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發現卡戎40週年
編譯：徐鵬暉
校對：艾宇熙
卡戎是冥王星五顆衛星中最大的一顆。1978年6月22日，James Christy和Robert Harrington在美國亞利桑那州弗拉格斯塔夫海軍天文臺發現了它。冥王星的發現地點——羅威爾天文臺——距離海軍天文臺的距離僅有6英里。那時，James Christy的觀測目的是嘗試修正冥王星的公轉軌道，並沒有想到他能發現冥王星的衛星。
“即使沒有冥王星，卡戎自身也足以成為極佳的飛掠目標；卡戎這顆星球比我們想象的更精彩。” Will Grundy說。他來自羅威爾天文臺，是“新視野”號科學團隊的一員。
圖一：通過“新視野”號2015年傳回的觀測數據繪製的卡戎地貌特徵
圖源：美國海軍天文臺；NASA/約翰-霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所
40年前，James Christy在海軍天文臺試圖修正冥王星公轉軌道時，他只能在望遠鏡中看到模糊的影像，在這種條件下，想觀測到任何目標都需要動用想象力。但是在1978年6月22日，他的確看到了不一樣的東西——冥王星一側有一個小隆起。
他查看了更多的圖像，一次又一次看到了這個隆起，這個隆起有時出現在冥王星的一側，有時出現在另一側。進一步觀測表明這個隆起似乎在繞冥王星旋轉，週期與冥王星自轉週期相同，都是6.39天。Christy認定，要麼冥王星上有一座數千英里高的山峰，要麼冥王星擁有一顆同步軌道衛星。那時自冥王星被發現已經過去了48年，從未有證據表明冥王星可能擁有衛星。
接下來，Christy查遍了天文臺的圖像庫，找到了更多冥王星看起來被異常拉長的圖像。他測量了圖像中拉長出現的角度，他的同事Robert Harrington則計算瞭如果圖像中的拉長是由於軌道衛星的存在，拉長的角度應該是多大。
Robert Harrington的計算結果與James Christy的測量結果吻合。他們等待著用海軍天文臺的61英寸望遠鏡做最後的確認。1978年7月2日，新的觀測圖像再次與他們的計算相吻合。五天後，他們向全世界公佈了這一發現。
圖二：卡戎的發現者Christy手持當年的觀測圖像。他旁邊的顯示屏上顯示著通過“新視野”號觀測數據繪製的卡戎圖像。
圖源：NASA/約翰-霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所/ Art Howard/GHSPi
重要的發現
冥王星被發現的很長一段時間裡，人們對它的印象都是望遠鏡中的模糊小點。卡戎的發現使冥王星升級為行星系統（譯者注：現在更嚴格的說法是矮行星系統）。
卡戎的長度尺寸大小和美國得克薩斯州差不多。在太陽系中，卡戎是相對它繞轉的行星或矮行星而言體積最大的衛星。人們通過建模發現，冥王星-卡戎系統很可能是通過一次劇烈的撞擊形成的，地月系統可能也是這麼形成的。
2015年7月14日，“新視野”號從距卡戎約29000千米的地方飛過，它的發現徹底改變了人們對這顆衛星的印象。高清圖像顯示，卡戎面對冥王星的一面有一個延展超過1600千米的斷折峽谷帶。卡戎上的峽谷是美國大峽谷的四倍長、兩倍寬，它表明卡戎曾發生過劇烈的地質變化。
“我們從這樣一條巨大的構造帶獲知，卡戎表面之下可能存在過海洋，當海洋凝固的時候，體積增大從而壓碎表面。業內對太陽系中海洋世界的興趣正日益濃厚，從這一角度看，這是一個重要的發現。” Cathy Olkin告訴我們。她是美國波德西南研究所參與“新視野”號項目的科學家。
卡戎的另一個酷炫的特徵是它的極區呈紅色。冥王星上的甲烷氣體從冥王星大氣中逃逸，被卡戎的引力捕獲並在寒冷的極區凝結。太陽紫外線使甲烷發生一系列化學反應，最終轉化為被稱為索林（tholins，一種由多種聚合物構成的混合物，成分比較複雜）的紅色有機物。
卡戎的發現者Christy在過去的40年間目睹了卡戎從一個模糊的斑點具象化為一個豐富多彩的世界，這個過程對他而言同樣驚喜不斷。“我當年幾乎難以分辨出卡戎這個小斑點，現在‘新視野’號傳回了海量的細節信息——這簡直令人難以置信。” Christy感嘆道。
圖三：Christy指著當年發現卡戎的照相版。
圖源：美國海軍天文臺
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