太阳系中的矮行星,了解一下!

发布时间: 2021-10-02 09:40:59 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 85

在介绍矮行星之前,我想我还是有必要先介绍一下矮行星的概念,毕竟矮行星并不像行星一样出现在地理教材中(我那个时候),所以大家都会比...

太阳系中的矮行星,了解一下!

在介绍矮行星之前,我想我还是有必要先介绍一下矮行星的概念,毕竟矮行星并不像行星一样出现在地理教材中(我那个时候),所以大家都会比较陌生。

虽然大家对矮行星这个概念比较陌生,但是大家一定对矮行星系列中的一员耳熟能详,那就是冥王星。一颗曾经被列入九大行星的矮行星。那它又是为什么被降级为矮行星的呢?且看我慢慢道来。

什么是矮行星?矮行星(英语:Dwarf planet)又称中行星、准行星或侏儒行星,是具有行星级质量,但既不是行星,也不是卫星的天体。也就是说,它是直接环绕着恒星,并且自身的重力足以达成流体静力平衡的形状(通常是球体),但未能清除邻近轨道上的其它小天体和物质。

通俗一点讲就是,矮行星是可以依靠自身重力将自身形状塑造为球体,但却在其公转的轨道中存在一些小的陨石或者物质的天体。再简练一点就是:一看形状,而看轨道。

目前被国际天文学联合会(IAU)承认的矮行星有五颗,分别是:谷神星(Ceres)、冥王星(Pluto)、妊神星(Haumea)、鸟神星(Makemake)、阋神星(Eris)。

左上为谷神星,右上为冥王星,左下为鸟神星,右下为阋神星
外形最特别的阋神星

我们现在来一个个看下这已知的五颗矮行星。

谷神星

谷神星是在火星和木星轨道之间的小行星带中最亮的天体,它的直径大约是945千米,同时也是海王星轨道以内最大的小行星。谷神星主要由岩石和冰组成,它的质量大约是整个小行星带的三分之一。

根据观测和分析,科学家们猜测在谷神星的冰层之下可能存在着液态水的内部海洋。其表面可能是水冰和不同的水合物矿物,像是黏土和碳酸盐的混合物。据推测,谷神星中大约有四分之一的质量是水,其淡水储量比地球还多。并且,在2021年1月,在谷神星的几个地区都检测到排放出的水蒸气。

曙光号从距离385km处拍摄到的亮斑

在2021年12月9日,NASA的科学家报告说,谷神星的亮斑可能涉及某些盐类,特别是表列出来的卤水,包括硫酸镁、六水泻盐(Mg4·6H2);这些斑点也发现与富含氨的黏土有所关联。美国NASA的机器人曙光号在2021年3月6日进入绕行谷神星的轨道。从2021年1月,曙光号就以前所未见的高分辨率传回影像,显示表面有着坑坑洼洼。

曙光号在2021年5月拍摄的谷神星

冥王星

冥王星(小行星序号:134340 Pluto)是柯伊伯带中的矮行星,它是第一颗被发现的柯伊伯带天体。同时,冥王星也是太阳系内已知体积最大、质量第二大的矮行星。并且,在直接围绕太阳运行的天体中,冥王星体积排名第九,质量排名第十。但总的来说,冥王星还是偏小的,它的质量仅有月球的六分之一、体积只有月球的三分之一。

地球,月球和冥王星的大小比较图
新视野号拍摄的冥王星真实色彩

冥王星目前已知的卫星总共有五颗:冥卫一、冥卫二、冥卫三、冥卫四、冥卫五。冥王星与冥卫一的共同质心不在任何一天体内部,因此有时被视为一联星系统。IAU并没有正式定义矮行星联星,因此冥卫一仍被定义为于冥王星的卫星。

冥王星上的山脉

冥王星为什么从行星降级为矮行星呢?这个问题其实在1992年发现在冥王星附近发现的诸多天体以来就一直在讨论,从那时开始博物馆和天文馆偶尔就会因在太阳系模型中忽略冥王星而不断引起争议。随着天文学家在科伊伯带发现越来越多与冥王星大小相似的天体后,冥王星就有着科被划分为伊伯带天体的趋势。2005年7月29日发现新的海外天体阋神星的消息对外公布。根据推测阋神星比冥王星大很多,是1846年发现海卫一后发现的太阳系内最大天体。尽管当时并没有将其归为行星的正式共识,媒体与发现阋神星的天文学家最初将其称为第十大行星。

对冥王星的地位的辩论随着2006年8月24日IAU决议的出台进入了最后的阶段。IAU在这一天给出了行星的具体定义:

    该天体的轨道必须围绕太阳运转;该天体必须有足够的质量通过自身引力成为球形;该天体必须清理轨道附近的其他天体;

