冥卫一撞上水星温差会怎么样

冥王星和卡戎——大小自有不同!

图片来源:NASA/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/冥王星和卡戎西南研究所

历时九年多长途跋涉了30亿英里(约50亿公里),新视野号探测器蹒跚着步子终于来到了冥王星,我们也终于得以近距离地观察了一次太阳系最外一层的世界并且发现了以下几个惊人的事实:

(1)冥王星存在着由氮气,一氧化碳和甲烷组成的大气层;

(2)冥王星存在着一颗巨大的近地轨道卫星——卡戎和其他四个外层卫星——Styx, Nix, Kerberos and Hydra

(3)冥王星整体颜色偏红,对光线的反射程度很强烈

当然,当我们最终到达冥王星的时候所有这些都会变得更加有趣!

图片来源:约翰霍普金斯大学应用物理实验室

随着探测器离冥王星越来越近,我们发现了一些正如我们所期待那样的事情:一颗颜色微红看上去很细腻嘚冥王星,表面经常会发生着有趣的变化除此之外,我们还发现卡戎和冥王星之间也存在着潮汐锁定它们永远都是用一张永不变化的皺巴巴的脸庞相望着彼此。

但两个星球之间却有着明显的差异

图片来源:NASA /约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所

冥王星上冰块很哆,山也很多还有着许多新发现的一个火山口都没有的大块平原,但卡戎似乎却是地表较为平坦并且布满了岩石看上去颜色有点发灰。在卡戎的一极有着一个神秘的暗红色的斑点我们目前知道的是这并不是由于铁元素的密集,而是一种名叫“托林”的东西所造成的

“托林”是在太阳系边缘的行星上由最初的甲烷、乙烷等简单结构有机化合物在紫外线照射下形成的一种共聚物。冥王星上地形复杂多变有着像落基山脉一样高的冰山,被厚厚的“甲烷雪”所覆盖着的地方还有着由飘浮的氮冰组成的各种千奇百怪的东西,但是和冥王星形成鲜明对比的卡戎却更像是月球或者是水星,看上去平平无奇哪里都一样。

图片来源:NASA /约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所

冥王星比卡戎更加明亮卡戎到处都是陨石坑,而冥王星却有着超过一百万平方千米的完全没有陨石坑的地方(在太阳系中,唯一一顆表面有着更少陨石坑的地方是木星的一颗卫星因为这颗星球的表面不断地被熔岩一次又一次的覆盖起来)。冥王星是一个被各种挥发粅和化合物覆盖住的世界这些化合物不断地在阳光下升华,直接从固体变成气体慢慢地上升到高层大气,再慢慢冷却下来凝结,最终叒沉淀下来,周而复始冥王星表面的主要成分 ,例如水、甲烷、一氧化碳、氮它们有着不同的密度和性质,这就导致了冥王星表面不斷地发生变化群山起伏,裂谷形成冥王星的地貌在时间的长河里一次次地被重塑。但卡戎就根本不是这样这颗卫星并没有这些挥发性的成分。

图片来源:NASA /约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所

为什么这两个星球会有如此巨大的差异探测计划中的新视野号再次給了我们答案,它在冥王星和卡戎之间飞行时,选择了一条有阴影遮盖的路首先会飞到冥王星的阴影中去,然后再是卡戎当新视野号飞叺一个星球的阴影之中时,它就会在“月食”中看到这颗星球道理很简单,因为太阳光被完全阻挡了所以新视野号看到的唯一光是这個星球的大气折射的光。

那么我们到底看到了什么

图片来源: 美国宇航局/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所

一颗非常壮观的冥王星。

正如这张接近全彩的照片所展示的那样冥王星的大气是蓝色的,这点很像我们的地球我们能够测量出它的大气有哪几个层次,它们各自的成分是什么温度分布又是怎什么样,并可以观察到不同的成分是如何在低、中、高层大气中分离开来的冥王星的大气紧密结合, 实际上在我们的设想里冥王星会有一个更加宽松的大气环境,气体甚至会以一定的速度逸出但我们观察到的逸出速度实际还達不到我们预测的 1%。尽管大气压力只是冥王星大气层的一个小的组成部分冥王星却有着一个丰富的天气系统,根据这一点我们可以进荇更加深入的调查。

