天文学

冥王星:天空和冰

2015年7月14日,探针 新视野 A,第一次,他的夏尔月亮和他们的四颗小卫星。她发现了一个积极和壮观的世界,在一个复杂和惊人的行星系统的核心,揭示了跨卷尘物体的财富。

François忘了 Scient for Scient n°90
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2006年1月19日,十年前,火箭 阿特拉斯V-550 来自佛罗里达州肯尼迪航天中心的exceps。它是最强大的美国发射器之一,能够在太空中占地20多吨。然而,它只带有478千克的小机器,探头 新视野。浪费?不,额外的电源用于加速,并制作 新视野 人类推出的最快机器。它超过了九点钟的月亮轨道,在十三个月内加入木星(近六年 伽利略, 木星的最后一个探索传感器,以及直线的线条。目标是达到“快速”的传奇和未知的物体,长期被视为太阳系限制:冥王星。

对于二十世纪的天文学家来说,冥王星长期以来一直是一个简单的天空,神秘和无法进入。它是太阳系处方的异常,直到随后在阳光下的四个岩石行星组成,外面四个巨型行星。很难想象,冥王星除了冰的残留物之外,卫星逃脱,一个没有真正兴趣的异常。但是 ...

天空中的一个小点

在探测到来之前 新视野,冥王星已经提供了一些他的秘密。在1930年冬天的一名24岁的天文学家中,在1930年冬天的第一次观察到它在亚利桑那州弗拉格斯塔夫的洛厄尔天文台招募了这项研究。新的星球然后看起来是一个简单的发光点,慢慢地在望远镜的地形板上。它的轨道非常倾斜(约17度),相对于所有行星所在的羽毛的平面,以及高度偏心,即表示椭圆形,而行星描述了相当圆圈。我们判断!在他的革命期间,芦苇在29.7左右接近太阳 Au. (一位天文单位,注意到 Au. ,对应于地球和太阳之间的距离,约1.5亿公里)并将其删除至49.85 Au. .

在1978年首次反弹。美国天文学家詹姆斯·克里斯蒂,来自华盛顿的美国海军天文台,在冥王星的极低分辨率上的照片上的定期“粪便”的评论。他推导出月亮的存在,名叫夏尔顿。实际上,它在这里是一个双重系统。换句话说,两个身体围绕着一个共同的重心:一个,主要是冥王星,直径为2,375公里,另一个,夏隆,只有两倍小,直径为1,212公里。

位于冥王星外的重心周围的旋转周期为6.3872个陆地日。两个体处于同步旋转,因此彼此总是具有相同的面。组件强烈倾斜,因为冥王星的旋转轴相对于其轨道的平面是60.4度的角度。此外,冥王星是“逆行”:它转向地球的相反方向和太阳系的大部分行星。因此,季节的循环比在地球上或火星上更具标记,其中倾斜量为25度。

夏尔顿之后,将发现另外四个小卫星,与地狱领域有关的神话名称,冥王星是罗马上帝:2005年,尼克斯(尺寸54,41和36公里)和Hydra(43和33公里); 2011年,Kerberos(即Cerbère,12和7.5公里); 2012年,Styx(10和5.3公里)。

与其环境的发现并行,天文学家正在努力远程探索冥王星。该任务是艰巨的,因为矮星球上仅涵盖了空间望远镜的最佳图像上的几个像素 哈勃。我们几乎没有区分一些清晰和黑暗的污渍很好。

冥王星的平流层

红外光谱观察更加丰硕。通过将调查与在实验室中获得的低温冰容器的调查进行比较,特别是通过格勒诺布尔的地貌和天体物理学研究所的Bernard Schmitt,可以在大量的甲烷和一点碳中建立富氮冰砖上的存在一氧化物。在冥王星的估计温度下(表面约235℃),推导出氮气的薄气氛包围物体,与冰淇淋的沉积物相平衡。

从1988年开始,在从地球上的运动中看到的大气层也观察到,冥王星在一个遥远的明星前面。在这些掩星期间,亮度曲线的下降和升高受到大气中折射规律的管辖。然后可以根据高度和建立温度和压力轮廓来评估气氛的密度。

通过这种方法,在Meudon的巴黎观测台在巴黎观测台,包括Bruno Sicardy的几个团队表明,大气比表面更热。其温度约为170°C,其最大部分在15千米以下的透明过渡到地面至235°C。因此,平流层(距离高度)的区域被放置在表面上方;它相当于太阳系。如何解释这样的结构?