根据以上规则,冥王星的质量是其轨道上其他所有天体质量之和的7%,因此无法满足第三项条件(相比而言,地球的质量是地球轨道上其他天体质量之和的170万倍)。IAU进一步决定将同冥王星一样无法满足第三项条件的天体认定为矮行星。所以就出现了,著名的降级事件。

在黄道面上看冥王星的高度倾斜的轨道

妊神星

妊神星是柯伊伯带的一颗矮行星,正式名称为(136108) Haumea。它是太阳系的第三大矮行星,它的质量是冥王星质量的三分之一。在所有的已知矮行星中,妊神星的形状最为特殊,它具有极度的形变。尽管人们尚未直接观测到它的形状,但由光变曲线计算的结果表明,妊神星呈椭球形,其长半轴是短半轴的两倍。尽管如此,据推算其自身重力仍足以维持流体静力平衡,因此符合矮行星的定义。除了其椭球形的形状外,它还具有高速的自转速度、高密度和高反射率等特点,而根据天文学家推测,这些都是由于一次超级碰撞造成的结果。

艺术家笔下的妊神星假想图,左上角是太阳,以及它的环状结构。

而之所以妊神星呈现出椭球状是因为它本身的高速自转造成的,这也使其成为了太阳系内已知的最不规则的矮行星。

妊神星的模型截图

妊神星已经被发现的卫星有两颗:妊卫一和妊卫二。两颗卫星均由布朗团队在2005年使用凯克天文台观测妊神星时发现。同时通过它的卫星轨道和开普勒第三定律计算出了该系统的质量为4.2×10^21千克,为冥王星系统质量的28%,月球质量的6%。该系统中几乎所有的质量都集中在妊神星上。

除了有两颗卫星,妊神星亦被发现具有环的构造,它的环半径约为2287公里,宽约为70公里,透光率约为0.5,其自转周期是妊神星的三倍。

鸟神星

鸟神星(英语:Makemake,发音为:/ˌmɑːkiːˈmɑːkiː/),正式名称为 (136472) Makemake,是太阳系内已知的第四大矮行星。它是在2005年3月31日发现的,并于2005年7月19日将此发现与阋神星的发现一同公布。

2021年4月26日,美国研究人员宣布发现鸟神星的唯一卫星S/2021 (136472) 1。它距离鸟神星约13,000英里(21,000千米),估计直径为100英里(160千米),其轨道形状尚不明确,亮度约为鸟神星的1/1300,形成原因仍有待进一步研究。但这一发现证实鸟神星与冥王星的相似度高于之前的预期,研究人员可以因此了解鸟神星的密度等更多细节。

鸟神星的外观呈现出红棕色,是因为其表面覆盖了大量的甲烷冰。

总的说来,现在天文界对鸟神星的了解程度还是偏低,缺乏大量的数据,有待日后突破。

阋神星

阋神星(小行星序号:136199 Eris)是现已知太阳系中第二大的矮行星,在所有直接围绕太阳运行的天体中质量排名第九。它估测直径约为2,326±12公里,比冥王星重约27%(但冥王星的体积更大一些),质量约为地球质量的0.27%。

哈勃望远镜下的阋神星和阋卫一(左侧光点)

阋神星的高度倾斜的轨道使得它与太阳的距离是冥王星的三倍有余。除了长周期彗星外,阋神星及其卫星是目前太阳系已知的最遥远的天体。同时也因为距离太阳太多遥远,使其表面的大气层被冻结,并在其表面形成了冰釉。当阋神星运转至靠近太阳的时候,覆盖其上的甲烷冰会发生升华而露出岩石表面。

模型截图
阋神星和其卫星的想象图

现在我们已经说完了已知的五大矮行星,各位肯定会觉得,人类已经对太阳系有较为深入的了解了。其实不然,太阳系非常空旷,而且空间巨大,现在人类发射的最远的探测器也只飞出了大概16光时。天文学家估计在完整的探索过整个柯伊伯带之后,可能会发现200颗矮行星,而在探索过柯伊伯带以外的区域后,矮行星的总数可能超过10,000颗。

从数量上来说,人类对于外太阳系了解的程度真的是太低太低了,道阻且艰,必将上下而求索。

最后贴上迈克·布朗团队认为几乎肯定将是矮行星的6颗天体,它们的直径接近或是超过900公里。这些天体是:

亡神星 –2004年2月17日发现。2002 MS4 – 2002年6月18日发现。潫神星 – 2004年9月22日发现。创神星 – 2002年6月5日发现。2007 OR10 – 2007年7月17日发现。塞德娜 – 2003年11月14日发现。

最后,模型网站如下:

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