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各位老師： 大家好！ 這里是格致教育工作坊,，歡迎大家穿越時(shí)空,，來享受一碟知識的小菜，讓我們一起天天學(xué)習(xí),，好好向上,！ 我們今天繼續(xù)來講冥王星。2006年,，天文學(xué)界發(fā)生了一件讓世人震驚的事件——代表人類天文學(xué)認(rèn)識水平的2500多名科學(xué)家,，聚會捷克斯洛伐克的布拉格，以爭吵數(shù)天的方式,，慎重投票做出決定,，將冥王星逐出太陽系大行星之列，太陽系的九大行星頓時(shí)變成了八大行星,。 冥王星被“開除”出九大行星,，被劃歸為“矮行星”了，這件事,，使無數(shù)眾生將思索的目光投向浩渺天宇,，此時(shí)，不知有沒有人發(fā)現(xiàn)：上帝笑了,。 冥王星原就是距離地球最遠(yuǎn)的行星,，因?yàn)檫h(yuǎn)了才琢磨不透，它在太陽系的行星當(dāng)中,，混了70多年,。太陽系九大行星，早成了凡人皆知的常識,。其實(shí),，30年前就有人發(fā)現(xiàn)，冥王星它的質(zhì)量比月球還小,，它的軌道也很怪,。尤其是隨著谷神星——卡戎和2003UB313（鬩神星）等新天體的陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，冥王星的行星地位受到了挑戰(zhàn),。當(dāng)時(shí),，天文學(xué)家面臨兩個(gè)選擇：要么修改行星定義，將這些形同冥王星的新天體,，都納入行星行列,，那就該叫十三大行星；要么堅(jiān)持原有的行星定義,，根據(jù)新掌握的數(shù)據(jù),，將冥王星逐出現(xiàn)有的行星行列，那就該叫八大行星,。這次,，國際天文學(xué)聯(lián)合會否決了前一方案。所有的教科書瞬間都出現(xiàn)了一個(gè)需要訂正的錯(cuò)誤,，“九大行星”要改稱“八大行星”,。時(shí)至今日，這件事在學(xué)術(shù)界仍有爭議,，有的科學(xué)家認(rèn)為,，應(yīng)該將其開除，有的則反對,，各執(zhí)一詞,。 從望天數(shù)星開始，人類就開始了研究宇宙的歷史,。折騰到現(xiàn)在,，人類也只登了登月球——地球的衛(wèi)星；碰了碰火星——與地球毗鄰的行星,。瞅了瞅冥王星,，這顆離地球最遠(yuǎn)的行星，瞅了70多年,，才瞅出它不像行星,。于是，人類就有些興奮,，為自己的這點(diǎn)發(fā)現(xiàn)而興奮,。如果換個(gè)角度想想，就這八九顆太陽系的行星,，就讓人類折騰了70多年,。除了行星，太陽系還有許多復(fù)雜的天體,。要是走出太陽系,，走向太陽系所屬的銀河系，那又會怎樣呢,？據(jù)說銀河系擁有2000億顆星星,，從這頭到那頭，最長的距離是10萬光年,。再走出銀河系,，想想整整宇宙吧。據(jù)說宇宙有10萬個(gè)類似銀河系的星系……若真有俯瞰萬物的上帝，看見人類為瞅出了冥王星不像行星而興奮不已的時(shí)候,，恐怕真是會掩口竊笑的,。 但是上帝有笑的權(quán)利，并不影響人類有認(rèn)真思考的權(quán)利,。 現(xiàn)在的課堂上講到行星,，老師肯定會告訴學(xué)生，“九大行星”錯(cuò)了,，改叫“八大行星”了,。要知道，“星星還是那顆星星,，月亮還是那顆月亮”,，人類改變的不是星星，而是對星星的認(rèn)識,，是認(rèn)識星星的方法,，這才是人類真正有理由驕傲的地方。 