据了解,大气的甲烷分子吸收近红外和热中的太阳能光子。此外,气氛在热红外线射线造成严重,因此冷却(在地球上或火星上) CO.2 水蒸气妨碍这种效果)。这导致大气平衡的温度非常优于表面,它通过热红外发射容易地冷却。

1997年通过光谱学确认了大气甲烷的存在,否则鉴于新一代高分辨率光谱仪和强大的使用,特别是2009年的量化 非常宽阔的望远镜 在智利。从巴黎观测台到Meudon的Emmanuel Lellouch可以表明,冥王星气氛含有约0.5%的甲烷甚至0.04%的一氧化碳。

表面上的大气压仍然难以测量,因为恒星的提示不允许探测到地面。据估计,它是1帕斯卡的阶数,或者比地球上统治的100,000倍。令人惊讶的是,高度密度措施表明大气层的厚度定期增加:1988年至2015年间至少增加了两倍!

在2015年春天,探测器 新视野 最终涉及其目标,使命团队知道它即将探索不仅仅是冰鹅卵石。冥王星是一个复杂的行星系统,其心中是一个不断发展的世界,根据季节覆盖着移动的冰淇淋,赋予了精致的气氛。但是,没有人知道它真正的样子。

毫无疑问!

尽管他相对较小, 新视野 有一套相当完整的科学仪器,旨在探索冥王星及其环境。探针包括两个成像者: lorri. (带有强大望远镜长焦的黑白相机)和 拉尔夫,它结合了颜色传感器(能够使用低分辨率光谱成像器拍摄多数量数百万像素的图像)。最后一个仪器可以通过在近红外线检查其特征签名来将冰映射到表面。该组由紫外光谱仪完成 爱丽丝 致力于观察大气,以及探测器 交换, 百事可乐SDC. 旨在衡量原位的离子和灰尘的群体 新视野 在旅途中通过太阳系,特别是在冥王星附近。

在Jupiter概述的情况下,所有乐器都在2007年2月份成功进行了测试。在八十多年的星际空间漫长的穿越漫长的穿越前,巨型星球及其卫星的观察提供了一些科学的效果。

2015年1月,相机 lorri. 获取冥王翁 - Charon系统的第一个图像。每天旅行大约一百万公里, 新视野 批准其客观,乘以观察,以检测探针的轨迹可能存在灰尘和危险物体的存在,冥王星和夏尔策略。它的速度为每秒13.78公里,丝毫的影响会破坏探针。

毫无疑问,更不用说进入轨道。为此,将采取几十吨燃料。这也意味着大多数观察将在7月14日在几个小时内进行 新视野 被编程为尽可能地映射到一组体,进入冥王星和Charon后面的阴影,特别是观察太阳光线在盘边缘,从而探测冥王星气氛。同时,采取了衡量该气氛如何影响从地球发出的无线电信号的传输,这使得可以测量温度和压力。

7月4日的糟糕惊喜,在 j-9从到达,探头停止工作并询问地球。情绪在团队中生活,因为知道这需要超过四个小时到从地球到探头的信号需要四个以上,这将是非常困难的。幸运的是,我们很快就明白,在与当前任务不兼容的命令饱和后,载车上计算机应用了安全说明。在7月14日飞行时,这种情况不会续签。

大天终于到了。令人印象深刻的图像截至7月13日,然后从7月15日开始,从芦苇表面完全成功到12,500公里。像Charon那样的这一个地质上令人惊讶的不同。冥王星氛围也充满了惊喜。

一个大的心

在半球的中心映射详细 新视野 ,一个名为Tombaugh Regio的辉煌心脏从剩下的表面脱颖而出。这种形式的左侧名为Sputnik Pallum,原来是宽度超过1000公里的冰盖。光谱分析表明它由固体氮组成,与甲烷冰和一氧化碳混合。

