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人类对宇宙的探索从古代一直延续到了今天,但浩瀚无垠的宇宙仍然是一个神秘的存在,距离我们要揭开它的神秘面纱还有很遥远的距离。自古以来就被注视着的太阳和月亮成了我们最想要探索的目标,现在人类已经在月球上留下了自己的足迹,但是对于表面温度达到5500摄氏度的太阳来说,我们想要靠近它无异于飞蛾扑火。
Tips:冥王星是柯伊伯带中的矮行星。冥王星是被发现的第一颗柯伊伯带天体,第一颗类冥天体,是太阳系内已知体积最大、质量第二大的矮行星。
随着天文学理论的逐渐成熟,我们开始对其他星体进行了探测研究。在这个过程中,人类经常会被宇宙中的各种景象所震惊,因为这里存在着太多超出人类想象的东西了。比如冥王星上的那片爱心区域,比如目前探测到的最遥远的、形似葫芦的天体“天涯海角”。两年前,有一个来自德国的小机器人,同样也让人类看到了龙宫星上不可思议的景象。
人类对“龙宫”的初步探索
如今,我们已经知道在大气层之外存在着一个主小行星带,它像一条长长的缎带,把地球围绕在里面。这条行星带里面有着上百万颗小行星,直到现在我们也没能把它们全部归类编号。在这些小行星里,有很多都是岩石行星,这种行星是我们研究的重点目标。
Tips:小行星带是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域,98.5%的小行星都在此处被发现,已经被编号小行星有120,437颗。由于是小行星最密集的区域,因此也被称为主带。
因为比起其他行星,这种行星和地球的构造更相似,在上面也更容易放置探测器。科学家甚至认为,这类岩石行星很有可能曾经与地球发生过碰撞,并且在这个过程中把构成生命的基本元素和丰富的矿产资源带到了地球上。按照目前的科技发展速度来看,未来我们非常有可能能够亲自来到岩石行星上进行实地勘察和资源的收集。
人类曾经发现过一颗“灵神星16号”小行星,组成它的基本上都是金属元素,里面甚至还包括金、铂这类贵金属。这些金属如果能够带回地球为人类所用,那么将对人类社会和文明的发展带来巨大的推动作用。
Tips:第16号小行星“灵神星”16 Psyche的运行轨道位于火星与木星之间,据推测,这是一颗原始行星被太阳系形成初期剧烈的撞击事件摧毁之后留下的残骸。
在数量繁多的岩石行星里,有一颗具有独特探索意义的小行星,它距离地球更近一些,只有3亿公里左右。这颗漂浮在宇宙中的小行星是被日本的隼鸟2号探测器发现的,编号为162173,之后被命名为“龙宫”。“龙宫”的直径大约870米,构成它的金属主要是铁和镍,科学家推测,这颗小行星很有可能是其他行星爆炸时遗留下来的核心部分,对于探究宇宙和生命的起源具有重要意义。
科学家们根据隼鸟2号传回的照片,从不同的角度来观察“龙宫”的形态,通过建立三维模型的方式将“龙宫”的样子呈现了出来,它看起来就像一个巨大的陀螺。“龙宫”的密度非常小,它的内部就像泡沫和奶酪一样,存在着许多小孔,而这些孔洞占据了“龙宫”整体体积的二分之一。
Tips:龙宫小行星 (162173),是一颗于1999年5月10日由美国林肯实验室的自动观测程序林肯近地小行星研究小组(LINEAR)发现的一颗阿波罗型近地小行星。
2018年,日本研究团队发现,“龙宫”南极的一处巨大岩石表面看起来比其他部分更加崭新,据此推测这部分表面暴露在宇宙中的时间较短,很有可能是原有的表面发生了脱落,或者是在旧表面上重新形成的。在日本的传统神话当中,龙宫是海神居住的宫殿,日本有许多文学影视作品甚至舞台剧都是以龙宫为背景的。因此,人们以龙宫舞台剧中的角色为这块岩石命名,将它称为“龙女”。
人类对龙宫星的各种研究和推论