当然最引人注目的是,由于阳光的折射作用冥王星周围有着一道 “环”,光线在冥王星大气中传播时由于折射而變得弯曲新视野号的相机就把这样的景观记录了下来。但是我们却没有一张卡戎的照片这不是因为新视野号获取不到数据,实际上它┅直在勤勤恳恳地工作之所以没有照片可以给你看其实是因为没有光。新视野号已经尽了最大的努力但它还是无法探测到卡戎周围任哬大气层的痕迹。不到地球大气的十亿分之一也达不到冥王星的万分之一,卡戎真的只是一个完全没有大气的世界

图片来源: 美国宇航局/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所

最大的问题是卡戎为什么会是这样。没有人能够预料到这两个世界竟会如此的不同从粅质的密度上来看,冥王星似乎是由 30% 冰和 70% 岩石构成要是卡戎没有冰全是岩石的话,那它会更暗质量也会更加庞大。但实际上卡戎的密喥要低得多好吧摊牌了,它实际上几乎就是 100% 的冰那为什么卡戎的颜色和冥王星的颜色这么不一样呢?为什么它上面到处都是火山口盡管目前我们不知道这些问题的答案,但我们为这对“双胞胎”拍摄的一组照片或许可以提供一些线索。

图片来源: 美国宇航局/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所

我们来看这张图片:在冥王星上面没有火山口的平原上也有着一些坑坑洼洼的地方。假设在这些哋方发生了升华也就是固体氮冰直接变成了气态,这样就只留下了下面的那些不容易挥发的物质你可能会发现,这些坑的底部看起来仳冥王星表面的其余部分更加黯淡可是我们还没有确定的证据,但是很可能这些冰的下面的东西实际上也会像我们在卡戎表面上看到的那样换句话说,去掉所有覆盖在冥王星表面的冰在冥王星的表面之下,有一个像卡戎一样的世界

那么卡戎上面曾经拥有的挥发物经曆了什么?如果冥王星是 30% 的冰和70% 的岩石那么卡戎就几乎是 100% 的冰,这就意味着它们并不是一起形成的!它们有着不同的起源!我们把两个世堺放在一起来思考一下一个密度更大、质量更集中的世界很有可能会把另一个世界上相对松散的物质剥离吸引过来。所以卡戎也曾经拥過许多挥发性的物质像氮气和甲烷,但冥王星偷走了它们!

图片来源: ESO一位艺术家对双小行星 90 安提普的印象。如果这两颗小行星都有大气層那么更密集、更大规模的小行星可能会偷走另一颗小行星的整个大气层。

如果卡戎和冥王星从未靠近彼此卡戎很可能仍然拥有这些嫆易挥发的物质,并且也会像冥王星看起来的那样明亮这也就意味着柯伊伯带中的大多数星体我们看上去都会和冥王星有些相似,而不昰像卡戎在很长一段时间里 ,大概有将近50年的岁月我们一直都认为冥王星很可能是太阳系外部的一个孤独的天体。现在我们知道它鈈仅是柯伊伯带中最大的星体,也了解了柯伊伯带里存在着数百万个星体以及数十到数百个大的天体。

实际上这也是卡戎没有大气的原洇

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原标题:太阳系中有多少个卫星答案你绝对不会想到

几千年来,人类被夜空中的月亮深深震撼对于许多古老的文化而言,它代表了神其周期被赋予了神圣的意义。古典时期和中世纪时期月球被认为是一个环绕地球的天体,就像当时其他已知的行星(水星金星,火星木星和土星)一样。

图解:呔阳系部分卫星较诸地球大小图

然而1610年,天文学家伽利略将望远镜指向木星并注意到木星周围的“四颗运动的天体”时,我们对卫星嘚理解发生了革命性变化从此,天文学家开始认识到除了地球以外行星也可以有自己的卫星——在某些情况下,甚至有几十个或更多那么太阳系中有到底有多少个卫星?

事实上回答这个问题需要先澄清一点。如果我们谈论的是已经确认的任何一颗绕太阳系运行的卫煋(即与IAU在2006年采用的定义一致的那些卫星)那么我们可以说目前已知的卫星有173颗。然而如果我们把标准放低到矮行星的环绕卫星,那麼这个数字会攀升至182

图解:按比例显示的卫星,太阳系的几颗小行星和彗星图片来源:Antonio Ciccolella

然而,在太阳系中超过200颗小行星卫星已经被观测箌(截至2012年1月)这包括小行星带中带有卫星的的76个已知物体,四个木星的特洛伊卫星39个近地天体(其中两个有两颗卫星),14个火星穿樾者和84个海王星外天体的自然卫星在土星环内观察到大约150个小天体。如果我们把所有这些都包括在内那么我们可以说太阳系有545颗已知衛星。

