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【光明日报】“新视野号”首探冥王星
郑永春
2015年08月06日人类有史以来第一次如此近距离观测冥王星，或将改变对太阳系的认识
美国宇航局2015年7月12日提供的照片显示的是“新视野号”探测器发来的冥王星迄今为止最清晰的图片。
美国宇航局2015年7月提供的“新视野号”探测器与冥王星及其卫星“会面”的设想图。
北京时间2015年7月14日19点49分，这是一个注定要载入天文学史册的历史时刻——美国国家航空航天局（nasa）发射的“新视野号”飞船，经过9年的行星际旅行，首次近距离飞越冥王星。这是人类有史以来第一次如此近距离地观测冥王星。不仅如此，“新视野号”还将考察太阳系里面的新大陆——柯伊柏带。中科院国家天文台月球与深空探测研究部、中国科学院月球与深空探测重点实验室副研究员郑永春将这次探测称为“太阳系的考古发掘之旅”，他说：“新的发现或许将破解太阳系诞生之初的奥秘，让我们重新认识太阳系。”
“新视野号”的旅程？
“新视野号”2006年1月在美国发射升空，它的主要任务是探测冥王星及其最大的卫星卡戎，还要探测位于柯伊柏带的小天体群，设计寿命为15年左右。
郑永春介绍，太阳系包含三个主要区域，一区为内太阳系，包括水星、金星、地球和火星，称为类地行星，均为岩石质天体；二区为外太阳系，包括木星、土星、天王星和海王星，称为类木行星，均为气液态巨行星。一区和二区之间以距离太阳2.3～3.3天文单位（1天文单位为日地平均距离，约等于1.5亿千米）的小行星带为界。三区为海王星以远，包括距离太阳约30～50天文单位的柯伊柏带。在柯伊柏带之外，距离太阳5万～10万天文单位还有一片由千亿颗冰冷天体组成的奥尔特云。
7月14日，“新视野号”来到旅途中最接近冥王星的位置——最近距离为9600千米。它与卡戎的最近距离为2.7万千米，观测持续时间约半小时。之后，“新视野号”将逐渐远离冥王星，继续向离地球更远的太阳系空间飞行。在飞离冥王星和卡戎时，“新视野号”还将调转镜头回望冥王星，利用太阳照射角很低时表面地形明暗分明的优势，观察冥王星和卡戎表面是否平坦；观察冥王星是否拥有类似彗星那样的“尾巴”；冥王星是否像木星、土星等巨行星那样拥有环带；冥王星是否还有未被发现的卫星。
近距离飞越冥王星之后，2017年至2020年，“新视野号”将抵达柯伊柏带其他天体，这一探测阶段可能持续5至10年。
最近距离观测冥王星？
“新视野号”飞船飞越冥王星将是有史以来人类最接近冥王星的探测任务。郑永春说：“探测器利用可见光和近红外相机拍摄最高分辨率为60米、迄今为止最清晰的冥王星和卡戎照片。图像质量远远超过哈勃空间望远镜拍摄的冥王星。如果幸运的话，‘新视野号’有望拍摄到冥王星上的云层或喷发的冰火山。虽然科学家推测冥王星表面可能存在这些现象，却从未被证实过。”
好事多磨，我们并不能马上看到“新视野号”获得的这些信息。郑永春介绍，当近距离飞过冥王星时，“新视野号”采集的数据量异常庞大，而“网速”太慢，探测数据传给地球的下行速率仅为1.68kb每秒，这些探测数据根本来不及向地球回传。因此，这些探测数据将暂时存储在飞船携带的硬盘上，在之后的1年多时间里陆续发送回地球。
虽然冥王星被“开除”出太阳系的行星队伍，但这并不影响冥王星探测的重要性。“冥王星及其卫星作为行星胚胎，对研究行星的形成具有重要价值。”郑永春说，“同时，冥王星虽然被降级为矮行星，但由于天文学家在柯依伯带发现了大量小天体，冥王星作为柯依伯带已知的最大天体，幸运地成了柯依柏带中数千颗冰冻小天体的‘领头羊’。这些冰封在太阳系冷库中的冰冻天体含有大量水，不同于常见的八大行星和小行星，‘新视野号’的发现或将直接改变我们对太阳系的已有认识。”
深入“柯伊柏带”
探测完冥王星，“新视野号”将继续探测柯伊柏带的其他天体。郑永春介绍，柯伊柏带是科学家们在1992年才确认发现的太阳系“新大陆”，这些天体自太阳系形成之初已存在，是太阳系各大行星形成后的残渣，记录着太阳系最初形成时的历史，对这些天体的深入探测将帮助我们理解太阳系和地球生命的起源。
正如“新视野号”首席科学家艾伦 斯特恩指出的那样：“太阳系中的这一区域存在诸多谜团。探索冥王星和柯伊柏带就像是在太阳系新大陆进行的考古发掘工作。通过考察可以窥探到太阳系行星形成的最初状态。”
柯伊柏带的天体主要包括冰冻的小行星、彗星和矮行星。郑永春介绍，彗星主要由甲烷、氨和水等冰冻物质组成，也有石块和尘埃。柯伊柏带是短周期彗星的老家，著名的哈雷彗星就产于该带。柯伊柏带的小天体主要由冰块、岩石和金属组成，其成分可能不同于小行星带中的小行星。据推测，太阳系中有些小行星可能是彗星上的挥发物逃逸后形成的。矮行星是直径上千公里、呈球体的行星，由于没有足够多的小天体供其碰撞、吸积，成为一颗长不大的侏儒行星。除此之外，一些巨行星的卫星，如海王星的卫星海卫一、土星的卫星土卫九，最早可能也起源于柯伊柏带，后由于引力摄动才来到巨行星附近。郑永春说：“可以说，柯伊柏带的天体是太阳系演化的遗迹，记录着太阳系形成之初的信息。”
（原载于《光明日报》 2015-07-15？06版）