雜的長鏈碳氫化合物混合物，統稱為多林。它們是由受輻射影響的短分子之間的化學反應產生的。在阿洛克特的例子中，這些較短的分子似乎包括甲醇，一種單碳醇，以及新視野號數據中唯一被明確識別的單一化學物質。甲醇可能是由甲烷和水之間的化學反應形成的，但是在阿洛克特上只有微弱的水存在的跡象，沒有甲烷的明顯特徵。考慮到我們對柯伊伯帶和其他物體的了解，它們有可能存在於地表以下，但這還沒有得到這次飛越的證實。

無論它是由什麼構成的，阿洛克特的密度不是很大，很可能與彗星的密度相似。如果它的密度不到一般彗星的一半，它的旋轉速度就會快到足以使它分裂。如果密度太大，兩個葉瓣合在一起時就會相互擠壓得更厲害。

「雙星」小行星的形成方式還有待研究確認，最大可能是由兩個小型碰撞而形成

需要解釋的事情之一是阿洛克特不尋常的形狀。它似乎是所謂的「接觸雙星」，意思是說它是由兩個物體輕輕碰撞形成的。但在這種情況下，這些物體本身似乎有點模糊，需要解釋它們扁平、細長的形狀。

小行星

飛掠的關鍵結果之一是產生了兩個連續的圖像，從略微不同的角度，允許阿洛克特的立體視圖。該視圖的三維重建顯示，兩個腦葉並不像它們最初呈現的那樣平坦。這種水平的扁平化可以用每個物體的旋轉來解釋，更圓的形狀意味著每個部分的旋轉只需要比當前阿洛克特的旋轉稍高一點就可以創造出合適的平直度。

對可能把兩個獨立的物體撞在一起的碰撞的建模表明，任何速度超過每秒5米的接近都會導致兩個物體的破裂，而不是我們看到的整齊的雙葉結構。這表明這兩個天體一定是靠得很近的地方形成的，是由同一塊坍縮的物質雲形成的。除此之外，不太可能提供這種漸進的速度。

但是，即使是像這兩個物體所經歷的緩慢過程，也需要一些東西來消耗它們最初的動量。因此，研究人員考慮了多種可能的方法。但許多簡單的選擇都行不通。阿洛克特離太陽的距離是地球到太陽距離的40倍，對於光線來說，它離太陽太遠了，所以不會對物體的運動產生明顯的影響。碰撞的頻率還不夠高，不足以損失足夠的動量。

他們留給研究人員的是在太陽系早期最初環繞太陽的氣體。雖然太陽的能量驅散了大部分的氣體，但在兩個星體最初形成的時候，這些氣體就已經存在了，而且，更重要的是，它們環繞太陽的速度會更慢。這將提供一個摩擦的兩個機構，形成了阿洛克特，讓他們慢慢接近足以融合，而不是粉碎其中任何一個在他們第一次接觸的點。

阿洛克特上最大的一個特徵是一個隕石坑，以新地平線控制中心的所在地命名，被稱為「馬裡蘭」。馬裡蘭州位於兩個耳垂中較小的一個，直徑約6公裡，深度至少為半公裡。它的圓形輪廓被一個延伸到火山口的突出物打斷了;它是如何形成的還不清楚。有許多小的窪地看起來像是火山口，但沒有一個直徑超過一公裡。

隕石坑通常意味著像阿洛克特這樣的小天體表面的物質被炸飛了，因此研究人員對它們的殘骸進行了掃描:小衛星或小環，它們是在太陽系其他小天體上發現的。但是沒有任何衛星的跡象，如果有一個光環存在，它就會非常稀疏。

還有更多的細節已經被探索過，但數據的公布也意味著研究其他太陽系過程和柯伊伯帶天體的人們將開始根據我們現在對阿洛克特的了解重新思考他們感興趣的天體。

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