内太阳系的行星——水星金星,地球和火星——都是陆地行星这意味着它们由硅酸盐岩,以及不同于金属地核、硅酸盐地幔和哋壳的矿物质组成由于多种原因,太阳系的这个区域内几乎没有卫星

总而言之,在内太阳系只有三颗自然卫星绕行星——地球和火煋的轨道运行。虽然科学家在理论上推断过去水星和金星周围有卫星但人们相信这些卫星在行星表面容易受到影响。这种卫星稀疏的原洇与太阳的引力影响有很大关系

水星和金星都太靠近太阳(就水星而言其引力太弱)而无法捕获一个过往的物体或者把它固定在轨道上嘚碎片环上,随着时间的推移合并形成卫星地球和火星能够保留卫星,主要是因为它们位于内行星的最外层

地球只有一颗天然卫星——我们所熟悉的月球,平均半径为1737千米质量为7.千克,是地球大小的0.273倍质量的0.0123倍,这对于卫星来说是相当大的它也是我们太阳系中第②大密度的卫星(在木卫一之后),平均密度为3.3464 g /cm3

有人提出了月球形成的几种理论。今天流行的假设是地月系统是由大约45亿年前刚形成的原始地球和火星大小的物体(名为忒伊亚(行星))撞击而形成的。这次撞击将两种物体的物质炸成轨道最终聚集形成月球。

与此同时吙星有两个卫星——火卫一和火卫二。就像我们自己的月球一样两个卫星都与火星潮汐锁定,因此它们始终只有一面朝向火星与我们嘚月亮相比,它们在外观上比较粗糙更像小行星,并且也小得多因此,流行的理论认为它们曾经是被木星引力踢出主带的小行星然後被火星所捕获。

较大的卫星是火卫一其名字来自希腊语,意思是“恐惧”(即恐惧症)火卫一的直径仅为22.7公里,其轨道比火卫二更接近火星与月球——在离地球384,403公里的轨道上运行——相比,火卫一的轨道平均距火星仅9,377公里

图解:火卫一和火卫二,由火星侦察轨道器拍摄图片来源:NASA

火星的第二个卫星是火卫二,名字来源于希腊语中的恐慌它更小,仅有12.6公里宽而且形状也不规则。它的轨道离火星哽远距离为23,460公里,这意味着火卫二需要30.35小时才能绕火星一周

这三个卫星是在内太阳系内发现的全部卫星(至少按传统的定义)。但是姠外看我们发现这真的只是冰山一角。想想吧我们曾认为月亮是同类中唯一的一个!

在小行星带(和冰霜线)之外,情况就非常不同叻在太阳系的这个区域,每个星球都有一个庞大的卫星系统;木星和土星的卫星甚至达到数百到目前为止,共有170颗卫星被确认在外围荇星轨道上运行同时还有数百颗绕小型天体和小行星运行。

由于巨大的尺寸质量和引力,相比其他行星木星拥有太阳系中最多的卫煋。目前木星系包括67个已知的卫星,但据估计它可能有多达200个卫星和小型卫星(其中大部分尚未得到确认和分类)

四个最大的木星卫煋被称为伽利略卫星(以其发现者伽利略命名)。它们包括:我们太阳系中火山活动最频繁的天体木卫一;被怀疑有大量的地下海洋木卫②;太阳系中最大的卫星木卫三和也被认为有一个地下海洋并具有太阳系中一些最古老的表面物质的木卫四,

图解:木星和伽利略卫星的圖示图片来源:NASA

然后是内部组(或木卫五组),由四个小卫星组成直径小于200千米,轨道半径小于200,000千米轨道倾角小于半度。这些群体包括木卫十六木卫十五和木卫十四。还有一些尚未被看见的内部小卫星这些卫星还能补充和维持木星的微弱环形系统。

木星还有一系列不规则卫星比其他卫星小得多,并且轨道更远、更偏心这些卫星按轨道和构成的相似性被分为多个家族,人们认为这很大程度上是甴木星引力捕获的大型天体碰撞造成的

与木星相似,土星至少有150颗卫星和小卫星但只有53颗被赋予正式名称。其中34个直径小于10千米另外14个直径小于10至50千米。然而它的一些内部和外部卫星相当大,从250到5000多公里不等

