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新視野號飛越冥王星,你或許會想問的10個問題

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新視野號( New Horizons,也稱為新視界號)於今天(7/14)晚上19:49(台灣時間)抵達冥王星的最近點,為了要收集影像和數據,屆時新視野號將會暫停和地球的聯絡,直到明天(7/15)早上9:00才會恢復連線。這將是人類第一個前往冥王星系統跟古柏帶進行探索的太空任務,長達九年的歷程迎來最高潮。

面對這樣一件科學大事,PanSci編輯室整理並回答了我們自己的疑問,也分享給大家。

Q1. 以前不是九大行星嗎?冥王星什麼時候被除名?

行星除了環繞恆星運行、本身是不會發光的球形天體之外,再加上「能清除附近軌道上的其它天體」。我們已經知道冥王星是古柏帶上的眾多天體之一,而它未能清除古柏帶上鄰近的小天體。所以,很抱歉,冥王星不算行星。(更多行星的定義。)

2006 年8月24日,國際天文聯合會拍板定案:冥王星自太陽系九大行星除名,歸類為矮行星。自此,太陽系只有八大行星。

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Q2. 冥王星的軌道有何獨特之處?

冥王星繞太陽公轉的軌道和其他行星不同,並不在其他行星的軌道面上(下圖),且特別狹長:最遠的時候,冥王星和太陽距離達七十三億二千萬公里,最近的時候甚至比海王星還近,大約是四十四億四千三百萬公里。

冥王星的公轉週期是247.7年,所以從1930年發現以來它還繞不到1/4軌道。

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Q3. 冥王星的體積比想像的大?

2015/7/ 13,科學家借助新視野號計算出冥王星的直徑是2370公里,此結果平息了長期以來的紛爭,比之前預估的大了些,冥王星確實是海王星軌道以外最大的星體。

Q4. Charon(冥衛一)是冥王星仍屬於行星時的衛星,至今仍不離不棄。他是怎麼誕生的呢?

Charon,中文譯為凱倫。名稱源於羅馬神話中渡河的使者。凱倫的表面是由結凍住的氮氣和甲烷所構成,直徑約1208公里 (由新視野號量測),大約是冥王星的一半,在冥王星仍屬行星的年代,行星和衛星的大小比例如此接近實屬少見。

凱倫繞著冥王星的公轉時間約一圈/6.387天。根據2005年,Robin Canup學者的模擬認為,約45億年前,某顆星體擊中冥王星,大量的物質噴發而出,等萬有引力重新接管一切後,Charon就此誕生了。

這是新視野號於7/11拍攝的冥王星(左)和冥衛一(右)的合照,也是1930年發現冥王星以來最清楚的一張照片。 Image Credit: NASA/JHUAPL/New Horizons/Edited by Kevin M. Gill

這是新視野號於7/11拍攝的冥王星(左)和冥衛一(右)的合照,也是1930年發現冥王星以來最清楚的一張照片。
Image Credit: NASA/JHUAPL/New Horizons/Edited by Kevin M. Gill

Q5. 新視野號除了萬里迢迢去拜訪冥王星還做了些什麼?

新視野號的長距離探測成像儀 (LORRI)在2006年9月4日拍下了第一張木星的照片,並利用了新視野號的儀器對木星的衛星進行了精細的觀察。除此之外,新視野號在2007年2月28日在最接近木星的時候利用了重力彈弓效應,讓新視野號能以更快的速度航向冥王星。

新視野號在2007/2/28通過木星的最近點。

新視野號在2007/2/28通過木星的最近點。

 

Q6.新視野號帶了什麼裝備出征?

