冥冥之中的冥王星,为什么如此怪异?

冥王星是第一颗被发现的柯伊伯带天体。冥王星是太阳系内已知体积最大、质量第二大的矮行星。在直接围绕太阳运行的天体中,冥王星体积排名第九,质量排名第十。冥王星是体积最大的海外天体,其质量仅次于位于离散盘中的阋神星。与其他柯伊伯带天体一样,冥王星主要由岩石和冰组成。冥王星相对较小,仅有月球质量的六分之一、月球体积的三分之一。冥王星的轨道离心率及倾角皆较高,近日点为30天文单位(44亿公里),远日点为49天文单位(74亿公里)。冥王星因此周期性进入海王星轨道内侧。海王星与冥王星因相互的轨道共振而不会碰撞。在冥王星距太阳的平均距离上光需要5.5小时到达冥王星。

冥冥之中的冥王星,为什么如此怪异?

冥王星的表面温度知道很不清楚,但大概在35到55K(-238到-218℃)之间。

2009年有科学家确定,冥王星的大气比以前认为的相对更加温暖,但对于我们来说,这颗矮行星周围的大气温度非常低,一般约零下180摄氏度。而冥王星表面温度低达约零下220摄氏度

2015年7月14日,美国宇航局发射的新视野号探测器飞掠冥王星,成为人类首颗造访冥王星的探测器。

2016年3月4日,美国航天局“新视野”号探测器项目团队最新发现冥王星的顶部也覆盖着皑皑“白雪”。

冥王星的成份还不知道,但它的密度(大约2克/立方厘米)表示:冥王星可能像海卫一一样是由70%岩石和30%冰水混合而成的。地表上光亮的部分可能覆盖着一些固体氮以及少量的固体甲烷和一氧化碳,冥王星表面的黑暗部分的组成还不知道但可能是一些基本的有机物质或是由宇宙射线引发的光化学反应。

冥冥之中的冥王星,为什么如此怪异?

有关冥王星的大气层的情况知道得还很少,但可能主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成。大气极其稀薄,地面压强只有少量微帕。冥王星的大气层可能只有在冥王星靠近近日点时才是气体;在其余的冥王星的年份中,大气层的气体凝华成固体。靠近近日点时一部分的大气可能散逸到宇宙中去,甚至可能被吸引到冥卫一上去。冥王星特快任务的计划人想在大气滑凝固时到达冥王星。冥王星和海王星的不寻常的运行轨道以及相似的体积使人们感到在它们俩之间存在着某种历史性的关系。有人曾认为冥王星过去是海王星的一颗卫星,但是认为并不是这样。一个更为普遍的学说认为海卫一原本与冥王星一样,自由地运行在环绕太阳的独立轨道上,后来被海王星吸引过去了。海卫一,冥王星和冥卫一可能是一大类相似物体中还存在的成员,其他一些都被排斥进了Oort奥尔特云(Kuiper柯伊伯带外的物质)。冥卫一可能是像地球与月球一样,是冥王星与另外一个天体碰撞的产物。

冥冥之中的冥王星,为什么如此怪异?

冥王星于1930年被发现,并被视为第九大行星。后续75年内对冥王星及太阳系内其他天体的研究挑战了冥王星的行星地位。自1977年发现小行星卡戎后,人们发现了众多轨道高度离心的冰质天体,就如彗星一般。2005年发现的离散盘天体阋神星质量甚至比冥王星质量多出27%。国际天文联合会(IAU)认识到冥王星仅为众多外太阳系较大冰质天体中的一员后,于2006年正式定义行星概念。新定义将冥王星排除行星范围,将其划为矮行星(类冥天体)。一些天文学家认为冥王星仍属于行星。

冥王星围绕太阳公转一个周期大约需要248年,它的椭圆形轨道位于太阳系中被称为柯伊伯带的区域。冥王星的椭圆形轨道意味着,当它处于较近位置时,距离太阳大约44亿公里,而在最远位置时,距离太阳约为73亿公里。

冥冥之中的冥王星,为什么如此怪异?