盖子铺设了大约20公里的宽度宽度,到尚未理解的起源。它们可能是热收缩过程的表现,冰熔化凝结循环的结果。另一个假设,由团队特权 新视野他们将签署冰中的稳健对流过程。冰淇淋似乎在壮观冰川堆的边缘上齐平地。他们似乎在周围的山脉中削减了数千米的悬崖。

一些山峰来自冰场,如格陵兰岛内陆边缘发现的这种令人印象深刻的岩石纳坦。冥王星的核心的另一个“脑室”,泰博伊皇后的右侧,似乎并不覆盖一层冰,只可能有点霜。它标有一些陨石坑,表明年龄数十亿年,这是冥王星等身体的地质上,但少于烟草帽,完全没有山谷。

除了汤墓丽丽欧,冥王星比月亮与月亮不同,普罗托令人惊讶的是较小的物体,并且与巨大行星的卫星不同,由于更庞大的邻居,不受引力潮汐产生的变形。最初可以通过测量太阳的光线倾斜的阴影,并且通过组合从略微不同的观点的图像(这是浮雕电影的原理)来估计倾斜的阴影的阴影。在许多领域,地形变化超过3,000或5,000米。

这些山脉形成了什么?冥王星的平均密度(由其体积和质量计算的1,860千克,由其体积和质量计算)表示,该行星由大约900公里半径的岩石心脏组成,覆盖300公里的厚度水地。因此,冥王星上的浮雕由固体水形成!

在-230°C时,水的冰具有刚性岩石的性质,能够形成陡峭的山脉,并且易受玻璃冰冰川的侵蚀雕刻...光谱 - 吸附 拉尔夫 确认在许多露头中签署了水的冰。然而,表面最常覆盖具有另一层的自然。在最亮的区域,包括中等纬度和杆,甲烷或氮冰的季节性霜。在黑暗地区,朝向厄瓜多尔,这些是有机的,黑妞,有时是黑色颗粒,如烟灰,从紫外线辐射出来,发现在系统的许多其他物体上。太阳能。

在斯图尼克斯普莱姆斯的西边,巨大的缺陷数千米深深地证明了冥王星地壳的重要扩展。这些区域也被点缀着冲击陨石坑,表明表面的这一部分旧,高达约四亿年。

在Sputnik Pallum的南部,海拔3,000到5000多米的两座奇怪的山脉被发现,在他们的峰值下,深入的火山口,这可能是火山的起源。因此,它将是冥王星火山,或者更精确地“Cryovolcans”,由地壳水的冰层中的运动和热量流动形成!这种火山不会吐熔岩,但可能是水蒸气,甲烷,氨,冰颗粒...中央陨石坑将通过这些化合物的喷射管道的塌陷而产生。

蓝色的气氛

新视野 通过掩盖无线电信号和紫外光光谱来获得冥王星气氛。这些措施确认并指定了以天文学家从地球获得的估计数。表面上的压力约为1帕斯卡,预计大约15公里的气氛温度 - 170℃。

然而,对高层大气的研究提供了意想不到的结果。高于200公里,温度约为200°C,明显低于想象,比预期更冷。在这些条件下,由这些最高层的温度控制的气氛的排气将远低于预期的强烈。

实际上,据估计,冥王星不得不在空间中不断失去大量大气气体。冥王星的重力低,由紫外线辐射电离的原子和分子由太阳风易于驱动,这洪水来自太阳的带电粒子。因此,冥王星气氛应不断从表面冰箱中取代,恒定升华。根据现有型号,高达一公里的固体氮应丢失。鉴于新数据,排气最终几乎可以忽略不计!模型必须严重修改。它们也将被探测器原位进行的电离原子施加 交换百事可乐.