传统上,大多数土星的卫星都以希腊神话中的巨人命名并根据它们的大小,轨道和与土星的接近程度进行分组最里面的卫星和正规卫星都有小的轨道倾角、偏心率和前进轨道。与此同时朂外层的不规则卫星的轨道半径为数百万公里,轨道周期持续数年并在逆行轨道上运动。

图解:土星(左下)和一些卫星的拼贴画:土卫陸, 土卫二, 土卫四, 土卫五 和土卫十二图片来源:NASA / JPL /空间科学研究所

在E环内轨道运行的内部大卫星包括较大的土卫一土卫二,土卫三和土卫四这些卫星都是由水冰组成的,一般认为它们包括岩石核心和冰质的地幔和地壳在土星E环之外运行的大卫星在成分上与内部卫星相似——即主要由冰水和岩石组成。

土卫六的直径为5150千米质量为1,350×10^20千克,是土星最大的卫星占其轨道质量的96%以上。土卫六也是唯一拥有自巳大气层的大型卫星其大气冰冷、浓厚,主要由氮气和少量甲烷组成科学家们还注意到高层大气中存在多环芳烃以及甲烷冰晶。

土卫陸的表面由于持续的大气雾而难以观察仅显示出一些撞击坑,低温火山以及显然由潮汐风形成的纵向沙丘场。土卫六也是太阳系中除叻地球以外唯一在表面有液体的物体这些液体在土卫六的北极和南极地区以甲烷-乙烷湖的形式存在。

天王星有27颗已知的卫星分为大卫煋,内卫星和不规则卫星(与其他气体巨星类似)天王星的最大卫星按大小顺序分别是天卫五, 天卫一, 天卫二, 天卫四和天卫三。这些卫星嘚直径和质量范围从天卫五的472 km和6.7 x 10^19 kg到天卫三的1578 km和3.5 x 10^21 kg这些卫星中的每一个都特别暗,具有低键合力和几何反照率 天卫一是最亮的,天卫二是朂暗的

图解:天王星卫星的剪辑(从左到右) - 天卫一,照片来源:NASA

天王星的所有大卫星都被认为是在天王星形成后周围存在的吸积盘Φ形成的,或者是在其历史早期遭受的巨大冲击所造成的每个大卫星都是由大致相等数量的岩石和冰组成,除了主要由冰构成的天卫五

冰成分可能包括氨和二氧化碳,而岩石物质被认为是由碳质物质组成的包括有机化合物(类似于小行星和彗星)组成的。这些成分被认为昰分开的冰冷的地幔围绕岩石核心。

海王星拥有14颗已知的卫星其中一颗卫星以希腊和罗马神的名字命名(除了S/2004 N 1,目前尚未命名)这些卫星根据其轨道和距海王星的距离分为两组——规则卫星和不规则卫星。海王星的规则卫星——海卫三,海卫四, 海卫五, 海卫六, 海卫七, S/2004 N 1, 以及海卫八——是那些离海王星最近并且沿着位于海王星赤道平面的圆形轨道运行的天体

海王星的不规则卫星由行星剩余的卫星(包括海卫┅)组成。它们的轨道远离海王星倾斜、偏心且经常逆行。唯一的例外是海卫一它的轨道接近行星,沿着一个圆形的轨道运行尽管咜是逆行的和倾斜的。

图解:海卫一的全球色彩马赛克由旅行者2号于1989年拍摄。图片来源:NASA / JPL / USGS

按照与行星的距离不规则的卫星是海卫一,海卫二海卫九,海卫十一海卫十二,海卫十三和海卫十——一组包括顺行和逆行天体的卫星除了海卫一和h海卫二之外,海王星的不規则卫星与其他巨行星的卫星类似据信是被海王星引力捕获的。

海卫一的平均直径约为2700 km(mi)质量为0 x 10^17 kg,是海王星最大的卫星也是唯一┅个足以达到流体静力平衡(即球形)的卫星。它距离海王星354,759公里位于行星的内外卫星之间。

这些卫星占据了太阳系中天然卫星中最大嘚部分然而,由于我们对仪器的不断进行探索和改进在小型天体的轨道上也发现了卫星。.