1、冥王星非常小:许多人认为冥王星体积非常小,像普通的小行星一样,事实上这颗矮行星直径2360公里,是月球直径的三分之二,木卫二直径的四分之三。冥王星最大的卫星冥卫一直径大约1207公里。

2、冥王星曾是海王星的“卫星”:1965年,研究人员发现一个轨道共振——冥王星和海王星之间轨道存在一个最佳引力点,这个轨道共振能够避免两颗星球过于彼此接近。

3、冥王星是一颗冰冷星球:冥王星表面覆盖着大量冰层,其中包括冰冻氮和甲烷,但是冥王星密度整体上是冰水的两倍,这颗矮行星质量是由三分之二岩石和三分之一冰水构成,因此,冥王星精确地讲是一颗带有冰壳的岩石星球。

4、冥王星总是处于“黑暗”:冥王星运行轨道距离太阳大约48亿公里,因此许多人猜测这颗星球表面一直处于黑暗。美国科罗拉多州西南研究所“新视野号”探测器项目负责人阿兰-斯特恩(Alan Stern)说:“情况并非如此,即使在中午照射至冥王星的阳光也低于人们的预期,它可能像地球非常阴暗的天气或者黄昏落薄暮。”

5、冥王星缺少空气:上世纪80年代,研究人员发现冥王星存在大气层,主要包含氮气,就像地球大气层一样。但是冥王星的空气还包含一氧化碳和甲烷,比地球大气层更稀薄,更多地延伸至太空环境。

6、冥王星的轨道太扁:冥王星的轨道呈椭圆状,与太阳的最近距离是44.3亿公里,最远距离是73.1亿公里。这颗矮行星轨道相对于黄道(地球环绕太阳的轨道平面)的倾角为17度,此外,冥王星轨道参数与其它8颗太阳系行星完全不同。

2010年2月4日,美国航天局公布了哈勃太空望远镜2002年到2003年间拍摄的部分冥王星图像。天文学家对这批图像进行分析后认为,冥王星正逐渐变红,这有可能是冥王星上受日光照射一极的冰融化而在另一极重新冻结造成的,显示表面季节急速变化。

2015年4月29日,美国国家航空暨太空总署的“新地平线”号宇宙飞船捕捉到当时最清晰的冥王星影像,照片可以观察到星球表面特征,其中包括疑似极区冰帽。

冥冥之中的冥王星,为什么如此怪异?

2016年2月4日,美国国家航空航天局表示,透过“新视野号”太空船所传回的照片和数据进行分析后,科学家们已证实冥王星上存在冰山,不仅横跨距离达几公里,还穿越了尚未正式命名的“Sputnik Planum”冰冷平原地区,整体面积占到人类熟悉的巨大“心形”阴影部分的一半左右。

2015年飞越冥王星与其最大卫星卡戎(Charon)时,拍下了一组珍贵照片,科学家研究这批照片,认为卡戎很可能曾经有过地下海洋,不过已经结冰

2016年1月17日,美国宇航局称,“新视野”号太空探测器拍到了冥王星上可能存在的两座低温火山中的一座火山

冥王星上发现“雪山”

2016年3月4日,冥王星上一些高山的顶部就像地球一样,也覆盖着皑皑“白雪”,这是美国航天局“新视野”号探测器项目团队的最新发现。

研究人员发现,在冥王星一块被非正式命名为“克苏鲁”的深色区域中,有一条长约420公里的山脉,山顶被“有着异星情调的冰雪”覆盖。

科学家认为,这些冰雪的主要成分是冥王星大气中的甲烷,冷凝后降到山顶上。“新视野”号项目团队科学家约翰·斯坦斯伯里在一份声明中说,这种物质只覆盖在山峰顶部,这意味着甲烷就像地球大气中的水那样,会在高纬度凝结成“冰雪”。

冥冥之中的冥王星,为什么如此怪异?

与地球相比,冥王星大气层更稀薄,因此是否有云层存在较大的不确定性。巴斯托说:“地球大气云层是大气层中悬浮水滴形成的,我们可能看到一个类似效应,但不一定是水,尤其当温度非常低时,或者表面释放物质形成云层,因此我们看到的区域存在更多气体,看上去比周围区域更加不透明。


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