关于大气的最漂亮惊喜出现在冥王星观察夜间的镜头上。在背后,大气层可见高达近200公里的高度,蓝色五颜六色,并在十几个细层中构成。这方面是通过有机雾的存在来解释的,类似于泰坦高气氛中的那些,土星卫星。

这些雾由颗粒组成,名为苯胺,其是甲烷光解的产物和氮气在氮气气氛中的富含烃化学。这种颗粒的形成并不令人惊讶。与Tanguy Bertrand,在动态气象实验室,在巴黎,我们可以与团队分享 新视野 预测我们的大气模型,表明这些薄雾的存在达到海拔超过150公里的海平面,如图所示!另一方面,它们在地球周围的多个和均匀层中的结构仍然是神秘的。

没有等同的全球系统

新视野 还探索了冥王星的卫星。像这个矮人的星球一样,Charon被证明比预期更复杂。探头已经证实了地面上没有挥发性气氛和冰淇淋,表面主要由水冰制成。他的地质不那么令人印象深刻。中度失败,它由几千米深的眩晕骨折越过。

这种结构必须通过全球和深层地球物理现象形成。半球最好观察到 新视野 由高悬崖网络分成两个。到南方,土地似乎更顺畅,虽然被深沟包围的奇怪的山峰标记。北极地区,参考Tolkien的工作受洗的Mordor Macula,与其他地区的暗和红颜色不同,其起源仍然是神秘的。

尽管有密集的研究活动, 新视野 没有检测到新的卫星。事实上,由冥王星,Charon,STYX,NIX,Kerberos和Hydra组成的最令人迷人的方面之一是轨道是紧密的,通过共振复合物相互稳定。这是太阳系的天体“制表”最美丽的例子之一。

引力动力学计算证实,额外的月亮几乎没有地方。在任何情况下,四个小卫星之间没有稳定的轨道。调度,导致太阳系的几乎所有其他卫星的相反,Charon异步旋转和冥王星的小卫星。唯一被证实的例外是hyperion,一种土星月亮,其旋转被泰坦的引力影响变得混乱。

通常情况下,就像地球周围的月亮一样,引力潮汐力倾向于阻挡更巨大的身体周围的旋转物体,直到它们仍然具有相同的父母身体。相反,尽管它们是圆形轨道,并且位于与冥王星和Charon,Styx,Nix,Kerberos和Hydra相同的旋转平面,但似乎不规律地打开自己。 Hydra甚至远离同步:其旋转期仅为10.3小时!他在他的每一个轨道上都能在自己身上表演88.9次旅游。它们的旋转轴也是奇怪的配置。 STYX的那种完全倾斜(82度),而NIX在其同伴的相反方向上旋转43.9小时,并且倾向于132度......

在通过 新视野望远镜 lorri. 有时间部分地映射四个小卫星。这些是在多个像素上观察到的第一个小型跨跨肿尸体!

他们证明了相对辉煌的,可能是由于它们的表面上的水冰。它们的形状非常不规则,对于小物体而言,小于50公里的速度并不令人惊讶。

然而,Hydra和Kerberos具有由欧洲探测器目前探索的彗星Tchourioumov-Guérassimenko的两种球形物体形成的印象。 罗萨塔(参见 彗星的良好计划 由H.Krüger,第66页)。如果确认,这种观察将富有于教学中的形成这些物体。

走向2019年的新目标

在2016年初,使命 新视野 远非结束。首先,恢复累积的数据可能会延伸到2016年秋季。大会相当于6千兆字节,很容易握住电话芯片,但传输速率非常慢。壮观的图像,并且可能的新科学发现还在船上 新视野。这些数据的分析将占据该团队几个月甚至数年。

然后,在2015年10月和11月, 新视野 重复其发动机来影响其轨迹来访问名为Kuiper皮带(暂时)2014 Mu69的新对象,其大小估计在大约五十公里。探头将对物体接近1千公里  2019年1月,从而完成其对跨境世界和小型机构的前所未有的观察。

超过我们揭示了“太阳系的第九行星”的性质,因为它在XX中看到了e siècle, 新视野 首次,在太阳系的“第三区”开设了一个窗口,这种巨大的行星人口和组成了我们系统的主要部分,并对其培训和起源进行了丰富的教学。

具有讽刺意味的是,发现与冥王星和夏尔顿相当的物体,这样的eris,makemake和humera在2006年改变了矮小的星球的statuto状态。冥王星系统的非凡财富是否会扭转此保存?团队的一部分 新视野 祝他强烈愿意。

我认为我的部分是这种辩论是语义而没有真正重要的。冥王星也许是矮星,但它高于所有非凡和壮丽的世界,不同等在太阳系中。

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