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冥王星3颗卫星同步“起舞”
来源:中国科学报      作者:赵熙熙      时间:2015-06-14 16:16      关键词:行星,科学家
摘要:行星科学家日前发现,冥王星的3颗小卫星被锁定在一条共同的轨道上起舞、旋转。这一发现为美国宇航局(NASA)的新视野号探测器提供了重要信息——随着7月14日飞速低空掠过这颗矮行星,探测器将对其未被发现的卫星进行搜索。

为新视野号探测器提供重要信息

 

位于新视野号探测器拍摄的一张合成图像中的冥王星及其卫星。图片来源:NASA

本报讯 行星科学家日前发现,冥王星的3颗小卫星被锁定在一条共同的轨道上起舞、旋转。这一发现为美国宇航局(NASA)的新视野号探测器提供了重要信息——随着7月14日飞速低空掠过这颗矮行星,探测器将对其未被发现的卫星进行搜索。

这一新发现也朝着理解至少拥有5颗卫星的冥王星的独特系统迈出了重要一步。该项研究通讯作者、加利福尼亚州山景城SETI研究所行星科学家Mark Showalter表示:“它告诉了我们一些关于这一系统是如何形成的片段。”他说:“我们只是不知道这些片段到底意味着什么。”研究人员在6月4日出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。

冥王星最大卫星卡戎(冥卫一)的质量相当于前者自身质量的11%。这颗卫星可能是在几十亿年前太阳系历史早期的一次宇宙碰撞过程中形成的。而那次碰撞的残骸随后可能合并成为了冥王星其他更小的卫星——冥卫二、冥卫三、冥卫四和冥卫五。

如今,研究人员发现冥卫五、冥卫二和冥卫三的运行轨道被引力锁在同一点上。Showalter说:“如果你住在冥王星系统中并且正好坐在冥卫二上,你会看到每当冥卫五环绕两次的时候冥卫三已经环绕了3次。”这种模式——被称为三体共振——随着时间的推移而愈发稳定。这类似于所谓的拉普拉斯共振,该现象将木星的卫星木卫一、木卫二和木卫三连接在一起。

“如果你知道冥卫二和冥卫三在哪里,你就能够确定冥卫五的方位。”Showalter说,“这是一个系统有序性的一小部分。”冥卫五在3颗卫星中是最小的,因而可能是被另外两个“跳集体舞”的伙伴捕捉而来的。

通过与马里兰大学帕克分校行星天文学家Douglas Hamilton合作,Showalter对哈勃空间望远镜观测的这些卫星如何随着时间的推移而运动进行了梳理,从而对共振现象进行了搜索。

研究人员同时发现,冥卫四要比冥卫二或冥卫三暗得多,这表明前者可能是由不同的物质构成的。并且冥卫二和冥卫三围绕它们的轴线旋转得非常混乱,唯一一颗也有类似经历的卫星非土星的土卫七莫属。

曾在冥王星卫星中寻找共振态的加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室行星科学家Marina Brozovic表示,这项研究成果将帮助科学家更好地理解冥王星系统是如何形成的。

新视野号探测器距离冥王星已不足4900万公里,并且正在迅速靠近后者。该探测器现在正在搜索那些哈勃空间望远镜无法识别的小而昏暗的卫星。迄今为止它并没有任何新的发现,然而未曾谋面的卫星可能潜伏在几个地方,包括沿着已经存在的卫星轨道周围。

科罗拉多州博尔德市西南研究所行星科学家Simon Porter指出,即便是更小的卫星——不足冥卫五质量的10%——也能够隐藏在冥卫五与冥卫三之间的轨道上。Porter曾经把假想的冥王星卫星放入轨道模型,目的是看看哪些卫星有可能存在真正的生命活动。

Showalter则认为如果真的存在任何新卫星,那么它们可能比冥卫三更小并且距离母星更远,冥卫三是目前已知最外层的卫星。但他说:“我现在所说的关于冥王星的任何事情很可能在下周甚至明天便要被更改。”

新视野号探测器于2006年1月17日发射升空,主要目的是对冥王星、冥卫一等柯伊伯带天体进行考察,它将是第一艘飞掠冥王星的探测器。该探测器将成为人类有史以来最快速的人造飞行物体,它飞越月亮绕地球轨道不到9个小时,到达木星引力区只用了13个月。新视野号探测器现在正以每小时约3.1万英里(4.99万公里)的速度前进。(赵熙熙)


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