新发现小行星将飞掠地球

艺术家为这次历史性的飞越任务绘制的插图。美国宇航局的新视野号飞船正在飞越一颗绰号为“地球尽头”的小行星2014 MU69。插图由美国航天局/JHUAPL/西南航空研究所提供

更新:飞越前半小时，新视野号在距离MU69大约29000公里的地方用LORRI望远镜拍摄了它的物理图像。这个冰冻的世界是宇宙飞船到过的最远的物体。照片的原始比例约为每像素224米。照片由美国宇航局/约翰·霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所拍摄

据《国家地理》报道(作者迈克尔·格雷什科，编译林·):新视野号完成了历史上最长的飞越任务。接下来会走向何方？科学家终于第一次看到了64亿公里外的原始太阳系。

马里兰州劳雷尔——2018年的最后一个晚上，在距离地球64亿公里的地方，太阳系最大的跨年晚会正在举行。美国东部时间1月1日零时33分，美国宇航局的新视野号探测器飞过一颗名为“2014 MU69”的小行星。这颗小行星也被称为Ultima Thule(发音为UL-提-马图勒)，是迄今为止人类到过的最远、最原始的地方。

由于从飞船发回的信息要经过很长的距离才能到达地球，“新视野”号的团队成员无法立即确认飞越任务是否成功。上午10点半刚过，伴随着迪士尼冥王星布偶，确认信号回来了，负责新视野子系统的团队开始陆续汇报进展。

当一名科学家宣布“SSR指示器处于我们预测的位置”——这意味着新视野号已经收集到预定观测的数据时，聚集在任务控制中心外的人群爆发出热烈的欢呼。

“新视野号探测器一切正常，我们刚刚完成了人类历史上最长的飞越任务，”任务运营经理爱丽丝·鲍曼笑着说。

10个小时前，新视野号以每秒16公里的速度飞过MU69，拍摄了许多图像，迎来了新的一年。至于地球，数百名热切的民众、记者、学者和工程师聚集在马里兰州约翰霍普金斯大学应用物理实验室的Kossiakoff中心，庆祝这项伟大而遥远的任务，以及之后所有人都意识到的事情——2019年的到来。

“这可能是我能想象的最诡异的除夕夜了，”那天下午人群中有人开玩笑地说。

当时场面很热闹。穿着“Tai 空”的孩子们在会议中心跑来跑去，其他人则戴着印有“新年快乐”的帽子和新视野的任务徽章。人群中还包括布莱恩·梅(Brian May)，皇后乐队的吉他手，一位为新视野做出贡献的科学家，甚至为此任务写了一首单曲。由于美国政府正在关闭，不能以官方身份发言的NASA官员利用休假时间参加了这项活动。

“我只是一名行星科学家，没有什么可以阻止我从事这样的行星探索活动，”美国宇航局行星科学部门负责人吉姆·格林说。“一切都是关于最新的探索和发现；这是人类前所未有的景象。」

第二天早上，人群再次回到会议中心，空充满了期待。新视野成功了吗？当鲍曼说飞船状况良好时，人群开始欢呼，一个个站起来鼓掌。

“这就像，上帝，我们已经庆祝了，但我们还没有收到信号，”鲍曼在新视野号飞越后的新闻发布会上说。“这次我可能更紧张——但我们又成功了！」

让我们一起摇滚吧！

2006年1月19日，我们向太阳系外缘发射了新视野号飞船，但仅仅过了13个月，飞船就加速飞越木星。尽管航天器受到木星强大的行星引力的推动，但它仍然要飞行32亿多公里才能到达冥王星。终于在2015年7月14日，新视野号以惊人的方式揭开了柯伊伯带的王者和卫星的真面目。

在冥王星系统历史上写下新的一页后，新视野号也成为历史上第一艘发射后才发现被掠天体的航天器。当新视野号在2014年前往其主要目标冥王星时，天文学家通过使用哈勃太空望远镜发现了2014 MU69。这个天体非常暗淡，轨道近乎圆形，每297个地球年才绕太阳一周。

“我们对这个天体一无所知，这整件事太疯狂了，”发现MU69的天文学家马克·布依(Marc Buie)说。

MU69距离太阳超过64亿公里，是目前人类探索的最远天体。而且，由于它可能自45亿年前形成以来就一直处于现在的轨道上，所以它成为了一个极好的时间空胶囊，可以让我们一窥组成太阳系行星的原始物质。

然而，由于这些科学吸引力，MU69已经成为比冥王星更难访问的天体目标。因为离太阳很远，我们很难看到它。MU69的中午，比地球的黄昏还要黑，地表反射和沥青差不多。它的远距离也意味着我们的信息从地球到达飞船需要6个多小时。最重要的是，MU69是一个非常小的天体，宽度只有24到32公里。

“我不能保证任务会成功；“我们已经把这艘飞船的能力发挥到了极限，”新视野号的首席研究主任艾伦·斯特恩在上周一的新闻发布会上警告说。“新视野号不会有第二次机会。」

势如破竹

在这次飞越任务之前，研究人员对MU69几乎一无所知。MU69两个天体是互相绕圈的吗？还是两个天体紧密接触或者形状像土豆？为什么会出现微红？陨石撞击留下了多少陨石坑？

在飞越冥王星期间，新视野号团队有六个月的时间观察这颗矮行星从一个像素慢慢放大到一个地质活跃的冰雪仙境。但是MU69的飞越任务不同。在上周一的新闻发布会上，新视野号的团队公布了飞越任务前拍摄的最佳图像:一个两个像素宽的细长光斑，让所有人都大吃一惊。