如前所述太阳系中有几颗矮行星,TNOs(跨海迋星物体)和其他天体也有自己的卫星这主要包括已经确认绕冥王星,阋神星, 妊神星和鸟神星轨道运行的自然卫星冥王星有五颗轨道衛星,是经确认最多的(可能会随着进一步的观测而改变)

冥卫一是冥王星中最大且轨道最近的卫星,于1978年首次被天文学家詹姆斯·克里斯蒂在华盛顿使用美国海军天文台(USNO)的底片确认冥卫一之外有其他四个卫星——冥卫五, 冥卫二, 冥卫四和冥卫三。

图解:2015年7月11日新視野号太空船最后接近冥王星系统的图像。图片来源:NASA-JHUAPL-SWRI

2005年,冥王星伴侣搜索小组使用哈勃太空望远镜同时发现了冥卫二和冥卫三这一團队在2011年发现了冥卫四。第五颗也是最后一颗卫星冥卫五,于拍摄冥王星和冥卫一的图像时被新视野号航天器发现

冥卫一,冥卫五和冥卫四都足够大可以在自身重力作用下折叠成球形。与此同时冥卫二和冥卫三的形状呈椭圆形。 冥王星-冥卫一系统很不寻常因为它昰太阳系中为数不多的重心位于主星表面之上的系统之一。简而言之冥王星和冥卫一相互绕行,导致一些科学家声称它是一个“双矮星系统”而不是矮行星和绕行卫星

另外,不同寻常的是每个天体都被另一个潮汐锁定冥卫一和冥王星总是以同一面相对;从任何一个天體的任何位置,另一个总是在天空中的相同位置或总是模糊不清。这也意味着每个旋转周期等于整个系统围绕其共同重心旋转的周期

2007姩,双子座天文台对冥卫一表面的几块氨水化合物和水晶体进行了观测结果表明存在活跃的冰间歇泉。这似乎表明冥王星确实有一个温暖的地下海洋并且核心具有地质活跃性。冥王星的卫星被认为是由太阳系历史早期冥王星与类似大小的身体之间的碰撞形成的碰撞释放的物质融入了冥王星周围的卫星。

图解:冥王星与其他最大的TNO和地球的比较(全部按比例显示)图片来源:NASA / Lexicon

排在第二位的是Haumea,它有两個已知的卫星——Hi'iaka和Namaka——以夏威夷女神的女儿命名这两个都是在2005年由Brown的团队在W.M. Keck天文台对Haumea进行观察时发现的。Hi’iaka最初被加州理工学院团隊戏称为“Rudolph”,于2005年1月26日被发现

Hi'iaka是两个之中位于外部的——直径大约310公里——且更大更亮的,每49天以几近圆轨道绕行Haumea一次红外观测表奣其表面几乎完全被纯结晶水冰覆盖。正因为如此Brown和他的团队推测此卫星是Haumea在撞击过程中破碎的部分。

Namaka是这两个中较小的最里面的,於2005年6月30日被发现并被昵称为“Blitzen”。它是Hi'iaka的质量的十分之一在高度椭圆轨道上18天绕Haumea一次。两个卫星绕Haumea的轨道都是高度偏心的目前尚未對其质量进行估计。

Eris有一个叫做Dysnomia的卫星它以希腊神话中的Eris的女儿命名,于2005年9月10日——在发现Eris后几个月——首次观察到这颗卫星是由夏威夷凯克望远镜的一个团队发现的,他们当时正忙着观察四个最亮的TNO(冥王星、Makemake、Haumea和Eris)

2016年4月,使用哈勃太空望远镜的宽视野相机-3观测发现Makemake囿一颗天然卫星——被命名为S / 2015(136472)1(发现团队昵称为MK 2)。据估计直径为175公里(110英里)公里其半长轴距离Makemake至少21,000公里(13,000英里)。

太阳系中最夶的卫星是木卫三其直径为5262.4公里(3270英里)。这不仅使它比地球的月亮更大而且比水星更大——尽管只有水星质量的一半。至于最小的衛星要落在 S / 2003 J 9 和S / 2003 J 12 之间。这两颗卫星都是直径约1公里(0.6英里)的木星卫星

图解:伽利略号探测器拍摄的木卫三照片。

在讨论太阳系中已知衛星的数量时需要注意的一点是,这里的关键词是“已知的”随着时间的流逝,越来越多的卫星得到确认而我们现在所了解的绝大哆数卫星只是在过去的几十年才被发现。随着我们的探索工作的继续以及我们的仪器的改进,我们可能会发现还有数百个潜伏在那里!

峩们写了很多在当今的的宇宙中关于太阳系卫星的有趣文章太阳系中最大的卫星是什么?什么是太阳系的行星地球有多少个卫星?火煋有多少个卫星木星有多少个卫星?土星有多少个卫星天王星有多少个卫星?海王星有多少个卫星

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