還算幸運(yùn),，冥王星的發(fā)現(xiàn)者湯博沒看到這一天,。這個(gè)1930年發(fā)現(xiàn)太陽系第九顆行星的堪薩斯農(nóng)家男孩在1997年1月離開人世，享年90歲,。不過,，2006年1月，湯博又一次“離開”這個(gè)世界：“新視野”號太空探測器把他的骨灰送入太空,。但是,，就在2015年“新視野”號穿過小行星帶與冥王星相會的時(shí)侯，地球上的一群天文學(xué)家卻宣布,，它的目的地現(xiàn)在屬于另一類天體：矮行星,。湯博93歲的妻子帕特里·夏說，若湯博生前就知道,，他是能夠理解這個(gè)決定,。但是，就她自己而言則有點(diǎn)失望,。她對《亞利桑那明星日報(bào)》記者說：“我并沒有覺得冥王星被降級,，反而覺得自己被降級了。她說,，我本來是某顆行星的發(fā)現(xiàn)者的妻子,，現(xiàn)在卻成了某顆矮行星發(fā)現(xiàn)者的妻子……” 不管人類對冥王星的定義如何改變——從當(dāng)初發(fā)現(xiàn)它和現(xiàn)在否定它，冥王星始終默默無聞,，始終都沿著自己的那條軌道默默地行進(jìn),。從人類發(fā)現(xiàn)它到現(xiàn)在,，它才走過軌道的五分之一，而它始終是客觀存在的,。 在“新視野”號抵達(dá)冥王星之前,，人類對冥王星的認(rèn)知非常有限。因?yàn)橼ね跣请x我們太遠(yuǎn)了,，到地球的距離要比木星到地球的距離還遠(yuǎn)8倍，而且冥王星的體積又非常小,，它比月球還小,，視面積比木星要小4900倍。所以,，即便是在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡這么一個(gè)強(qiáng)大的觀測能力下,，冥王星也不過就是一個(gè)小小的圓盤，除了表面上似乎有一些大規(guī)模的斑塊外,，幾乎看不到任何細(xì)節(jié),。此外，我們還知道冥王星有5顆衛(wèi)星,，還有一些稀薄的大氣,，表面是紅色的，含有固態(tài)的甲烷,、氮和一氧化碳,。還有證據(jù)表明它有一個(gè)極區(qū)覆蓋著冰蓋，當(dāng)然不是水冰,，而是氮冰,。對冥王星的認(rèn)知，在“新視野”號抵達(dá)之前,，基本上也就是這些了,。冥王星期待著人類對它的造訪，新視野號對冥王星的成功拜訪,，大大增加了人類對冥王星的了解,，其中有相當(dāng)多的新發(fā)現(xiàn)是令人驚喜的，也是意想不到的,。 行星科學(xué)家對冥王星的表面是否存在著崎嶇的地貌已經(jīng)爭論了數(shù)年,。有一些科學(xué)家認(rèn)為，冥王星的表面不可能存在太大的起伏,，因?yàn)榈执嗳?，很容易在自身重力下坍塌，因此,，厚厚的一層氮冰讓冥王星不可能形成任何高海拔的地貌,。新視野號能不能像我們的眼睛一樣,，從兩個(gè)不同的角度觀測地形，是不是可以測量山頂?shù)雀吆０螀^(qū)域與低海拔地貌的“視差”或者相對運(yùn)動(dòng)呢,？當(dāng)新視野號抵達(dá)冥王星時(shí),，最初獲取到的一些高清圖像就表明，這顆行星表面的山脈高度可達(dá)驚人的4500米,，說明冥王星表面的氮冰或許只是一層薄薄的殼,。 進(jìn)一步的數(shù)據(jù)顯示，冥王星的地貌多樣性令人驚嘆,。有大片的冰川,、綿延幾百公里的斷層系統(tǒng)和巨型冰塊碎裂產(chǎn)生的雜亂多山地貌，還有被消退的甲烷冰所切削出來的懸崖,。在一些山上,，還有甲烷構(gòu)成的雪頂。