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重力辅助播客:冥王星,艾伦斯特恩

  重力辅助播客:冥王星,艾伦斯特恩由美国宇航局和天体生物学杂志

   2018年3月15日美国东部时间上午07:21 0 0 更多合作伙伴系列重力辅助播客:冥王星,艾伦斯特恩冥王星的心脏是一个1600公里宽的广阔的平面。图片来源:NASA / JHUAPL / SwRI 重力辅助播客由美国宇航局行星科学主任吉姆格林主持,他每周都会与地球上一些最伟大的行星科学家进行对话,并在此过程中对太阳系及其他人进行导游。本周,他与西南研究所的新视野首席研究员艾伦·斯特恩一起,讨论2015年7月冥王星飞越这个神秘多样的世界的故事,这个世界有一个像德克萨斯州那样大小的心形冰川。和俄克拉荷马州,蔚蓝的天空,旋转的卫星,高山落基山脉和红色的雪!你可以在这里收听完整的播客,或阅读下面的成绩单。吉姆格林:就在几年前,我们对冥王星几乎一无所知,但2015年7月,新地平线改变了它飞向矮行星时的一切。什么是最大的惊喜,艾伦?[ 在眩目的新视野中翱翔冥王星和卡戎 ] 广告 艾伦斯特恩:我认为我的两个最大的惊喜是第一次,冥王星竟然是多么令人惊奇 - 表面甚至大气中有多少种不同的特征。每个人都有一些东西。第二个令人惊讶的发现是,有多少公众真正想参与其中,只是参与这项探索。我们预计这将是一个很大的反应,但它比我们想象的要大得多。我会说至少一年之后,我们的团队成员会在[去的时候]收到这种完全无与伦比的公众反应; 我们收到了数百个公开演讲的请求。我们无法实现这一切。吉姆格林:我认为其中一些仍在继续。就在上周我在日本的时候,我去了一所女子学校,他们想知道冥王星。它绝对是国际化的。 实际上,令我震惊的是心脏特征,还有围绕它的背景。冥王星是一个比月亮小的身体,但它看起来不像我们的月亮。艾伦·斯特恩(左)在录音棚里加入了吉姆·格林,参演了重力助手播客的最新一集。艾伦·斯特恩(左)在录音棚里加入了吉姆·格林,参演了重力助手播客的最新一集。图片来源:NASA 艾伦斯特恩:冥王星有自己的个性,心脏可能是其中最重要的部分之一。在冥王星Clyde Tombaugh的发现者之后,我们将这颗心命名为Tombaugh Regio。当我们远在距离地球1亿英里的地方 - 远离太阳的地球 - 并且首先在远处的冥王星上训练我们的相机时,每当该部分进入视野时,我们就能看到表面上这个明亮,巨大的特征。随着我们越来越接近它开始采取这种心脏形状,我们决定运行它并称之为冥王星的心脏。它确实看起来像一颗心,但它实际上是一块巨大的冰川冰川,面积达一百万平方公里。这是德克萨斯州和俄克拉荷马州的总和。冰川正在流淌。我们看到有雪崩的地方,以及山脉和它们下面的俯冲的地方,我们看到它在哪里翻倒。我们在那里找不到一个陨石坑,这意味着这块巨大的房地产昨天诞生了,从地质上讲。太奇妙了。吉姆·格林:我真的很喜欢有关心脏的另一件事是,它是一个律西昂。这意味着它是一个较低的区域。因此,这使您对如何产生一些非常巧妙的想法。艾伦斯特恩:整个规划周围是高耸的山脉,高达四五公里,与落基山脉一样高。看起来它们在冥王星的巨大冲击下被抬起,形成了一个大盆地,就像我说的那样,大约一百万平方公里,[朝向各个方向1000公里],并挖出了这个大洞。然后那个洞成了雪的冷阱。主要是大气是由氮气组成的,所以这是最多的雪。随着时间的推移它就像你填满浴缸一样充满了。我们的数学模型显示,当冥王星环绕其轨道,然后因为它具有这些较长的季节周期,盆地中的氮气量实际上可以在数十亿年的海平面上来回流动数千次,如果你会,吉姆格林:那是因为它与大气的相互作用?