哈勃望远镜刚刚度过它30周年的纪念日，30年间它持之以恒地注视着深邃的宇宙，拍摄下光年之外的星系、星云的影像。但即使它不是为另外的任务设计的，你知道哈勃其实也在关注着一些更靠近家门口——就在太阳系内——的一些物体吗？而且恰恰因为它这样做了，让我们能够及时高效地观察这些星球和周围的空间，否则在我们准备专项任务时就可能错过一些现象。我是阿莱克斯科尔根(Alex McColgan)，你正在看的是Astrum栏目，在这一期哈勃太空影像展中，我们会再一次探索一些由哈勃望远镜观测到的，在太阳系中发生的壮观景象。 图：哈勃望远镜（来源：Youtube，下面的图源大多来自哈勃望远镜） （此栏目之前已经介绍过54项发现）第55项，“海马”星（海卫十四）。海王星和天王星，这两个被冰霜覆盖的远日行星好像被全世界的宇航机构遗忘了，只在1989年旅行者2号探测器有过一次近距离飞越。这意味着我们对于这两个巨大的行星仍然知之甚少。如果不是哈勃望远镜偶尔观察一下，我们甚至会对它们更加陌生。关于海王星，哈勃的重大发现之一就是在2013年发现了一颗新的卫星，被命名为“海马”(Hippocamp)。哈勃发现过许多卫星，尤其是木星和土星的卫星，但海卫十四的特殊之处在于它可能是海卫八这颗较大卫星的一个碎片。 的确，直径400千米的海卫八经历过一个动荡的时期，表面有一些直径达50-100千米的撞击坑。很可能其中的一次撞击导致海卫八的一部分破碎开来，产生的碎片进入了绕海王星的轨道。因为海卫十四的形状不规则，直径大约35千米，它的轨道也靠近更大的海卫八，因而推测海卫十四很可能是其中最大的碎片。  图：海卫十四（所圈出的）  图：海王星的卫星（圈出的是海卫十四，图中未显示完全的最外侧的轨道是海卫一的轨道） 说到这里，我们来看看第56项，因为就是关于海王星本身的。像我之前提到的，哈勃本来不是为了观测太阳系而设计的，但在2015年，相关专家决定让哈勃花更多的时间用于观测远日行星上，大约是每年观测一次。这代表我们可以更好地观察这些行星大气层每年的变化。一个显著的变化是跨越数千公里的巨型风暴。在1989年，旅行者2号飞越海王星时观测到了一次这种风暴，类似于木星的“大红斑”，所以之后我们把它称为“大暗斑”。然而，和“大红斑”不同的是，海王星的“大暗斑”从那以后就消失了。之后有其它的风暴产生又消失。 观测到的一次发生在2015年，它持续了几年，但之后也消失了。虽然现在还没有足够的数据来推断这些涡旋是怎么形成的，一种设想是海王星像木星一样大气层也由带状区域构成，虽然可能和木星上的不太一样，数量也没有木星上那么多，但带状云还是有不同的流速，这就可能导致在交界处有涡旋产生。一旦风暴形成开始移动，它可以沿着行星表面流动，甚至在带状区域之间移动。但它一旦离开了能量的来源区，它就会开始慢慢消亡，这就是我们所观测到的现象。有趣的是，哈勃望远镜是唯一能够观测到这些变化的，因为对于大多数的观测波长而言，都难以观测到这些变化，而哈勃可以在紫外波段观测天王星和海王星。  图：海王星的“大暗斑”  图：VLT望远镜（甚大望远镜）图像分辨率更高，但哈勃望远镜图像保留了更多的细节（像大气层的带状区域和风暴） 第57项，2007 OR10（共工星）。如果你之前没听说过这个天体也没关系，它是太阳系里第三大的矮行星，仅此于冥王星和阋神星。而且和它们一样，这颗矮行星也是在数十亿千米之外的柯伊伯带中被找到的。虽然发现它的不是哈勃，但是哈勃首先发现它有一颗卫星，最初发现共工星的观察者没有发现这颗卫星因为它在照片中实在太暗了，但是之后一个研究小组怀疑它有一颗卫星，因为共工星自转缓慢，大约45小时一个周期。大多数柯伊伯带的天体自转周期都小于24小时。 所以科学家假设可能有卫星的引力让它的自转周期减慢了。在搜索了哈勃的数据库之后，这种假设被证明是正确的。这次发现意味着所有柯伊伯带的矮行星都有它们自己的卫星。这可能是因为在柯伊伯带中的天体运动都非常缓慢，如果天体间发生了碰撞，产生的碎片会进入绕天体本身的轨道，而不是逃逸出天体的引力场。这可能也解释了为什么小行星带中的小行星一般没有卫星，因为那里的碰撞携带的能量更高，碎片会直接飞向宇宙空间。找到共工星的卫星意味着我们可以在现有的描述太阳系形成过程的模型中建立更好的约束关系。这的确是很有价值的信息！  图：共工星（中央）和它的卫星（箭头所指） 第58项，木星的极光。不是只有地球上有极光现象。虽然你偶尔能在地球上用肉眼看到极光，但其实极光在紫外波段才是最强烈的！像我之前提到的一样，哈勃能探测到紫外波段的电磁波，意味着我们也可以仔细观测其它行星上的极光。木星的极光是最容易发现的，木星是最大的也是最靠近我们的气态巨行星，它的强大磁场和剧烈的辐射产生了非常强烈的极光。在2016年，朱诺号探测器在前往木星的途中给了科学家绝佳的机会来测量太阳风的强度，再由哈勃来观察极光的变化。因此，哈勃在几个月间几乎每天都在观测木星。 哈勃发现木星的极光比地球上的要强上几百倍，辐射功率达到了100太瓦（10的12次方瓦特），而且令人惊奇的是，木星的极光永不停止。