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我是这个任务的一部分:记把新视野号送到冥王星的科学家

导读: 未来几十年里,新视野号任务由于其帮助我们了解冥王星迈出了飞跃性的一大步而被人铭记,而科学家们是这个任务的一部分。

  科学研究是一项艰苦的工作,而且取得科研成绩更是难上加难——这需要很大的毅力和非凡的耐心。当我们15年前开始计划冥王星任务时,我们就知道这个任务要花费很长时间,正如他们所说,这段路途遥远而漫长。但是我们也知道这个任务有着巨大的潜在回报。“新视野”将成为第一个仔细观察距离我们最遥远世界的飞行器。这是一个很大的挑战,但是我没有退缩。

  最初的构想

  有关冥王星任务的第一次大讨论发生在20世纪80年代末。那时望远镜观测到遥远恒星运转到冥王星后面(被称为掩星),观测显示它有甲烷大气层,可能会迅速蒸发到了太空。由于冥王星的体积小,因为我们惊讶地发现它竟然有这么大的引力,足以留住大气层。

  那个时候几个行星科学家开始认真地研究冥王星。在上世纪90年代,对冥王星的研究热情才明显高涨起来,我们在科学会议上碰面的时候,很自然地讨论对第九颗行星的探测任务。美国宇航局几次提出了冥王星的探测任务,但是由于各种原因没能实现,最大的原因是资金不足。当美国宇航局在2000年宣布冥王星探测任务的时候,所有人都为这些明确的计划做好了准备,研究如何优化科学方法来保证这次飞跃。

  冥王星神秘的大气层

  1984年,当我还是加州理工学院的研究生时我就开始对冥王星感兴趣。当时对冥王星的大气层知之甚少,但是你可以用计算机模型来预测。当掩星发生之后,我们知道它有一个出人意料的大气层,我开始对冥王星的大气层研究着迷。我的专业领域是地球化学。当艾伦斯特恩,新视野号的首席研究员,开始招募研究人员从事这项工作的时候,他请我加入了大气科学团队。这次任务的其他成员是做地表地质,内部结构,冥王星五个卫星之一的冥卫一的形成,以及其他专业领域研究。

  我的主要兴趣是理解冥王星大气层的化学成分和稳定性。在太阳系45亿年的时光里,冥王星怎么能留住它的最外层气体的?因为微小的冥王星的低重力,气体应该早就逃到太空中了。但显然还没有。

  而且,我还想知道是否大气中的甲烷会产生复杂的碳氢化合物,然后凝结在大气中并降落到地表,最后在冥王星表面沉积。在太阳系时代,这些分子会累积成为我们现在看到的冥王星表面几十米高的物质。

  实际上,新视野号看到的冥王星上大片的非常黑暗的地区,可能是由这些光化学产物构成的,这些物质是冥王星大气层中的甲烷吸收了紫外线形成的。相似类型的化学处理的碳氢化合物在外太阳系随处可见。它们一般被称为“索林”——一种描述这个红色物质的术语。我们还有进一步的观测计划,将探测冥王星大气层并确定能够凝聚形成气溶胶的碳氢化合物气体如乙烷、乙炔和乙烯的地理分布。

  长途旅行背后的长期任务

  当然,我们必须要做大量的准备工作——决定我们要解决的科学问题是什么,要用到哪些设备,在几十年的时间里如何有效地引导探测器并与之联系。9年半之前发射完成后,我们的工作并没有结束,我们还要在地球上做大量的工作。

  也许这很令人震惊,这个项目的研究过程中一直让我们非常兴奋。科研团队的会议很有意思也很活跃,我们讨论的每一步都充满了对冥王星的疯狂猜测。即使在不计其数的电话会议中,也从始至终闪耀着智慧和幽默的火花。

  新视野号在旅途上披荆斩棘,我们的工作也毫不懈怠,主要是编制冥王星大气层的计算机模型,帮助我们分析我们最终的观测结果。这比我原本想象的要困难。我们从来没有遇到过一个像冥王星这样的行星大气层:气体以超音速的速度从这个寒冷的星球逃离,这是一个全新的情况。最大的挑战就是要对不断观测到的现象给出复杂的解释。

  破解冥王星的奥秘

  除了已知大卫星卡戎,当我们新发现了两个卫星之后,冥王星的奥秘有增无减,即使我们发射了新视野号。后来又发现了两个卫星。人们被冥王星的神秘所吸引,每个新的发现都能吸引到更多的关注。在2006年,国际天文联合会宣布将冥王星从行星降级到矮行星时,使其引起了公众的关注。有关冥王星地位的争论,各种奇怪的发现和新视野号持续的探索工作共同激发了公众的兴趣,这支持了我们的任务,同时也鼓舞了科研团队的士气。

  能参与这样一个历史性的事件,这确实是一个千载难逢的机会。未来几十年里,新视野号任务由于其帮助我们了解冥王星迈出了飞跃性的一大步而被人铭记,这非常令人欣喜因为我是这个任务的一部分。

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