艾伦斯特恩:是的。随着冥王星表面上的太阳光量随着它在椭圆轨道中的位置或者随着时间的推移其极点的倾斜而变化,随着时间的变化,您可以或多或少地加热进入盆地。这可以驱动冷凝流入并填充,或者称为升华,这是一种可以[清空]的蒸发过程。冥王星的蓝色雾度,由大气中的小颗粒反向散射产生,称为米氏散射。冥王星的蓝色雾度,由大气中的小颗粒反向散射产生,称为米氏散射。图片来源:NASA / JHUAPL / SwRI 吉姆格林:冥王星的气氛很阴霾真是太棒了,而且结构非常棒。它也让我感到震惊,这么小的身体有如此美丽的气氛。艾伦斯特恩:几十年来我们一直期待这种阴霾。在地面数据中有一些暗示,你看看冥王星的艺术家概念,他们经常会向表面展示一种低洼的雾霾层,但我们发现它是一个有几十层的高耸结构伸展到冥王星的天空50万英尺(150公里)。当我们拍摄它的彩色照片时[我们看到]它是蓝色的。蓝天的地方不多。地球就是其中之一; 冥王星是另一个。随着雾霾的结构和所有精细的层次,真的让我们感到惊讶。吉姆格林:我认为蓝光是背光的,但是大气层发生的事情是由于与太阳风相互作用而发生的化学反应,还有紫外线[来自太阳],然后是复杂的碳分子聚集在一起,形成所谓的tholins。这就是我对正在发生的事情的理解,而那些都是红色的。冥王星的一部分心脏的特写镜头,显示缓慢流动的氮冰与山丘和山脉的“海岸线”对接。 冥王星的一部分心脏的特写镜头,显示缓慢流动的氮冰与山丘和山脉的“海岸线”对接。图片来源:NASA / JHUAPL / SwRI 艾伦斯特恩:是的,那是现场。这就是冥王星表面淤积并使表面变红的原因。地球的大气[天空]是蓝色的,但空气不是蓝色的。通过称为瑞利散射的过程,[大气]分子的散射特性比红光更有效地散射蓝光。瑞利勋爵(Lord Rayleigh)近200年前发现,他是一位早期的大气科学家和物理学家。所以红色穿过,蓝色是散落的东西。如果你愿意,那就是描绘大气颜色的东西,即使空气本身,实际的分子是无色的。在水体中也是如此。同样的过程使海洋蓝色或游泳池变蓝。但在冥王星的情况下,它是不同的。它是[在大气中]的细小悬浮颗粒,即使它们是红色的,它们通过称为米氏散射的不同过程与阳光相互作用的方式产生蓝色。[编者注:当散射的粒子大于光的波长时,发生米氏散射。地球上的米氏散射可能是由水滴引起的,这是一种前向散射效应,所以你可以从冥王星的远端看到它,当阳光透过大气层时,它会回望它。但如果你是一名宇航员并且你在那里,它就像地球的大气层一样呈蓝色。吉姆格林:我真正喜欢的是,在冥王星的某些地方,它正在下雪红[由于那些细小的悬浮颗粒]。艾伦斯特恩:这是红雪。是的,这对你来说是一个科幻星球。新视野最好近距离冥王星的表面。 这是看着形成心脏的冰。 可以看到冰岛中的山脊相交的小岛屿。新视野最好近距离冥王星的表面。这是看着形成心脏的冰。可以看到冰岛中的山脊相交的小岛屿。图片来源:NASA / JHUAPL / SwRI 吉姆格林:你一直在考虑去冥王星很长一段时间,我不得不承认,你真正做到了这一点的驱动力。艾伦斯特恩:嗯,很多人都在努力。吉姆格林:嗯,我知道,但我不知道没有你我们会在那里。我相信你会说这一切都值得,但它需要相当大的收费,因为它需要大量的能量和大量的注意力才能完成。艾伦斯特恩:确实如此,这对我们的家庭造成了影响。我想对于我们中的许多人来说,我们报名参加了晚上和周末,长时间的旅行和很多旅行。对于你的孩子和伴侣以及配偶和亲戚来说,你缺席了很多,但我认为这是值得的,我不会交易它。我会在一分钟后再做一次。