“環遊冥王星”:你將看到什麼神奇景象?
2020年04月03日08:33

  出品:新浪探索 《科學好故事》第一期

  編譯:葉傾城 任天

  當太空飛船緩緩降落在冥王星表面後,你開始從休眠中甦醒過來,懵懵懂懂從艙窗向外看,你努力想找到太陽的位置;最終,你會發現太陽就在天空的最頂點。儘管異常明亮,但此時你與太陽的距離要比在地球時與太陽的距離遠了40倍,此時,冥王星接收到的太陽光線卻不及地球的千分之一。

  現在是冥王星的中午時分,但感覺卻像在夜晚一樣:你能看到所有的星星,儘管地平線上籠罩著一層藍色的薄霧,使最下方的星光有些閃爍,望向遠方,在夜空繁星的映襯下,冥王星表面的山巒輪廓大多顯得模糊不清。

  一週時間就可以“環遊冥王星”

  太空飛船著陸冥王星後,你會發現自己“身體變輕”,因為這裏的重力僅是地球的十五分之一。你仰望天空,試圖找到冥衛一(Charon,又稱“卡戎”)。然而在這個時候,這顆鄰近的衛星是觀測不到的。這兩顆矮行星因為被潮汐引力鎖定,總是在軌道上呈現相同的一側。此時,你所探訪的冥王星一側與冥衛一的軌道相對,因此只有在返回地球的途中,你才有機會一睹這顆冥王星最大的衛星。

  人類的“新視野號”經過9年的太空飛行,2015年才飛抵冥王星軌道,對冥王星表面展開大量高解像度的觀測。通過對觀測圖像的深入分析,科學家發現,冥王星並不是一顆充滿塵埃、平平無奇的岩石星球,這是一個有著懸崖、峭壁、峽穀,以及大片固態氮冰的複雜天體。根據目前的定義,冥王星是一顆矮行星,直徑為2372公里,周長約為7647公里。這是一顆小型星球,只要表面有路可以行車,勇敢的探險者在一週時間內就可以完成“環球旅行”!

  讓我們來設想了一個冥王星公路旅行方案。很顯然,我們首先需要創造性地假設冥王星表面有了一定的基礎設施建設,要知道,冥王星表面最溫暖時也僅有零下223攝氏度,堪稱“怪物級”嚴寒;此外,我們還需要面對其他許多對人類探訪者不利的環境條件。另一方面,我們對冥王星的瞭解,只限於新視野號飛掠的一側表面,因此對另一側半球的冒險旅行也只能靠發揮想像力了。

  降落

  你的著陸點位於“冥王星之心”——湯博區(Tombaugh Regio,以發現冥王星的克萊德·湯博命名)——西部邊緣的一個平坦區域。往東,史波尼克高原(Sputnik Planitia)如同巨大的米黃色海洋,一直延伸至地平線以外。在這片高原上,你可以看到一些多邊形圖案,那是熱量緩慢從冥王星內部溢出的地方。不過,這片廣闊區域表面既不是大海,也不是陸地,而是凍結的氮。當你的靴子踩在白色的氮平原上時,會發出輕微的嘎吱聲。儘管從表面上看,這裏與地球表面迥然不同,但就在氮平原的下方,可能隱藏著人類熟悉的液態水海洋。

  在史波尼克高原的北面和南面,是冥王星表面最獨特的地形:綿延的山脈。這其中包括了希拉里山脈,由高原上延伸近5公里的巨大水冰塊構成,高度相當於落基山脈。你在這裏可以拍攝到旅途中最美的風景之一:亮白色的史波尼克高原和克蘇魯區(Cthulu Macula)在前景相遇,而山脈在背景中若隱若現。

  這些山脈是如何形成的?它們或許是冥王星水冰殼的一部分,像地球構造板塊一樣移動和碰撞,所產生的裂縫又會被氮冰填滿,導致水冰像巨大的原木堵塞堆積,最終成為冥王星巨大的水冰山脈。

  這個時候你也許會想睡一覺,因為在旅途中選擇遵循像地球上一樣一天24小時的晝夜節律。但是,冥王星的一天相當於6個地球日,並且冥王星在自轉時軸心傾斜119度(相比之下,地球軸心傾斜23.5度),意味著飛船著陸的北半球的大部分區域會在半年時間里接收恒定陽光(儘管較為微弱)。在冥王星表面,你不會看到像地球上那樣的日出和日落,太陽始終懸掛在高空中,只是依據你所在緯度不同而改變方位。

  第二天的旅行

  第二天早上,你繼續向南行駛。在接近賴特山(Wright Mons,一座冰火山)時,你會經過諾蓋山脈(Norgay Mountains),一路穿過崎嶇的山坡,最終攀升至超過3000米的高度,到達一片深度超過諾蓋山脈高度的窪地。在這個巨大的窪地中,打開探照燈只能看到向兩側延伸的石壁,而看不到對面遠在數十公里以外的窪地邊緣。

  當抵達巨大的皮卡山(Piccard Mons)時,你會更加興奮。這座山就位於賴特山以南,也是一座冰火山,其頂部邊緣的高度達約4.6公里,是冥王星最高的地貌之一。儘管地處低緯度,太陽高度較低,但陽光仍然能夠微微照亮深火山口的遠端和底部。

  你靜靜地坐著,對著這個長期困擾地球科學家的冥王星特徵陷入沉思。陽光穿透冥王星稀薄大氣層時,將天空染成藍色,你望著遠處的地平線,這一情景彷彿日落。

  然而,你很快就想起了旅行,開始繼續朝東南方向行駛。在冰火山附近逗留太久會很危險,因為你無法判斷它是否會噴發。

  對科學家來說,賴特山和皮卡山充滿了未解之謎。圓形結構和較深的窪地表明它們是由冰構成的巨大火山,但科學家仍不完全確定冰火山的形成原理與地球岩石火山有什麼區別。這些巨大的冰火山可能是冥王星表面冰噴發的產物,但這一觀點仍有待進一步研究分析。

