簡介
新視野號飛船(NewHorizonSpacecraft,也譯作新地平線號飛船)於2006年1月19日在美國佛羅里達州卡納維拉爾角甘迺迪航天中心發射升空,預計2015年7月飛近冥王星探訪,接著對柯伊伯帶天體KBO-KuiperBeltObject)進行歷時五年的探訪。由於這些天體離地球很遙遠,即使要發現它們都很困難,因此至今對它們仍不很了解。新視野號飛船遠航開拓太空探測的新前沿,將揭示太陽系深空天體的秘密,有助於了解太陽系的形成和演化。
冥王星及其衛星
1846年,法國青年天文學家勒威耶(U.J.J.LeVerrier)由天王星所受的引力攝動推算出未知的第八顆行星,隨後,伽勒(J.G.Galle)在所預報的位置附近找到了它,命名為海王星。這件‘筆尖上的發現’典範激勵了一些人用類似方法推算和尋找第九顆行星。1930年2月18日,美國天文學家湯博(C.Tombaugh)從拍攝的大量星像中終於發現了它,並把它命名為冥王星。實際上,冥王星的質量很小,不足以對天王星和海王星造成原來估計的攝動,因此,冥王星的發現可能是巧合。
冥王星在較扁的橢圓軌道上繞太陽公轉,其軌道半長徑為39.545天文單位(1天文單位=1.5億公里),偏心率為0.249。它最近一次過近日點是在1989年9月5日,在此前後期間(即1979年1月21日—1999年3月14日),它離太陽的距離比海王星離太陽還近。從其軌道投影於黃道面的圖上看,冥王星與海王星的軌道是交叉的,因而似有碰撞的疑慮,但實際上,冥王星軌道面對黃道面的傾角為17.14°,它們的軌道就像立交橋的上下道路那樣,其最近距離也有2.6天文單位。冥王星的公轉周期為248年,自轉軸對黃道面傾角為28°,即大致呈“側向自轉”,自轉周期為6.3872日。
1978年6月22日,美國天文學家克里斯蒂(J.Christy)發現,冥王星的像上有個突出部分,經分析認為那是冥王星的衛星,後經查找以前的底片確認,並經觀測證實。可惜,以前冥王星像的突出部分被作為底片污點而忽略了,否則它早就被發現了。這顆衛星稱為冥衛一,同時又以神話中擺渡冥河的船工名字卡戎(Charon)命名。
在冥衛一繞冥王星的軌道運動中,從地球上有時可觀測到冥衛一從冥王星前面經過(稱為冥衛一‘凌’冥王星)或從背後經過(稱為冥王星‘掩’或‘食’冥衛一)。有時它們也‘掩’恆星。這時,通過觀測它們的亮度變化,可以推算它們的大小、質量及表面性質,尤其是哈勃太空望遠鏡,由於它不受地球大氣擾動,因此,可以分辨出冥王星和冥衛一的表面。
冥王星的直徑為2360±50公里,質量僅約為地球質量的千分之二。它的平均密度約2克/厘米3,說明它由冰和岩石物質混合物組成。它既不同於地球這樣岩體的類地行星,也不同於木星那樣的氣體巨行星,而是另類的冰體矮行星(icedwarfplanet)。它的內部有岩石核和水冰幔,表面是氮、一氧化碳、甲烷和水凍的冰殼。外太陽系其他行星的亮、暗區對比不顯著,而冥王星表面的亮區和暗區對比顯著,因此,冥王星上可能還有未發現的物質。它的表面重力只有地球表面重力的6%,表面溫度變化範圍為47~60開。表面的部分冰升華為隨季節變化的稀疏而複雜的大氣,表面氣壓僅為約1帕,主要成分是氮,還有少量甲烷、一氧化碳和某些較重的碳氫化合物。高層大氣中有相當數量的自由氫。
冥衛一在半徑為19636公里的圓軌道上繞冥王星轉動,轉動周期(6.3872日)與冥王星的自轉周期相同,總是同一面朝向冥王星,因而它是冥王星的“同步衛星”。冥衛一的直徑約為1200公里,與冥王星大小相當,這是其他行星-衛星系中所未見的,可謂孿生的“雙行星”。冥衛一的平均密度約2克/厘米3,可能是一個混有岩石物質的冰球。它的表面反照率(0.32)比冥王星的(約0.55)小,表面有水冰,還可能有氨化的水合物。目前還不知道它是否有大氣層。
2005年10月31日,國際天文學聯合會快報宣布:用哈勃太空望遠鏡新發現了冥王星的兩顆小衛星,臨時命名為S/2005P1和S/2005P2,待國際天文學聯合會給予正式命名。加上冥衛一,冥王星的已知衛星已達三顆。
實際上,在2005年5月15日,哈勃太空望遠鏡的高級巡天攝像機(AdvancedCameraforSurveys,ACS)就拍攝到了冥王星和冥衛一旁的兩顆疑似衛星的暗星,它們的亮度約為冥王星的1/5000。三天后的5月18日,ACS再次拍攝到這兩顆與冥王星相伴的星,但它們的位置繞冥王星轉動了。經過圖像數據分析,確定這兩顆星分別在半徑49000公里和64000公里的圓形軌道上繞冥王星轉動,繞轉周期分別為25.5日和38.2日。估計S/2005P1的直徑約為50公里,而S/2005P2略小些。繼續追蹤觀測確認,它們是冥王星的兩顆衛星,而且查找到它們在2002年7月14日底片上也處於相應位置。
確切地說,正如地球和月球都繞它們的公共質心轉動一樣,冥王星、冥衛一、S/2005P1和S/2005P2也繞它們的公共質心轉動,而公共質心在橢圓軌道上繞太陽公轉。此外,仔細搜尋了冥王星可能存在衛星的約200萬公里的“引力範圍”,沒有發現其他潛在的直徑大於28公里的衛星。