日本科学家们对这颗行星有着强烈的探索欲,他们结合隼鸟2号传回的数据,通过各自的研究试验提出了不同的相关推论。
Tips:“隼鸟2号”向龙宫小行星发射了一个弹丸,在表面炸开了一个洞,这样就可以从岩石内部收集材料。此次收集的样本中包括了近1.3厘米的岩石,而且它们非常坚硬。
比如前文中提到,龙宫星的内部存在多孔状结构,日本名古屋大学的渡边清一郎称,这应该与龙宫星的质量、体积和平均密度有关。并且,渡边清一郎还认为,龙宫星的陀螺形状可能是由于早期的快速旋转造成的,这种运动使龙宫星原本偏向球体的形状变得扁平,而且在赤道处形成了一个突出的脊,称之为赤道脊。而且目前还存在着。
关于这个问题,渡边清一郎还没有得到答案。不过他认为,这和龙宫星表面的物质较为坚固、不易崩塌有关。这些物质之间的摩擦角很大,所以产生摩擦需要的能量也很大,这就导致赤道脊消失的速度非常非常慢。不过,渡边清一郎认为这个问题的答案是开放的,具有多种可能性。
Tips:尽管龙宫星现在的旋转速度已经降低了很多,自转一周需要7.6小时,行星整体也变得更加稳定,但赤道脊一直都没有消失。
日本东京大学的研究团队则是探究了龙宫星的诞生过程,以及它表面的物质含量。这个研究团队是由浅田诚治带领的,他们对航天器传回的数据进行了分析和研究,发现在龙宫星的表面存在着含水矿物,而且这种矿物遍布了整个龙宫星。由于这些矿物是被近红外光谱仪探测到的,所以它们都存在部分脱水的现象,并且有可能都在形成过程中经历过“热变质”。
该研究团队认为,龙宫星的起源应该是在4.56亿年前,和太阳系一起诞生的。不过当时它还只是一个母体,没有演变成行星。这个母体的内部发生了非常剧烈的水岩反应,形成了遍布表面的含水矿物。但在后来,这个母体经历了一次半脱水,一些水合矿物在这个过程中破碎,使得表面的水分流失。
Tips:脱水是指人体由于病变,消耗大量水分,而不能即时补充,造成新陈代谢障碍的一种症状,严重时会造成虚脱,甚至有生命危险,需要依靠输液补充体液。
这个母体一直在宇宙中漫无目的地漂浮,直到大约10亿年前,它和另一颗行星产生了剧烈的碰撞,这次碰撞将它打碎了。目前对母体的猜测有两个,一个可能是波兰星族小行星的前身,在14亿年前解体,另一个可能是欧拉莉娅的母体,在8亿年前出现在一次天体解体过程中。这两颗行星的大小也十分相似。
在碰撞发生后,碎片并非全部散落在宇宙各处,而是随机聚集成碎石堆,并且很有可能发展演化成一颗新的行星。龙宫星的直系母体就是这样由无数碎片堆积而成的,并且,这个直系母体还在之后又经历了一次碰撞,这才形成了龙宫星。
Tips:欧拉利亚是一颗更巨大的小行星的碎片,这颗小行星原本是在近地轨道上运行,当它解体后,仅有包括欧拉利亚这样的碎块幸存下来。
不过这种推测并不能生搬硬套到其他小行星的形成过程上,因为这只是根据隼鸟2号探测龙宫星后得出的结论,而目前,除了隼鸟2号之外,还有其他的航天器在探索近地小行星,也许这些航天器会传回一些与隼鸟2号截然不同的数据。比如NASA发射的冥王号,就正在探测一颗名为贝努的小行星。科学家认为,通过对比这两颗小行星的观测研究结果,就能够从中找到它们之间存在的相同和不同之处。
而且,隼鸟2号现在身负到龙宫星采样并返回的任务,采集成功后就能将龙宫星表面的矿物质样本带回地球。如果能够选定一个理想的采样地点,我们甚至可能推断出龙宫星顶部的旋转形状是如何形成的。
Tips:2020年10月,美国宇航局NASA发射的冥王号探测器,首次在距离地球超过3.2亿公里的小行星贝努Bennu上短暂着陆,并采用了“即取即走”的方式采集了一些样品。
而来自福岛会津大学的北里康平则认为,我们还需要了解那些跟龙宫星具有相似性的小行星是如何将水带到地球上的,因为这对探究生命的起源具有重要意义。在探究宇宙中有多少个像龙宫星一样为地球带来水的小行星之前,我们还必须知道的一个事实是,这些小行星内部原本保存的水有多少。
