人類如何探索神秘的柯伊伯帶?

對那些為“羅塞塔”號(Rosetta)空間探測器工作的人來說,2014年1月20日將是一個重要日子,這一天也許會是極好的一天,也許會是非常糟糕的一天 。 10年前,歐洲空間局(European Space Agency)將“羅塞塔”號這個重達3000千克的航天器發射升空,按照計劃,該航天器將于2014年8月與一顆名為67P/楚留莫夫-格拉希門克(67P/Churyumov-Gerasimenko,簡稱67P)的彗星交會 。 如果一切順利,“羅塞塔”號將完成一件人類從未嘗試過的事情:進入彗星低軌道,釋放一臺名為“菲萊”號(Philae)的著陸器 。 在太陽的熱力下,67P彗星冰凍的身軀正在逐漸變暖,“羅塞塔”號將追隨前行 。

人類如何探索神秘的柯伊伯帶?



但首先,“羅塞塔”號要蘇醒過來 。 在此前兩年多的時間里,它一直蟄伏在節能模式 。 歐洲中部時間2014年1月20日上午11時,“羅塞塔”號的內置鬧鐘響起 。 在德國達姆施塔特的歐洲空間運行中心(European Space Operations Center)的一間控制室里,科學家和工程師們等待著 。 按照計劃,“羅塞塔”號醒來后將會發回報告,盡管他們對“羅塞塔”號很有信心,但之前一個失敗的案例依然像陰霾一樣籠罩在他們心頭:1993年,“火星觀察者”號(Mars Observer)探測器與地面失去聯系,并消失得無影無蹤 。 有那么幾分鐘,科學家和工程師們感到噩夢又要重演了 。
“我看到屋子里很多人的臉都白了,”霍爾格·謝克斯(Holger Sierks)回憶道,他來自德國馬普太陽系研究所(Max Planck Institute for Solar System Research),負責“羅塞塔”號上的光學和紅外攝像機 。 在等待信號的短短15分鐘內,時間就像凝固了一樣 。 終于,一束電子信號從木星軌道之外抵達了達姆施塔特,“信號內容是‘我又回來了’,這讓所有人都松了一口氣,”謝克斯說 。
接下來的幾周里,研究人員確認,“羅塞塔”號不僅結束了冬眠,而且各方面運轉良好,已經做好了探測彗星的準備 。 它將回答彗星的結構、組成、運行規律以及起源方面的問題 。 67P彗星冰凍的軀體,自46億年前太陽系誕生之初就幾乎未曾改變 。 2014年11月,“羅塞塔”號會釋放它的著陸器 。 著陸器將鉆開彗星表面,發掘太陽系的歷史 。
在遙遠的深空中,“羅塞塔”號并不孤單 。 經過9年的飛行,美國航空航天局(NASA)的“新視野”號(New Horizons,也譯作“新地平線”號)探測器將在2015年7月,實現另一項突破:第一次飛臨冥王星(Pluto)和它的5顆已知衛星 。 美國西南研究院(Southwest Research Institute)首席研究員艾倫·斯特恩(Alan Stern)報告說,“航天器的狀態非常好 。 ”雖然這兩項任務彼此獨立,但并非毫無關聯 。 天文學家現在認識到,兩艘航天器的探測目標冥王星和67P彗星,都是柯伊伯帶(Kuiper belt)的成員 。 所謂柯伊伯帶,就是位于海王星之外的一個龐大的、幾乎未知的區域,其中存在著數以十億計的冰冷星體,這些星體的尺寸小到幾米,大到 000多千米 。
過去20年,空間探測取得了一系列發現,而兩艘航天器成功抵達各自的探測目標,將使空間探測成果達到一個頂峰,正如斯特恩所言:“這些發現使人們豁然開朗,改寫了我們對太陽系結構的知識 。 ”事實上,在短短20多年前,甚至沒有人知道柯伊伯帶的存在 。 自那時起,行星科學家們相繼發現了幾個冰凍的星球,它們的體積接近、甚至可以媲美冥王星 。 科學家從中發現了一些跡象,表明在很久以前,木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)和海王星(Neptune)的軌道曾經劇烈地變動過,這些跡象甚至還暗示,太陽系曾經存在第五顆氣態巨行星 。 研究人員分析了1 500余個已知的柯伊伯帶天體(Kuiper belt object,KBO)的大小和軌道,來研究這條帶是如何形成的 。 他們想知道,原本干燥的地球上之所以能夠形成海洋,真的是因為在柯伊伯帶形成之初,有大量的冰從這里彈射到年輕的地球嗎?

猜你喜歡