“当这幅图像首次发表时，我从未见过这么多人对两个像素如此兴奋，”斯特恩说。

一旦鲍曼的团队确认飞船状况良好，她和她的同事就根据飞越前拍摄的最后图像揭示了MU69的最新信息。

现在，科学家可以确定MU69的形状像保龄球瓶，由两个椭圆形球体组成。研究小组还计算出，MU69每15或30个小时自转一次，其旋转轴面向地球，看起来像一个面向地球的螺旋桨。所以我们总是看到MU69被太阳照亮的半张脸，这也解释了为什么MU69的亮度没有像科学家原本预期的那样先变亮再变暗。在接下来的几天里，新视野号将发回更高分辨率的图像。

“即使返回的图像可能仍然是大量的像素，但它会更清晰，”新视野号的规划科学家哈尔·韦弗说。“明天或者后天，一切都会水落石出，“天涯海角”将成为我们面前一个真实的天体。」

如果你是新视野号上飞往MU69的乘客，在你最接近这个天体的几个小时前，你无法用肉眼看到它。远处会突然出现一个微红的小点，迅速变亮，扩大到地球上看到的满月大小。

然后，在它出现的那一刻，随着你的速度超过每秒14公里，它也会迅速消失在黑暗中。在这段想象的旅程中，你可能会觉得MU69根本不存在——直到你仔细查看飞船刚刚拍摄的最新图像数据。

“这个天体令人伤脑筋，令人兴奋和紧张——一切发生得太快了，”西南研究所的科学家约翰·斯班瑟在飞行前几个小时说，他是新视野扩展任务的规划科学家。“但是仅仅几天时间，我们对这个天体的认识就从一无所知变成了无所不知...我们已经到了吗？」

“新视野”收集的所有测量数据将需要20个月的时间，通过一个功率只有白炽灯泡四分之一的无线电发射器，以每次几比特的速度到达地球。第一批发回的数据将帮助我们绘制MU69的表面，并搜索其周围的任何小卫星。MU69的最高分辨率图像要到2019年2月才会传回地球。

“这项任务总是给我们带来迟来的喜悦，”斯特恩打趣道。

离开

现在，新视野号已经飞过MU69，但它没有停下来，而是猛踩油门，全速前进，继续以超过51000公里的时速向太阳系外缘疾驰。

新视野号将在旅程中继续进行科学研究。新视野号上的尘埃计将继续旅行者号的工作，继续记录外太阳系的尘埃浓度。此外，新视野号将使用LORRI望远镜的镜头从一个非常特殊的位置拍摄一颗类似MU69的小行星——库珀带内部。由于有机会从侧面甚至背面拍摄像MU69这样的物体，新视野号将帮助科学家以前所未有的详细数据推测这类物体的表面特征。

然而，新视野号的最终目标是飞越另一个库珀带天体，科学家们还没有找到合适的目标。现在，团队科学家正在积极利用智利的Cerro to Lolo美洲天文台，寻找位于Tai 空的类MU69天体，作为新视野的下一个目标。研究小组还可能尝试使用新视野号上的设备来搜索下一个目标天体。这个策略在最初的设计中是没有的。如果成功，新视野号将是第一个自行发现探索目标的探测器。

“成功的可能性很低，但还是值得一试。我们会尽力而为，”新视野号团队成员、西南研究院博士后凯尔西·辛格(Kelsi Singer)说。

研究小组越早找到目标越好。随着每一周或每一个月的过去，新视野号在MU69附近可以访问的区域会越来越小。上面的放射性同位素发生器就像一个热水瓶，里面装满了衰变的高温钋。随着更多的钋分解，飞船的功率会越来越低。新视野号飞过冥王星时，可以提供200瓦的总功率，但现在已经降到了190瓦。

在21世纪30年代的某个时候，更多的钋会衰变，然后新视野号就无法再保持敏感电子元件的温度了。在冷端到来之前，飞船的无线电发射机将跨越空之间的时间和数十亿公里，从Tai 空的相邻边缘向地球发回数据。

“这将是一场冷死，但至少我们会听到它最后的低语，”新视野号团队成员、西南研究所的行星天文学家亚历克斯·帕克说。

宇宙小王子

幸运的是，新视野号只是全球太空机构向太阳系小天体发射的众多探测器之一。2014年至2016年，欧洲航天局的罗塞塔探测器让我们一窥67P彗星的惊人图像；日本的Hayabusa2探测器最近抵达Ryugu小行星，并向小行星表面释放了两个冰球大小的着陆器。

就在新视野飞越MU69的几个小时前，美国宇航局的OSIRIS-Rex探测器成功进入贝努鸟小行星的轨道。这个探测器将于2020年在贝努小行星表面采集样本，并于2023年返回地球。

类似的任务还有很多。斯特恩的同事、西南研究所的行星科学家哈尔·莱维森(Hal Levison)目前正带领露西号前往特洛伊的任务。这组小行星聚集在木星围绕太阳运行轨道的前后。一些科学模型认为，特洛伊小行星形成于早期太阳系边缘寒冷的外盘，因此它们可能与MU69非常相似。

与此同时，亚利桑那州立大学的科学家呼唤·埃尔金斯-坦顿领导了美国宇航局的灵魂任务。这个任务将访问一颗同名的小行星——一个至少95%是金属的巨大天体。科学家认为，这个天体可能是原行星的核心，由于早期太阳系的灾难性撞击，使原行星的地壳剥离，所以它才是今天的样子。

对于亚利桑那州立大学的科学家Elkins Tanton来说，美国宇航局的新视野号和其他小型天体探索任务代表了科学上的一大飞跃。

“这是现在人类探索的方式，用最大胆最神奇的方法，”她说。“我们用不可思议的技术将飞船发射到64亿公里外的Tai 空，一切都很顺利。」