另外,，還發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)直徑1.6 – 10 公里的深坑,，估計(jì)是赤道平原處的氮冰升華形成的。 有一個(gè)非常重要的發(fā)現(xiàn)是在冥王星表面有一塊巨大的冰川,，當(dāng)然也是氮冰冰川,，它被命名為斯普特尼克平原，為了紀(jì)念人類首次太空任務(wù)的斯普特尼克號,。這塊平原的面積達(dá)到了80萬平方公里,，相當(dāng)于8個(gè)江蘇省那么大?！靶乱曇啊碧栠€觀測到,，周圍的山脈會通過冰川或者雪崩為它補(bǔ)充冰。 按照傳統(tǒng)的觀點(diǎn),，冥王星這么小的天體應(yīng)該很早就冷卻了,，不應(yīng)該有什么地質(zhì)活動(dòng)。但是觀測證據(jù)卻表明,，這種觀點(diǎn)完全錯(cuò)了,。有兩個(gè)發(fā)現(xiàn)證明了冥王星存在活躍的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)。 第一個(gè)證據(jù)是,，在斯普特尼克平原上有冰在流動(dòng),，而且有紋路，這說明在平原下面有熱源,，產(chǎn)生了活躍的地質(zhì)活動(dòng),。 第二個(gè)證據(jù)是，冥王星表面的撞擊坑分布極不均勻,，有40多億年歷史,，飽受摧殘的古老表面,，也有1 – 10 億歲的中年表面，還有幾乎沒有任何撞擊坑的大平原,，年齡不會超過3000 萬年,，甚至有可能年輕得多。這樣大的地表年齡跨度是科學(xué)家們始料未及的,，這充分證明冥王星有活躍的地質(zhì)運(yùn)動(dòng),。但是，這些地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的能量來源是什么呢,？這就是新視野號留給我們的謎題了,。 通過分析新視野號發(fā)回的照片，冥王星又留給了我們另一個(gè)謎題,。 根據(jù)可見光 - 紅外成像光譜儀的探測數(shù)據(jù)，在冥王星上還發(fā)現(xiàn)了水冰,。發(fā)現(xiàn)水冰這個(gè)倒不算是稀奇,，像冥王星這樣的冰凍星球，有水冰是很正常的,，太陽系中的絕大多數(shù)冰凍星球都有水冰,，可以說水是太陽系中最常見的物質(zhì)之一。不過液態(tài)水是極為金貴的,。但這次的發(fā)現(xiàn)很不尋常,，因?yàn)椤靶乱曇啊碧柊l(fā)現(xiàn)了暴露在地表的水冰。這就很奇怪了,，因?yàn)橄鄬τ诘?、甲烷冰來說，水冰的揮發(fā)性要低得多,，所以冥王星上的絕大部分地區(qū)都應(yīng)該被氮冰和甲烷冰等更具揮發(fā)性的冰覆蓋,，水冰一般只能掩埋在其他冰層的下面，很難露在地表,。而且,，新視野號只在冥王星的紅色區(qū)域發(fā)現(xiàn)了裸露的水冰，他們之間是否有一些什么樣的特殊關(guān)系呢,？ 另一項(xiàng)有趣的發(fā)現(xiàn)是冥王星的天空是藍(lán)色的,，和地球上的藍(lán)天居然很像。這次新視野號對冥王星的大氣層有了進(jìn)一步的了解,。冥王星大氣層也有幾百千米厚,，有十多個(gè)同心的霧層，這些霧層由一種很復(fù)雜的有機(jī)分子構(gòu)成,，這種有機(jī)分子與土衛(wèi)六大氣中的有機(jī)分子有本質(zhì)的相似,，他們被卡爾·薩根命名為索林斯,，這是這些有機(jī)分子讓冥王星的天空看起來是藍(lán)色的，但在冥王星的上空中幾乎沒有云,。 “新視野”號對冥王星的質(zhì)量,、體積、形狀都進(jìn)行了非常精確的測量,，有了這些數(shù)據(jù),，行星科學(xué)家們就可以構(gòu)建冥王星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型，間接證明冥王星在地表幾百千米下的溫度和壓強(qiáng)有望達(dá)到水的熔點(diǎn),，那里可能存在液態(tài)水的海洋,。 除了以上這些較為重大的發(fā)現(xiàn)，新視野號還有一些有趣的發(fā)現(xiàn),，例如,，在冥王星上的固態(tài)甲烷堆積成了一座座高度超過300米的尖塔，有規(guī)則地排列在一起,，綿延幾百公里,。還有年輕的巨型冰火山，大約只有3 - 6億歲,。還有一定的跡象表明,，冥王星上極可能存在河道網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)冰凍的湖泊，這意味著冥王星以前的氣壓要高得多,，甚至比今天的火星還要高,，當(dāng)時(shí)液體可以在表面流動(dòng)，它才能形成湖泊,。 所有這些發(fā)現(xiàn)都讓科學(xué)界震驚,，矮行星的復(fù)雜程度，竟然也能和地球,、火星比肩,。 冥王星有5顆衛(wèi)星，其中最大的一顆叫卡戎,。實(shí)際上,，卡戎算不算是冥王星的衛(wèi)星，這個(gè)一直就有很大的爭議,。因?yàn)榭ㄈ值膫€(gè)頭與冥王星相比,，實(shí)在是太大了，它的直徑剛好是冥王星的一半,，也就是說一個(gè)冥王星也就是八個(gè)卡戎的大小,。因此，他們的共同質(zhì)心是在冥王星的外部的,，所以準(zhǔn)確地說,，并不是卡戎繞著冥王星轉(zhuǎn),，而是他們倆手拉著手一起轉(zhuǎn)圈。另外,，卡戎的質(zhì)量也足以讓它成為一個(gè)球形,。所有這些特征都符合國際天文學(xué)聯(lián)合會2006年對矮行星的定義，所以,，冥王星和卡戎應(yīng)當(dāng)是構(gòu)成了一個(gè)雙矮行星系統(tǒng),。但習(xí)慣的力量很強(qiáng)大，從1978年發(fā)現(xiàn)起,，我們就一直把卡戎叫做冥王星的衛(wèi)星,，很難改過來了。 這次“新視野”號也對卡戎和另外四顆衛(wèi)星進(jìn)行了觀測,。人類也首次看到了卡戎的外貌,，它也是一顆發(fā)紅的天體。最明顯的特征有兩個(gè),，一個(gè)是顏色特別紅的極區(qū),，還有一個(gè)就是有一條很深的大峽谷，比美國的科羅拉多大峽谷還要深5倍,，峽谷的兩邊有大量的山脈,?？ㄈ譀]有大氣,，表面也沒有易揮發(fā)物質(zhì)。不過,，在卡戎的表面覆蓋著特有的氨冰（氨氣的氨）,。通過對撞擊坑的計(jì)數(shù)，科學(xué)家們推測出卡戎的表面似乎有40億歲了,，而且不同地區(qū)的年齡差異不大,，這說明卡戎是一顆死氣沉沉的星球，地質(zhì)活動(dòng)在它形成后不久就停止了,。 那個(gè)特征最明顯的就紅色極低冰蓋,，根據(jù)推測，似乎是由甲烷和氮構(gòu)成的,，而這些氣體則來自冥王星,，它們從冥王星的大氣層中逃逸出來落在了卡戎冰冷的兩極，在那里經(jīng)過紫外線的照射,，變成了紅色的碳?xì)浠衔?，也就是索林斯?/span> 冥王星的另外四顆衛(wèi)星都很小，小到都無法形成球,。