  第三天的旅行

  第三天,你北上到達史波尼克高原的東側,即湯博區的右葉。儘管從廣闊高原的另一側看過來,這裏呈現明亮的米黃色,但來到這裏你才會發現,這片高地崎嶇不平,坑坑窪窪,行進路線在幾公里寬的冰凍氮池周圍蜿蜒。河流從氮池中延伸出來,切開水冰表面,開闢峽穀,就如同巨大的氮冰川,最終流入史波尼克高原。

  你繼續沿著湯博區右葉行進,然後向東,最終到達一個漂浮在氮冰之上的觀測台。在這裏,你可以看到冥王星著名的刃狀地形。你將沿著甲烷冰脊行駛長達數小時,欣賞這些壯觀而危險的地貌。隆起的冰脊就像鋒利的鋸齒狀刀刃一樣,高度可達數千米。它們形成了甲烷條紋結構,在下方的冰凍氮池上留下怪異的陰影。

  湯博區東部隆起的刃狀地形可能起源於冥王星早期,甲烷以冰的形式在冥王星表面聚積,之後昇華,從而形成這些鋒利的鋸齒狀特徵。類似的刃狀冰沉積物,也存在於地球安第斯山脈頂部,被稱為“冰釘”。二者的形成方式一樣,只不過地球上的冰釘是由水冰形成,而不是甲烷冰。相比之下,地球上的冰釘通常只有幾米高,而冥王星表面的鋒利冰脊如同一條巨大的帶子,環繞在冥王星一半的赤道上,一直向新視野號探測器無法觀測的另一側半球延伸。

  當你離開刃狀地形,向西北方向前行時,景觀變成了一片更均勻的棕褐色廣闊區域,遍佈撞擊坑和巨大坑洞。這就是隼鳥高地(Hayabusa Terra)。再往前走,出現了樹枝狀的山穀網絡。你已經來到了冥王星的北極附近,身處一個巨大的峽穀系統中,這裏的一切都覆蓋著一層薄薄的甲烷冰。沿著底部平坦的巨大峽穀,氮物質向南彙入史波尼克高原。

  你向南繼續出發,穿過塵土飛揚的廣闊地帶——冥王星最平坦的高地區域之一。沿著伯尼隕石坑東部邊緣行進時,你可以稍作休息。這個隕石坑的命名是為了紀念威妮夏·凱瑟琳·道格拉斯·伯尼(Venetia Katharine Douglas Burney),正是她命名了冥王星(Pluto)。 伯尼隕石坑的東部邊緣並非急劇陡坡,而是一個同心圓丘陵系統,裡面有更多的山,也有許多坑坑窪窪的隕石坑。你繼續向南行進,會經過壯觀的伊南娜槽溝和杜木茲槽溝,兩條峽穀都向西延伸。

  史波尼克高原的北部和西部是冥王星最古老的地形,存在許多撞擊坑,這表明在這顆星球的進化歷史中,星球表面和大氣層的活躍性並不高,未能改變表面構造。

  在平原地帶行進大約一整天之後,你可能會感到越來越煩躁,很難注意到途中的許多峽穀和隕石坑。但接下來,景色將迅速變換。在大部分旅途中,光線都足夠讓你至少看清車輛周圍的一切。但到了這裏,地面變成了深棕色,幾乎無法辨認表面的紋理結構。

  你已經進入了克蘇魯區,這是一片鯨魚形狀的廣闊區域,大部分是平坦的表面,由黑色、柏油狀的有機化合物組成。這些物質是冥王星大氣霧霾顆粒沉積到表面的結果。太陽的紫外線輻射與冥王星大氣中的甲烷和氮相互作用,產生了霧霾顆粒,而在冥王星赤道上方,穩定的氣候無法驅散這些顆粒,從而使它們沉積下來。

  你的冥王星驚險旅程最終會在維吉爾槽溝停下腳步,這是一條穿過克蘇魯區的大峽穀,一眼望不到盡頭。維吉爾槽溝是冥王星上結構最陡峭、風化最少,也是最年輕的峽穀地形之一,其懸崖高度是科羅拉多大峽穀的兩倍。你很難看到漆黑的峽穀底部,那裡似乎存在冰和氨構成的熔岩物質,有時會從地下儲庫抽吸至星球表面。你可以將探測車停在東部的峽穀邊緣,這裏有一條很寬的裂縫,穿過冰凍且充滿氮的埃利奧特隕石坑坑壁。

  旅程結束

  冥王星的表面具有如此豐富的地質學多樣性,在一個地方突然出現的某些特徵,在別的地方是永遠找不到的。這顆矮行星仍有許多科學謎團亟待揭曉,許多問題要等到下一次探測任務才能得到解答。儘管冥王星的環境過於惡劣,並不適宜人類登陸進行勘測,但未來的科學家將通過新的太空探測器揭曉這顆矮行星更多的詳細特徵。

  旅程結束,你將返回太空船,開始為期9年的返程之旅。在一個如此寒冷荒蕪的星球,竟然可以存在如此豐富、如此令人難以置信的自然景象。在閉上眼睛,進入長時間睡眠之前,你會看到一顆巨大的灰色星球,那就是冥衛一。科學家曾認為它是冥王星的衛星,但現在看來,它更可能是冥王星的伴星。這兩顆矮行星相距19570公里,彼此環繞,而它們繞太陽運行一週需要248年。

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