在地球上，在太阳风暴来临时极光才会点亮地球的两极。这说明木星上的极光不仅仅来自于太阳风。在朱诺号探测器到达木星后，它收集的数据表明木星的极光主要源于木星强烈的辐射带中的带电粒子，这些粒子沿着磁感线流入木星大气层中。同时我们也发现木星的磁场会产生交流电流而不是直流电流，这也解释了极光的辐射能，因为通过直流电流进行能量交换是不可能产生如此强大的能量的。  图：木星极光在紫外波段和远紫外波段的图像对比  图：木星极光 第59项，欧罗巴星（木卫二）。如果你之前不知道这颗星，那么你需要知道的是木卫二是木星的一颗较大的卫星，并且是太阳系中最有可能孕育出生命的天体之一。对于它的冰层表面，我们不报希望能发现什么，但在冰层之下是广阔的液态水组成的海洋。木卫二是一个寒冷的世界，而且非常靠近木星，导致了强烈的潮汐活动。有理论认为，这种潮汐活动产生的能量足以让冰下海洋保持液态。因此专家们设立了很多的考察项目来证实这种冰下海洋的存在。并且令人欣喜的是，哈勃望远镜对这项工作帮助非常大。 伽利略号和旅行者号探测器提供的木卫二图像分辨率更高，因为它们的飞行路线距离木卫二更近，但是它们不能从紫外波段进行观测。而哈勃可以，哈勃因此发现了木卫二冰层表面上可能存在的海洋喷口。这种火山运动表明欧罗巴的内层是液态的，并且肯定是液态水，这也证明了理论的正确性。自从第一次发现之后，更多的喷流被探测到。哈勃的成像技术还可以被用来木卫二表面的无机盐。大多数项目都是用红外线来观测星球表面，因为大多数我们感兴趣的物质电磁波发射带都是集中于红外波段。 然而，对于氯化钠或者是类似我们海洋富含的其它盐类而言，则是主要在可见光波段才会显现出来。这意味着这些木卫二表面的盐类物质没有被伽利略号发现。而哈勃通过可见光波段的观测，确认了氯化钠在木卫二表面上到处都有，很可能是来自于表层下的海洋，之后被上升流带到了表面上并在此沉积。一处富含盐分的海洋的激动人心之处在于这说明洋底可能有活跃的热运动。在地球上，海底火山的热气喷发口附近是孕育生命的温床，所以科学家们非常兴奋想进一步研究，即使可能在几十年之后才能够进行海底的探测来查看具体的情况。  图：木星和它的卫星（箭头所指为木卫二）  图：海水喷口示意图  图：木卫二表层结构和海底火山示意图（由外至内为冰壳、液态海洋和岩石核心） 第60项，天王星。和木星和海王星很像，哈勃也在天王星表面发现了风暴，并且在天王星的磁极周围发现了极光。天王星的极光现象并不发生在它的自转轴上。天王星的自转轴非常奇怪，和其他太阳系行星相比，它的自转轴在它的侧面方向。这意味着在天王星的一年中，有时它是在沿着它的轨道方向滚动。这也意味着在天王星上很难看到日食（译者注：天王星的卫星的运行轨道一般都位于赤道上方，每42年左右天王星、卫星和太阳才能够有机会排成一条直线）。在2006年我们才第一次有机会看到这种景象，而上一次天王星、卫星和太阳排成直线时是在1965年，在那时望远镜技术还不能看到卫星经过如此遥远的天体上空。哈勃不仅看到了天卫一的投影划过天王星表面，也完整地观测到了天王星表面的带状区域。海王星公转周期长达84年，哈勃通过对春秋分点中的一部分进行观察，我们可以看到它大气层的季度变化。当它的一极逐渐朝向太阳时，大气层的颜色似乎变得更亮了。这种现象的解释是，当这一半球进入夏季时，会形成巨型云层，而靠近秋分点时这个云层又会消散。因为哈勃服役到现在也不过30年，所以甚至还没能观测完天王星一年的一半，所以关于天王星的四季我们仍然有许多需要了解的地方！  图：海王星和它的卫星排列情况，很难出现日食（卫星由外之内分别为天卫四、天卫三、天卫二和天卫一）  图：巨型云层 仅仅这一期，你就看到了哈勃对于人类了解太阳系、了解宇宙是多么的重要。而且在过去的30年中，它做的比这里提到的还要多得多。哈勃很可能是迄今为止最重要的太空探测项目，它拓展了我们的视野，为我们提供了未来许多年研究的数据。而且好消息是哈勃很可能还会工作10到20年。我很期待詹姆斯·韦伯空间望远镜(James Webb Space Telescope，哈勃空间望远镜的继任者)能取得多棒的观测结果，但绝对也要感激哈勃的成就，而且我也很期待哈勃未来的发现！ 作者: Alex McColgan @Astrum FY:洁斯凯烈焰天下第一 如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 选文：天文志愿文章组- 翻译：天文志愿文章组-洁斯凯烈焰天下第一 审核：天文志愿文章组- 终审：天文志愿文章组- 排版：天文志愿文章组-零度星系 美观：天文志愿文章组- 参考资料 1.WJ百科全书 2.天文学名词 3.原文来自：https://www.youtube.com/watch?v=4zdwo7ZvhMk&list=WL&index=377 本文由天文志愿文章组-洁斯凯烈焰天下第一翻译自Astrum的作品，如有相关内容侵权，请于三十日以内联系运营者删除。 |
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