新視野號的裝備示意圖。source:NASA

新視野號的裝備示意圖。〈source: NASA

Ralph影像及紅外線成像儀/分光計

主要是用作拍攝冥王星及凱倫的地表情況,提供高清晰的彩色圖片,從而分析研究冥王星和凱倫地表的物理現象及組成成份,製成地表地圖。

Alice紫外線造影分光計

測量由冥王星及凱倫輻射或反射出來的紫外線,得出冥王星及凱倫大氣、地表的組成、分布、溫度的裝置。

REX電波科學實驗

輻射計,測量大氣組成及溫度。

LORRI長距離探測成像儀

望遠鏡頭相機; 取得長程航行數據,繪製冥王星的最遠端與提供高解析地質數據。

SWAP太陽風分析儀

分析在冥王星附近由太陽吹過來的粒子─太陽風,可以探測到冥王星是否有磁場。若而是有磁場存在,就可以得知它的範圍,強弱,以及冥王星大氣中氣體粒子逃逸的速度。

 PEPSSI離子質譜儀

測量從冥王星大氣層逸散出離子的成份和密度。

剛剛接近最近點時拍攝的冥王星,是歷來最清楚的一張照片。

接近最近點時拍攝的冥王星,是歷來最清楚的一張照片。〈Source: NASA

Q7. 新視野號的任務是什麼?為何要大費周章了解冥王星?

新視野號於2006年出發,2007年調查木星並藉由木星重力彈射,2015年的7月接近冥王星,而新視野號遠離冥王星後,預計還會再調查兩個星體。新視野號會量測並記錄沿路星體的表面特性、大氣或地質等特性,將讓我們更揭開宇宙星體的神秘面紗。

而現在新視野號正接近冥王星,除了已經解答了許多的問題(如:冥王星有多大?),更發現了4顆冥王星的衛星(Nix, Hydra, Styx & Kerberos)的細節,我們也更了解太陽系,相信之後會陸續有更多發現。

延伸閱讀:2011年冥王星又新增一顆衛星

Q8. 古柏帶 (Kuiper Belt) 是什麼?

古柏帶(Kuiper Belt)是指海王星軌道以外的小行星帶。天文學家於1992年發現第一顆古柏帶天體(Kuiper Belt Object,KBO)迄今已20年,已知的KBO多達1,000顆以上。這些KBO的發現,改變了天文學家眼中的太陽系風貌。

事實上,第一顆古柏帶天體的發現應該溯及1930年,也就是原為行星、現為矮行星的冥王星,第二顆發現的KBO則是1978年發現的冥王星衛星—凱倫(或稱冥衛一,Charon)。而「古柏帶」這個名詞,來自著名的行星科學家Gerard Kuiper及後繼的其他行星科學家於1930~1950年代提出的各種假設理論;然而一直到1992年,偵測技術才足以發現海王星軌道以外的其他古柏帶天體。古柏帶對於認識太陽系有非常重要的地位。

延伸閱讀:古柏帶20週年:改變太陽系認知的發現

Q9. 這個大挑戰告一段落,接下來 NASA 還有哪些太陽系的大哉問?

現階段:NASA 會送出更好的著陸器跟探測器到火星,或是發射太空船更近距離地研究木星的木衛二(歐羅巴)

進階:卡西尼(Cassini)任務影像科學團隊領導 Carolyn Porco 認為將土星的其中一顆結凍衛星土衛二(Enceladus) 的樣本帶回來地球研究是當務之急。土衛二的南極表面冰層下有既深且廣的海洋,可以解答太陽系是否存在其他生命的問題。

歡欣鼓舞的NASA現場

Q10. 第一次跟能冥王星這麼靠近,你有沒有什麼話想託新視野號告訴冥王星?

在此收集了PanSci編輯室的心聲,同時也廣徵大家的告白!

  • P:您是太陽系的嗎?
  • Y:新視野號的每一步都是在創紀錄,但面對廣大的宇宙未知仍然太多:希望在他靠近你、越過你以後,我們是真的更接近真實一點點了。
  • G:原來象徵毀滅與黑暗的你,竟然是桃紅色的…… <3
  • S:你不是寂寞的 XD
  • W:對不起。(W編正在懺悔他以為冥王星沒有大氣層一事。)
  • K:布魯托你快回來九大行星的行列吧~ 我還是比較習慣九大行星~~

 

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