我认为我们确实为科学做了一些有益的事情,我们为探索做了一些有益的事情,我们激励了很多人。你不禁为此感到自豪。吉姆格林:我们有国家科学院(科学院)进行的十年调查,就各种科学的下一步应该是什么,并且必须考虑回到冥王星和卡戎。你对此有何看法?我们怎么可能把它拉掉呢?艾伦斯特恩:我认为我们知道如何从技术的角度来做这件事,西南研究所的研究正在进行,我的工作由内部研究基金资助,以便在这方面取得领先,以及在戈达德太空飞行中心,在NIAC和其他一些地方。显而易见的是,我们拥有将轨道器放置在冥王星附近的技术,甚至可以用SLS(太空发射系统)快速或甚至更快地飞行它,而不是[我们在2006年1月推出的新视野号] 2015年7月到达冥王星]。有趣的是,我们从这些研究中得知,大卫星卡戎在冥王星上可以扮演同样的角色泰坦为卡西尼做了。这是你的摩托艇,让你通过重力辅助系统游览系统,这样你就可以访问所有的小卫星,然后走出等离子体尾部,用质谱仪浸入大气层,并在燃料方面实现所有这些功能。因为Charon在重力辅助后重力辅助后给你重力辅助。冥王星的月亮Charon的模拟图像,基于真实的观察和数据作为新视野在两者之间飞行。冥王星的月亮Charon的模拟图像,基于真实的观察和数据作为新视野在两者之间飞行。图片来源:NASA / JHUAPL / SwRI / Lunar and Planetary Institute 吉姆格林:我真的很喜欢这个概念。但是卡戎也很壮观。冥王星在颜色和各种功能方面与众不同。当你看到它时你怎么看?艾伦斯特恩:嗯,我们知道两者会有所不同。从所有基于地面的数据中,我们可以看到冥王星有更多的个性,如果你愿意,它有更明亮的颜色和更具反射性的表面,以及更多变化的明亮和黑暗区域[可见]旋转。但是Charon有自己的个性,而且它有一些我们在太阳系中没有看到的真正独特的功能。横跨赤道的这个巨大的峡谷延伸超过1,000英里可能是因为内部海洋形成后早期冻结的结果,因为它从一个热的内部液体变成一个坚固,冷却的内部。它有这个巨大的红色极地帽就像有人会想到的东西,而不是实际发生的东西。事实证明,极地帽是由冥王星的东西组成的,它们在它们之间的空间中流动并且在最冷的两极处粘在Charon的表面上,并且因为冥王星表面上的tholins是红色而变成红色。所以Charon也有很多东西可以教给我们。 吉姆格林:除了卡戎之外,冥王星还有其他一些卫星,他们正在旋转,而且它们并非全都被锁定,这也是一个惊喜。那是什么意思?艾伦斯特恩:嗯,如果我知道我会出去写一篇论文。我们理解这个问题,一旦你承认存在问题,你就可以开始应对它了。我们预计这些小卫星会像一颗巨行星的正常卫星一样旋转下来并且表现得像普通卫星一样,但它看起来像冥王星 -查龙二进制系统,由于它是一个二元并且非常不寻常,因为它有一个巨大的引力场,因为你在那里有两个质量,创造这些踢和颠簸,因为小卫星轨道继续抵抗潮汐力,这将阻止它们的旋转周期。相反,它激发了他们。它给了他们踢。拿[冥王星的月亮]九头蛇。它是最远的,每次它在轨道上绕着冥王星滚动时它几乎翻滚了100次。这就像一场足球。它每10小时就会翻滚,翻滚和翻滚。冥王星月亮Charon的高分辨率图像,由New Horizo??ns提供。冥王星月亮Charon的高分辨率图像,由New Horizo??ns提供。图片来源:NASA / JHUAPL / SwRI 吉姆格林:当我第一次看到我认为好的时候,这肯定是最近某种影响的结果,并且它已经没有完全放慢速度。