“新視野”號在它們身上也發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的事情,，它們的表面物質(zhì)和卡戎幾乎一樣,，但是反射率卻是卡戎的兩倍，這就顯得很奇怪,，目前還沒有合理的解釋,。 我在這里要特別提醒大家的是，以上這么多豐富的發(fā)現(xiàn),，可不是像我們之前探測其他大行星那樣,，探測器繞著大行星一圈圈地轉(zhuǎn)，逐步收集到的數(shù)據(jù),。因?yàn)橼ね跣堑馁|(zhì)量太小,，探測器的相對飛行速度大約是14公里每秒，所以,，探測器根本不可能進(jìn)入冥王星的軌道,，成為冥王星的衛(wèi)星。所以,，“新視野”號是在一次性飛掠冥王星的時(shí)候,，一次性地采集所有需要的數(shù)據(jù)，然后再全部發(fā)回給地球,。這就好像你坐在高鐵上,，呼嘯著經(jīng)過一個(gè)小站，你只能先記錄下看到的一切,，然后再慢慢分析,。 現(xiàn)在，“新視野”號所記錄下來的所有數(shù)據(jù)都已經(jīng)傳回了地球,，但是分析工作還遠(yuǎn)沒有結(jié)束,，這些數(shù)據(jù)量非常龐大，還需要很多年才能消化完所有的數(shù)據(jù),，預(yù)計(jì)還會有更多有關(guān)冥王星表層結(jié)構(gòu),、內(nèi)核、起源,、大氣,、還有衛(wèi)星的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。 “新視野”號圓滿完成了探測冥王星的任務(wù),，但是它的任務(wù)并沒有結(jié)束,。2016年，NASA批準(zhǔn)了為期五年的延期計(jì)劃,，把新視野號的工作期限延長至2021年中期,，目標(biāo)是探測柯伊伯帶的小天體。有一個(gè)重要的日期大家需要記住---2019年1月1日，“新視野”號將近距離地掠過一顆被命名為2014 MU69的柯伊伯帶小天體,。這塊古老的紅色巖石在遠(yuǎn)離太陽的深空,，冰冷地被封存了四十多億年，保持著太陽系形成之初的原始狀態(tài),。令人驚奇的是,，這個(gè)小天體的直徑只有30千米，卻擁有自己的衛(wèi)星,。當(dāng)新視野號飛掠過它時(shí),，全套設(shè)備將會再次開啟。這很像是太陽系考古活動(dòng),，讓我們可以回溯到太陽系形成之初,。 在“新視野”號延期服役的五年中，至少可以近距離地研究24顆小天體,，同時(shí),，它還將在柯伊伯帶的深處，測量宇宙環(huán)境的性質(zhì),，如氦氣,、太陽風(fēng)、以及遠(yuǎn)離太陽勢力范圍的帶電粒子,。艾倫相信,，五年結(jié)束后，NASA還會進(jìn)一步延長“新視野”號的探測任務(wù),，直到2035年或更久,，因?yàn)椤靶乱曇啊碧柲壳盃顟B(tài)良好，還有足夠的燃料和電力供它繼續(xù)運(yùn)行并與地球通信,。我相信“新視野”號在未來的很長一段時(shí)間內(nèi),，都還會一直給我們帶來各種意想不到的新發(fā)現(xiàn),，在這里,，我要向艾倫和他的團(tuán)隊(duì)表達(dá)我的敬意，他們的出色工作滿足了我們無止盡的好奇心,。 好了,，關(guān)于“新視野”號星際探測器和冥王星我們就聊到這里，讓我們一起認(rèn)知越獄,，自我迭代,，格致教育工作坊每天都在這里等著你。 講座時(shí)間：2018年08月 30日 文字整理：曾寶俊 于 潔 錄音整理：劉 惠 今日推送：宗全全
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