新视野号到达柯伊伯带,竟发现一个类似“双星”的小行星

在与冥王星成功会合后,新视野号宇宙飞船被送往位于柯伊伯带的一个更小的天体。当它飞过时,宇宙飞船捕获了一个由两个截然不同的叶瓣组成的小世界的图像,科学家们发现这些叶瓣的属性有点令人困惑,但具体细节还需等待深入研究,因为距离和电力预算的结合意味着将“新视野号”的大部分数据传回地球是一个缓慢的过程。

随着高分辨率图像的出现,对这些数据的等待终于结束了。科学家们利用这些图像,试图更好地了解现在被称为阿洛克特(Arrokoth,以波瓦坦语中“天空”的意思命名)的形成和结构。虽然这些数据并不能回答我们关于阿洛克特的所有问题,但它确实给了我们一些关于这种奇怪结构是如何形成的很好的想法。

新视野号到达柯伊伯带,竟发现一个类似“双星”的小行星

“接触双星”小行星,阿洛克特

“新视野号”是自地球发射以来速度最快的探测器(由于重力的帮助,比其他探测器的速度更快),而阿洛克特非常小,这意味着探测器必须离得非常近才能拍到更多的细节。这为在飞行过程中收集数据留下了一个狭窄的窗口,但今天公布的文件详细说明了它有多窄。就在最近一次飞越前两天,阿洛克特还在新视野号的相机上以单个像素的形式出现。直到大约半天前,它才长到超过10像素。所以绝大多数数据来自一个只有12小时宽的窗口。

新视野号到达柯伊伯带,竟发现一个类似“双星”的小行星

新视野号

尽管如此,在那段时间里,“新视野号”上的照相机捕捉到的图像探测到了阿洛克特的构成,它们能够分辨出阿洛克特表面上小至33米宽的特征。随后的论文描述了人体的结构,建立了它的历史模型,并对其化学成分做了一些猜测。

海王星引力影响之外的区域,新视野号发现的小行星其成分与太阳系本身40亿年的年龄一致

阿洛克特来自太阳系的柯伊伯带,特别来自海王星引力影响之外的一个区域,海王星是太阳系最大的行星。在这一地区,有足够的物质形成冰体,但其分布太稀疏,以至于这些冰体看起来仍然很小,没有足够频繁的相互作用形成更大的行星。海王星的影响使柯伊伯带的一些天体向内分散得更远,这些天体更有可能与其他天体相撞,太阳的影响也更强。但是目前阿洛克特的轨道已经超出了可能发生的范围。

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柯伊伯带

如果这是真的,那就意味着该天体很可能由自太阳系形成以来基本没有变化的物质组成。从各种迹象来看,这是真的。对阿洛克特表面陨石坑密度的评估与太阳系本身40亿年的年龄一致。它的表面呈现出柯伊伯带这一区域其他物体的典型红色,这表明它的表面没有明显的化学变化。

红色(下图)似乎来自一种复杂的长链碳氢化合物混合物,统称为多林。它们是由受辐射影响的短分子之间的化学反应产生的。在阿洛克特的例子中,这些较短的分子似乎包括甲醇,一种单碳醇,以及新视野号数据中唯一被明确识别的单一化学物质。甲醇可能是由甲烷和水之间的化学反应形成的,但是在阿洛克特上只有微弱的水存在的迹象,没有甲烷的明显特征。考虑到我们对柯伊伯带和其他物体的了解,它们有可能存在于地表以下,但这还没有得到这次飞越的证实。

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无论它是由什么构成的,阿洛克特的密度不是很大,很可能与彗星的密度相似。如果它的密度不到一般彗星的一半,它的旋转速度就会快到足以使它分裂。如果密度太大,两个叶瓣合在一起时就会相互挤压得更厉害。

“双星”小行星的形成方式还有待研究确认,最大可能是由两个小型碰撞而形成

需要解释的事情之一是阿洛克特不寻常的形状。它似乎是所谓的“接触双星”,意思是说它是由两个物体轻轻碰撞形成的。但在这种情况下,这些物体本身似乎有点模糊,需要解释它们扁平、细长的形状。

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小行星

飞掠的关键结果之一是产生了两个连续的图像,从略微不同的角度,允许阿洛克特的立体视图。该视图的三维重建显示,两个脑叶并不像它们最初呈现的那样平坦。这种水平的扁平化可以用每个物体的旋转来解释,更圆的形状意味着每个部分的旋转只需要比当前阿洛克特的旋转稍高一点就可以创造出合适的平直度。

对可能把两个独立的物体撞在一起的碰撞的建模表明,任何速度超过每秒5米的接近都会导致两个物体的破裂,而不是我们看到的整齐的双叶结构。这表明这两个天体一定是靠得很近的地方形成的,是由同一块坍缩的物质云形成的。除此之外,不太可能提供这种渐进的速度。

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但是,即使是像这两个物体所经历的缓慢过程,也需要一些东西来消耗它们最初的动量。因此,研究人员考虑了多种可能的方法。但许多简单的选择都行不通。阿洛克特离太阳的距离是地球到太阳距离的40倍,对于光线来说,它离太阳太远了,所以不会对物体的运动产生明显的影响。碰撞的频率还不够高,不足以损失足够的动量。

他们留给研究人员的是在太阳系早期最初环绕太阳的气体。虽然太阳的能量驱散了大部分的气体,但在两个星体最初形成的时候,这些气体就已经存在了,而且,更重要的是,它们环绕太阳的速度会更慢。这将提供一个摩擦的两个机构,形成了阿洛克特,让他们慢慢接近足以融合,而不是粉碎其中任何一个在他们第一次接触的点。

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阿洛克特上最大的一个特征是一个陨石坑,以新地平线控制中心的所在地命名,被称为“马里兰”。马里兰州位于两个耳垂中较小的一个,直径约6公里,深度至少为半公里。它的圆形轮廓被一个延伸到火山口的突出物打断了;它是如何形成的还不清楚。有许多小的洼地看起来像是火山口,但没有一个直径超过一公里。

陨石坑通常意味着像阿洛克特这样的小天体表面的物质被炸飞了,因此研究人员对它们的残骸进行了扫描:小卫星或小环,它们是在太阳系其他小天体上发现的。但是没有任何卫星的迹象,如果有一个光环存在,它就会非常稀疏。

还有更多的细节已经被探索过,但数据的公布也意味着研究其他太阳系过程和柯伊伯带天体的人们将开始根据我们现在对阿洛克特的了解重新思考他们感兴趣的天体。

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