新視野號(hào)拍攝的冥衛(wèi)一（冥王星的衛(wèi)星）
（圖源：NASA/JPL-Caltech）
通過(guò)詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家在冥衛(wèi)一（又稱(chēng)卡戎，冥王星最大的衛(wèi)星）冰封的表面探測(cè)到了二氧化碳和過(guò)氧化氫。這些分子可能幫我們揭示太陽(yáng)系邊界的冰球是怎么誕生的。
冥衛(wèi)一自1978年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，一直被科學(xué)家們不斷的研究。但是，由于技術(shù)原因，某些波長(zhǎng)的電磁波無(wú)法被探測(cè)到，導(dǎo)致我們不能完全了解冥衛(wèi)一表面成分。因此，盡管之前在冥衛(wèi)一的表面探測(cè)到了冰，含氨物質(zhì)和有機(jī)化合物，但是最近才探測(cè)到了表面的二氧化碳和過(guò)氧化氫。
美國(guó)西南研究院的西爾維婭·普羅托帕帕帶領(lǐng)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，利用詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡搭載的近紅外光譜儀補(bǔ)全了之前研究的空缺?！拔覀兊难芯拷沂玖粟ばl(wèi)一表面存在這二氧化碳和過(guò)氧化氫，這對(duì)于了解冥衛(wèi)一的起源有重大意義。“普羅托帕帕告訴了space.com?！边@些發(fā)現(xiàn)拓寬了冥衛(wèi)一已知的組成成分，其中包括水冰，含氨物質(zhì)和導(dǎo)致其灰紅色的有機(jī)化合物?！?/p>
冥衛(wèi)一是一個(gè)中型天體，直徑約1,200 km，位于太陽(yáng)系邊緣的柯伊伯帶?？乱敛畮且粭l由冰碎片、彗星和矮行星組成的環(huán)，柯伊伯帶中的天體也被稱(chēng)為海王星外天體 。
與其他柯伊伯帶內(nèi)的大型天體不同的是，冥衛(wèi)一的表面沒(méi)有被甲烷等揮發(fā)性冰所遮蔽，這代表科學(xué)家們可以了解太陽(yáng)光在如此遙遠(yuǎn)距離對(duì)這些天體產(chǎn)生的影響。同時(shí)，因?yàn)樾乱曇疤?hào)掠過(guò)冥王星時(shí)測(cè)量冥衛(wèi)一的地貌，所以這也是唯一一個(gè)擁有地質(zhì)測(cè)繪數(shù)據(jù)的中型海王星外天體。
“總的來(lái)講，這些因素導(dǎo)致冥衛(wèi)一是一個(gè)非常有價(jià)值的研究目標(biāo)，” 普羅托帕帕說(shuō)，“我們的發(fā)現(xiàn)對(duì)于了解太陽(yáng)光和隕石撞擊等因素會(huì)如何影響冥衛(wèi)一的表面有著重要的意義。這樣的推論也可以推廣到其他中型海王星外天體上。”
恒星，行星以及衛(wèi)星的組成部分可以通過(guò)觀(guān)測(cè)它們發(fā)出或反射的光推斷出。這樣做的原理是一個(gè)元素會(huì)在某一個(gè)特定的波段吸收或發(fā)射光（這個(gè)方法叫做光譜學(xué)）。因此，通過(guò)光譜學(xué)，我們可以分析出觀(guān)測(cè)物體的化學(xué)成分。
通過(guò)結(jié)合了詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡的光譜數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室中對(duì)一些元素的分析，普羅托帕帕和她的同事推斷出了冥衛(wèi)一的表面成分。因此他們得出結(jié)論：二氧化碳主要存在于富含水冰的表層地下。
“新視野號(hào)拍攝的照片揭示了冥衛(wèi)一的表面有許多隕石坑。這些隕石坑周?chē)稍S多明亮的噴發(fā)物，這些噴發(fā)物富含水和含氨化合物?！?普羅托帕帕解釋道，“這些地質(zhì)特征揭示了噴發(fā)物的起源，原本位于地下的水和含氨化合物因?yàn)殡E石撞擊而重見(jiàn)天日。因此，我們可以通過(guò)噴發(fā)物的組成部分推斷出冥衛(wèi)一的組成部分。”
“我們一般認(rèn)為噴發(fā)物上層的二氧化碳來(lái)自于衛(wèi)星的內(nèi)部，由于隕石撞擊，這些二氧化碳才能重見(jiàn)天日?！?/p>
普羅托帕帕還表示，二氧化碳的出現(xiàn)并不意外，因?yàn)樵杏粟ね跣堑脑行潜P(pán)就包含了二氧化碳。實(shí)際上，2015年，新視野號(hào)飛掠冥王星時(shí)，科學(xué)家們因?yàn)闆](méi)有探測(cè)到二氧化碳而被震驚了。
“二氧化碳的出現(xiàn)令人滿(mǎn)意地證實(shí)了我們的預(yù)期?！捌樟_托帕帕說(shuō)到。然而，過(guò)氧化氫的出現(xiàn)令人十分意外。“在21世紀(jì)初期，人們就知道木衛(wèi)二上存在過(guò)氧化氫鑒于木衛(wèi)二和冥衛(wèi)一截然不同的環(huán)境。我從未想過(guò)我會(huì)寫(xiě)一篇比較這兩顆衛(wèi)星的論文?！?/p>
冥衛(wèi)一上出現(xiàn)的過(guò)氧化氫說(shuō)明了冥衛(wèi)一富含水冰的表面正在被來(lái)自外界的高能粒子不斷轟擊，這些高能粒子可能來(lái)自于太陽(yáng)風(fēng)，或者來(lái)自宇宙深處的宇宙射線(xiàn)。
“過(guò)氧化氫是由臨近的氫氧離子自由基結(jié)合而形成的，而氫氧離子自由基產(chǎn)生于高能離子、電子或光子轟擊水分子，導(dǎo)致水分子分裂而產(chǎn)生的?！?普羅托帕帕說(shuō)，“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們團(tuán)隊(duì)證實(shí)了當(dāng)二氧化碳存在時(shí)，高能粒子轟擊可以產(chǎn)生過(guò)氧化氫。”
普羅托帕帕和她的團(tuán)隊(duì)將利用詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡繼續(xù)研究冥衛(wèi)一，并通過(guò)研究冥衛(wèi)一，更好的了解外海王星天體。
“未來(lái)的詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)會(huì)填補(bǔ)之前缺失的波段，這可能導(dǎo)致人們探測(cè)到冥衛(wèi)一上其他的化學(xué)成分，并發(fā)現(xiàn)更多在冥衛(wèi)一表面進(jìn)行的化學(xué)過(guò)程?！捌樟_托帕帕說(shuō)。
該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了自然-通訊雜志上。
BY: Robert Lea
FY: Chen Li
如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除
轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處
熱門(mén)跟貼