而龙宫星曾经经历的那一次半脱水,很有可能并不是它单独一颗小行星经历的。说不定是由于宇宙中放射的热量,导致整个小行星带都经历了一次半脱水。这对于地球从小行星带获得水和有机物具有很大影响。
德国小机器人传回了什么让人难以置信的照片
Tips:隼鸟2号小行星探测器是日本宇宙航空研究开发机构发射的“隼鸟”的后继探测器。“隼鸟2号”将于2018年中旬与小行星1999 JU3相遇对其进行探测,并携带样本物质于2020年末返回地球。
自从发现龙宫星以来,日本的隼鸟2号就一直在进行着龙宫星的探测任务。2019年,这艘航天器再一次前往龙宫星,不过与之前不同的是,这次它搭载着一位特殊的“乘客”。那就是由德国制造的一个机器人,名为MASCOT。这个机器人的任务是代替人类前往龙宫星,对这个小行星进行实地的勘测和观察研究。
当隼鸟2号来到龙宫星的上方,它在距离地面51千米的地方将MASCOT抛了出去。如果是在地球,那么MASCOT在还没到达地面时就已经被大气层烧成灰烬了,就算还留有部分,也会被落地时的巨大冲击力击碎。但是,在引力几乎可以忽略不计的龙宫星上完全没有这样的问题,只是下降的速度会慢一些。
Tips:MASCOT是一个小型机器人,看起来就像一个铁质的正方形盒子,重量只有10公斤左右。而且,这个机器人的寿命非常短暂,用地球上的时间来计算,只有17个小时。
从高空降落就花费了20分钟,也就是说,MASCOT真正的工作时间只有不到17个小时。但是在这短短的十几个小时内,MASCOT却向3亿公里外的地球传回了20多张龙宫星的照片,这些照片上呈现出了人们在此前从未想象到的景象。
我们知道,一个行星上“一天”的时间其实就是指自转一周所花费的时间,对于地球来说,这个时间是24小时,但是对于龙宫星来说,一天只有7.6个小时。所以,在这十几个小时中,MASCOT其实已经在龙宫星上经历了两个昼夜更替,见证了三个白天和两个黑夜。它不仅记录下了龙宫星的地表形态,还拍下了不同时间段下的龙宫星。
Tips:陨石坑meteorite crater(较大的陨石坑又称环形山),是行星、卫星、小行星或其它天体表面通过陨石撞击而形成的环形的凹坑。
在照片上,我们能够看到龙宫星上十分荒芜,只有山脉在远处绵延起伏。地表上覆盖着一层厚重的灰尘,下方是坚硬的岩石,陨石坑在这里也随处可见。除了这些之外,龙宫星上就再也没有其他东西存在了。这里显得非常寂静而寒冷,找不到任何生物曾经活动过的痕迹,到处死气沉沉。
对于人类来说,我们长期居住在生机盎然的地球上,在面对这样一个没有生物存在、没有阳光照射、甚至没有声音的世界时,是会从心底感到恐惧的。这似乎也是长期以来宇宙本身带给我们的感受,孤独而空旷,无论怎么呐喊,都会在这里湮没,得不到任何回应。
Tips:黑洞Black Hole,是现代广义相对论中,存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速。
小结
一直以来,人类都试图找到另一颗宜居星球,以免人类在地球资源耗尽之后灭亡。但是目前我们还并没有找到这样的行星,也就是说,在目前、甚至以后的很长一段时间里,人类都只能生活在地球上,其他行星是无法取代地球的。
Tips:开普勒—186f ,这颗行星是其所处恒星“宜居带”发现的首颗与地球大小相似的“兄弟”,距离地球490光年,比地球重10%,由岩石构成。
所以,我们在看到这些荒芜死寂的行星之后,更应该明白,只有地球才是我们唯一的家园,我们必须重视对地球环境的保护,同时还要确保地球资源的利用率,禁止毫无节制的资源开采。一旦地球资源耗尽,或是地球环境恶化到一定的地步,人类社会和人类文明很有可能也就不复存在了。所以,我们其实并不是在保护地球,而是在保护人类自己。