美国宇航局下达新决定,是时候带着三叉戟任务返回海王星了

是时候回到海王星和海卫一了吗?可能是的。毕竟,我们在那有一些未完成的工作。

距美国宇航局的旅行者2号航天器飞过这个气体巨行星和它最大的卫星已经30年了,并且那次飞越提出的问题多于它解决的问题。可能我们将在2038年得到一些答案,2038年时木星、海王星和海卫一的位置将刚好适合进行探索任务。

美国航天局正在考虑下一个探索计划的任务,缩小为四种可能:研究金星的大气环境,观察木星木卫一的火山活动情况,绘制金星表面地图并研究其地质情况,以及探索海王星海卫一。

海卫一概念上的任务被称为三叉戟,它正在与其他三种可能性竞争成为成熟的计划。

海卫一一向是太阳系中最激动人心、引人入胜的天体之一。

我们很少访问海王星。事实上,只有一个宇宙飞船访问过。旅行者2号在1989年曾经过海王星,让我们看到了一点点它奇怪的卫星,海卫一撩人的景象。

“海卫一一向是太阳系中最激动人心、引人入胜的天体之一,”路易斯·普罗科特如此说道,他是休斯顿的月球与行星研究所/高校空间研究协会负责人。作为首席研究员,普罗科特将领导这项提议的三叉戟任务。“我一直爱着旅行者2号图像和他们所记录下的这一无人理解的罕见、疯狂的卫星的撩人一瞥,”普罗科特在新闻稿补充道。

旅行者2号摄于1989年的海卫一全球彩色拼接图。来源:美国宇航局/喷气推进实验室/美国地质勘探局

三叉戟计划将于2026年启动,利用木星,海王星和海卫一在2038年罕见而有效的校准。在抵达海王星之前,计划将借助重力来协助飞掠地球,金星和木星。这些飞掠会帮助推动航天器向目标前进。接着它会飞掠海王星,然后是海卫一。遗憾的是,此次计划概述中不包含任何轨道飞行器或着陆器。

航天器的独特路径使得它只需一次飞掠海卫一,就几乎可以完全将卫星表面地图绘制下来。它也可以在其表面上航行500千米(310英里),恰好穿过海卫一的稀薄大气层。

三叉戟项目系统的工程师,喷气推进实验室的威廉弗雷泽说:这次任务的设计师和航海家们正擅长于此。在飞越太阳系的13年后,我们可以自信地飞过海卫一的大气层顶端,那真的是令人难以置信。


海卫一是迄今为止海王星最大的卫星。它与海王星反向旋转,很可能是一个被捕获的柯伊伯带天体,而不是一个原位卫星。海王星的外卫星尼里德在一个高度椭圆形的轨道上,没有显示。图片来源:美国国家航空航天局/欧洲航天局/斯特西特里顿的菲尔德有一些奇怪的特征需要解释。当旅行者2号在1989年经过海卫一时,它发现了一些激发我们好奇心的东西。氮气和灰尘的爆发高达8公里(5英里)。只有几个撞击坑是可见的,表面被一遍又一遍地重铺。有山脊、犁沟、露头、平原和高原,但没有超过1公里的地表变化。


关于海卫一仍有许多奇怪之处。它处于海王星的逆行轨道上,这意味着它运行在与海王星自转方向相反的轨道上。它是太阳系中唯一一个如此运行的大卫星。对此的唯一解释是海卫一是一颗被捕获的柯伊伯带天体,而非原位卫星。另外,海卫一的位置相对海王星严重偏向,偏移23度。

旅行者2号拍摄的这张照片上有明显的火山链特征,火山链被平坦的火山平原环绕,火山平原由熔岩或流水沉积物或其它类型的冰组成,如甲烷或氨。较小的火山坑或穹窿通常直径10千米(6英里),地势起伏不超过几百米(几百英尺)。火山链最左边和最右边的大洼地直径为50-80千米(31到50英里)。图片来源:美国宇航局/喷气推进实验室/高校空间研究协会/月球和行星研究所。海卫一有大气层。海卫一的大气层是非常稀薄的氮气,只有微量的一氧化碳和甲烷。科学家们认为大气层来自表面氮冰的融化,。这颗行星的电离层充满了带电粒子,比其它行星活跃10倍。

三叉戟是一项新的以发现为目的的任务,它将探索海王星最大的卫星-海卫一,海卫一可能是一个海洋世界,在它的冰壳下有液态水。三叉戟的目标是回答上述图表中的问题。图片来源:NASA/加州理工学院喷气推进实验室。活跃的电离层是海卫一最神秘的特征之一。通常这种活跃性由太阳完成。但海王星距离太阳如此之远-比地球远30倍-一定是其它原因导致了这种活跃性。

  • 太阳系中生命是怎样分布的?发展史是怎样的?
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太阳系存在着对此表层海洋的怀疑。关于他们可居住性的问题大量存在。图片来源:NASA/JPL

三叉戟任务的科学家卡尔·米切尔说:“正如我们在我们任务提议时对NASA所说的,海卫不仅仅是一个通往太阳系科学的钥匙-它是整个钥匙圈:一个捕获柯伊伯带进化了的目标,一个有着活跃羽状物的潜在的海洋世界,一个活跃电离层和一个年轻、独特的表面。”

三叉戟的任务不能一次回答所有的问题。但是它会对这些问题产生影响。组成科学有效载荷的仪器将被挑选去促进我们在几方面对海卫的了解,不仅仅只是水方面。

在三叉戟的案例中,可知当下的概念需要摄像机,两个光谱分析仪,一个磁力仪和一个无线电实验设备。一个红外光谱分析仪将绘制出三叉戟的表面,一个等离子光谱分析仪将用来研究大气层,特别是在三叉戟活跃的电离层中,磁力计将探测到任何次表层海洋。

三叉戟将使用它的全帧成像摄像机去捕捉与航海者2相同的羽状物,但是在所有的“海王星之光”中,当太阳折射的光将会照亮三叉戟阴暗的一面。科学家可以观察出自上次访问所产生的变化并且了解到更多关于三叉戟是怎样活跃的。

多年以来科学家已经提议有很多海王星和三叉戟的任务。包括天王星和它的卫星在内,冰巨星和它的卫星是我们并没有在太阳系探索的唯一一种行星。并且探索他们不仅仅只能回答关于我们太阳系的问题。迄今为止探测到的最常见的外系行星是类海王星行星。所以无论我们能学到关于三叉戟的什么,其中一些将延伸到我们未知的外系行星。

欧洲航天局一直考虑对太阳系中的巨冰星和它们的卫星们进行进一步的探测。巨冰星的大气层是由动力、化学和辐射过程塑造的,这样的情况是太阳系中不存在的。海卫一的奇特特性让它在同类中脱颖而出。图片A和C分别是旅行者二号观测到的天王星和海王星的假色表征,图片B和D是哈勃望远镜在2018年捕捉到的。

海卫一的任务目前还只是一个简单的概念,目前它还和其他的三个任务竞争,到了2021年的夏天,NASA将会将选择范围缩小到两个决赛选手或者一个最终赢家身上。

海卫一与众不同的特性可以对我们了解太阳系的演化、水和宜居性以及太阳系外存在生命的可能性提供帮助。在遥远的地方,我们被迫猜测和想象这个奇怪的卫星,并一次次的重组我们拥有关于它为数不多的诱人图像。但是我们想得到更多的答案,唯一能够获得真正的答案的途径,就是到那里去。


作者:EVAN GOUGH

FY:Astronomical volunteer team

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