在其具有历史意义的飞越冥王星近八年后，美国宇航局的新视野号探测器正准备从太阳系的冰冷边缘进行另一轮观测——这一次，它的视野范围将从天王星和海王星到遥远的宇宙背景超越我们的银河系。

冥王星团队从太阳系边缘更新科学

本周在得克萨斯州伍德兰兹举行 的月球和行星科学会议期间，新视野号团队的科学家们分享了他们的最新发现，并对未来进行了展望。

自钢琴大小的新视野号宇宙飞船向冥王星和柯伊伯带发射以来已经过去了 17 年，当探测器飞越冥王星时，主要任务在 2015 年达到顶峰，但冒险进入了第二幕，重点是较小的，称为 Arrokoth 的双叶天体——这个名称源自 Powhatan/Algonquin 词，意为“天空”。

Arrokoth 的起源

西南研究所的 行星科学家艾伦斯特恩是该任务的首席研究员，他说，对 Arrokoth 结构的仔细研究已经产生了关于太阳系早期的新见解。

“因为这个物体的轨道离太阳很远，所以它一直处于深度冻结状态，”斯特恩解释道。“那里的紫外线辐射比内太阳系低得多，碰撞率也是如此。因此，就像它在柯伊伯带上的兄弟一样，Arrokoth 非常原始，在所有这数十亿颗行星的深度冻结中非常未进化年。”

斯特恩和他的同事注意到，Arrokoth 似乎是由较小的冰物质堆构成的，就好像一堆雪球粘在一起形成了一个更大的整体。

“各个裂片具有相似的特性……这是它们起源的线索，我们相信这告诉我们一些关于 Arrokoth 形成的非常重要的事情，”斯特恩说。“就是这样，也就是说，当形成 Arrokoth 的物质云正在坍塌时……那个云显然产生了大小相似的物体，那些土堆，它们聚集在一起形成了更大的叶状体。”

斯特恩说，关于土丘特征的新发现是“了解这些微行星如何在外太阳系甚至内太阳系中形成的非常重要的线索。” 进一步的计算机建模可以帮助科学家理解为什么这些土丘彼此如此相似，并为他们的行星形成图添加新的细节。

冥王星的流浪两极

行星科学家表示，冥王星的自转轴在其历史早期发生了重大倾斜，导致表面特征的纬度和经度发生了变化。“冥王星基本上翻转过来了，”来自 SETI 研究所的新视野号联合研究员奥利弗怀特说。“自转轴的位置移动了数百甚至数千英里——如果你想象的话，就像地球上的旧金山移动到纽约一样。这是一个极其重要的事件。但关于真正的极地漂移，我们还有很多不了解的地方在冥王星上。”

新视野号团队分析了冥王星上的质量分布，并确定人造卫星平原(Sputnik Planitia)的形成可能在极地翻转中发挥了关键作用。

怀特指出了一个古老的脊和槽系统，在真正的极地漂移发生之前，它可能是冥王星的原始赤道。他在新闻发布会上说：“我们看到了古代地貌的迹象，这些地貌在某些地方以我们无法用冥王星目前的方位真正解释的方式形成。” “我们认为它们可能是在冥王星在其早期历史中以不同的方向定向时形成的，然后通过真正的极地漂移移动到它们现在的位置。”

上图显示了冥王星的刃状地形。下图显示了被称为 penitentes 的特征。图片来源：Moores 等人，《自然》，2017 年

冰刃

来自美国宇航局喷气推进实验室的科学团队贡献者伊山·米什拉 (Ishan Mishra) 专注于一片参差不齐的地貌，几乎完全由甲烷冰构成，位于新视野号最接近时可见的半球边缘。

“这让人想起地球上的‘忏悔者’……在智利的阿塔卡马沙漠，这些地貌是由水冰沉积物升华形成的，”他说。“在地球上，它们大约有几米高，但在冥王星上，它们有数百米高，由甲烷沉积物形成。”

米什拉和他的同事发现，与新视野号在最近距离拍摄期间详细成像的刃状地形相关的特性——例如，甲烷吸收和表面粗糙度——也存在于冥王星“远侧”的更广阔区域。

“看起来刃状地形可能是冥王星上最常见的地貌之一，”米什拉说。

即将到来的景点

在未来的岁月里，新视野号的科学团队计划回顾天王星和海王星，并展望太阳系和银河系之外的广阔天地。“从 8 月开始，我们很快就会有很多有趣的观测结果，它们扩展到天体物理学、太阳物理学以及行星科学，”来自亚利桑那州洛厄尔天文台的新视野号联合研究员威尔·格伦迪说。

新视野号将从一个不寻常的角度捕捉天王星和海王星的远程图像。格伦迪说：“我们看到光线散射的方向是你从地球或太阳系内部不可能看到的。” “我们将在行星旋转时拍照，这样我们就可以看到它们不断演变的云结构进入被照亮的部分……并随着大气的演变而旋转出去。”

哈勃太空望远镜将与新视野号的“淡蓝点”活动同时观测天王星和海王星。“这样做的好处是，哈勃将看到的是那天云模式的变化，同时新视野号看到它们随着旋转而变化，”Grundy 说。

斯特恩说，科学团队将扫描更远的天空，寻找新视野号下一个潜在的飞越目标，以及远处的其他柯伊伯带天体。

该探测器还将研究外日光层的特征。“这是太阳的影响力茧，在我们进入航海者号 [探测器] 所在的星际介质之前，除了航海者号和先驱者号之外，没有任何航天器去过这样的地方，”斯特恩说。“新视野号具有那些老得多的航天器所没有的技术，或者根本没有仪器的能力。”

斯特恩指出，新视野号已经超越了被行星际尘埃散射的微弱、朦胧的阳光——所谓的黄道光。“在太阳系内部散布的尘埃就像一团雾，让你看不到宇宙中最微弱的辐射，”他说。

新视野号可以利用其遥远的有利位置绘制光学和紫外线波长的宇宙背景图，产生无法从太阳系内部收集到的数据。

“我们将在紫外线下绘制整个天空的地图，我们将在光学中观察选定的区域，试图理解这两个背景信号，这些信号已经从前兆观测中告诉我们至少有一个来自河外空间或宇宙学的未知光源，”斯特恩说。“然后，最后，我们还将绘制氢光下的局部星际介质，以了解云结构和其他以前从未绘制过的结构。”

NASA 总部行星科学部的项目科学家 Becky McCauley Rench 表示，新视野号不会很快消失。

“行星科学部和太阳物理学部正在就新视野号任务的未来进行协调，”她说。“作为其中的一部分，Heliophysics 计划在不久的将来发布 RFI [信息请求]，以了解实现科学的潜力。”