但是当许多其他卫星也没有显示出潮汐锁定位置时[编者注:潮汐锁定是指物体旋转周期和轨道周期同时锁定,以便它们持续相同的时间长度,这导致他们向他们的父体展示了同样的面孔,就像我们的月亮对地球一样],那么你是对的:还有别的东西需要解释。艾伦斯特恩:很多人都在想你刚才所说的,它必须是最近影响的证据,然而,正如你所说,因为所有四个[冥王星的小卫星]都在这样做,这意味着它太不可能了。但也有人认为可能是[小卫星]系统刚刚形成。但是,当我们的火山口计数器完成确定表面老化的工作时 - 因为表面上的陨石坑越多,撞击者的雨水越长 - 他们的小卫星年龄就达数十亿年,就像老年人一样作为卡戎,这意味着它们都是在很久很久以前形成的。还有其他事情要做出那些不寻常的旋转速度。吉姆格林:另一部分就是它看起来不像周围有任何碎片。因此,如果最近有影响,那么所有碎片都去了哪里?艾伦斯特恩:没错。系统干净如哨子。根据New Horizo??ns收集的数据建立的心脏边缘景观的模拟斜视图。 注意在冥王星的肢体上突然出现在天空中的山脉。根据New Horizo??ns收集的数据建立的心脏边缘景观的模拟斜视图。注意在冥王星的肢体上突然出现在天空中的山脉。图片来源:NASA / JHUAPL / SwRI / Lunar and Planetary Institute 吉姆格林:我一直喜欢和客人打交道的事情之一是谈谈他们如何进入他们的领域,他们如何对他们正在做的事情以及他们获得的动力感到兴奋。那么艾伦,你的引力辅助是什么让你发生了这种情况?艾伦斯特恩:天哪,可能有很多,但马上就想到的是我的父亲,他不是太空业务,不是科学行业,他是销售和管理,有一天他回家了用他的小型手持式录音机出差,他说,“猜猜我坐在这架飞机旁边的人 - 阿波罗宇航员,Wally Schirra。然后他给你留了一个信息。“然后我的爸爸演奏了这个[录音],还有Wally Schirra,几乎说,”嘿,艾伦,我明白你住在达拉斯,你对科学感兴趣,而你努力学习,你知道你可以做任何你想做的事。无论你想做什么,你都可以像我一样成为一名宇航员,或成为一名科学家或工程师。去吧。我希望有一天能见到你。“哇,对于一个9或10岁的孩子来说,男孩就是那种重力辅助。 加载广告吉姆格林:你有没有回来见到沃利?艾伦斯特恩:我从未见过他。我遇到了很多阿波罗宇航员,我不知道磁带是否仍然有效,但我知道我们还有那台小型手持式录像机。我不会让我爸爸扔掉它。我确定它在我父母的阁楼里。 Jim Green:New Horizo??ns现在已经过了冥王星,正驶向柯伊伯带。它的下一步是什么? Alan Stern:嗯,关于New Horizo??ns最保守的秘密就是我们正在使用望远镜作为一个实际上在柯伊伯带中的天文台。我们刚刚在九月把太空船赶了上来,一直到今年年底,它正在我们的轨道上观察小行星甚至更小的柯伊伯带天体(编者注:宇宙飞船现在已经恢复到冬眠状态,直到2018年6月4日)。然后在2018年底,我们将在冥王星这样的行星之一的冥王星之一的下一个飞越距离,冥王星之外的十亿英里。这是一个没有名字的对象,只是一个车牌,2014 MU69。它可能是太阳系形成中最原始的遗迹,有待探索。它已经出现了 - 400度深度冻结40亿年,我们以前从来没有做过类似的事情。我们不太清楚会发生什么。在这方面,它有点像冥王星。我相信我们会看到一些惊喜。这一切都发生在2018年的假期,所以你可以在柯伊伯带和新年前夜与美国宇航局共度圣诞节。飞越实际上是新年前夜和2019年元旦。新视野的形状非常健康,准备回到下一轮的戒指。

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