发现冥王星卫星卡戎40周年|163

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发现卡戎40周年

作者：Bill Keeter

编译：徐鹏晖

校对：艾宇熙

卡戎是冥王星五颗卫星中最大的一颗。1978年6月22日，James Christy和Robert Harrington在美国亚利桑那州弗拉格斯塔夫海军天文台发现了它。冥王星的发现地点——罗威尔天文台——距离海军天文台的距离仅有6英里。那时，James Christy的观测目的是尝试修正冥王星的公转轨道，并没有想到他能发现冥王星的卫星。

“即使没有冥王星，卡戎自身也足以成为极佳的飞掠目标；卡戎这颗星球比我们想象的更精彩。” Will Grundy说。他来自罗威尔天文台，是“新视野”号科学团队的一员。

图一：通过“新视野”号2015年传回的观测数据绘制的卡戎地貌特征

图源：美国海军天文台；NASA/约翰-霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所

40年前，James Christy在海军天文台试图修正冥王星公转轨道时，他只能在望远镜中看到模糊的影像，在这种条件下，想观测到任何目标都需要动用想象力。但是在1978年6月22日，他的确看到了不一样的东西——冥王星一侧有一个小隆起。

他查看了更多的图像，一次又一次看到了这个隆起，这个隆起有时出现在冥王星的一侧，有时出现在另一侧。进一步观测表明这个隆起似乎在绕冥王星旋转，周期与冥王星自转周期相同，都是6.39天。Christy认定，要么冥王星上有一座数千英里高的山峰，要么冥王星拥有一颗同步轨道卫星。那时自冥王星被发现已经过去了48年，从未有证据表明冥王星可能拥有卫星。

接下来，Christy查遍了天文台的图像库，找到了更多冥王星看起来被异常拉长的图像。他测量了图像中拉长出现的角度，他的同事Robert Harrington则计算了如果图像中的拉长是由于轨道卫星的存在，拉长的角度应该是多大。

Robert Harrington的计算结果与James Christy的测量结果吻合。他们等待着用海军天文台的61英寸望远镜做最后的确认。1978年7月2日，新的观测图像再次与他们的计算相吻合。五天后，他们向全世界公布了这一发现。

图二：卡戎的发现者Christy手持当年的观测图像。他旁边的显示屏上显示着通过“新视野”号观测数据绘制的卡戎图像。

图源：NASA/约翰-霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所/ Art Howard/GHSPi

重要的发现

冥王星被发现的很长一段时间里，人们对它的印象都是望远镜中的模糊小点。卡戎的发现使冥王星升级为行星系统（译者注：现在更严格的说法是矮行星系统）。

卡戎的长度尺寸大小和美国得克萨斯州差不多。在太阳系中，卡戎是相对它绕转的行星或矮行星而言体积最大的卫星。人们通过建模发现，冥王星-卡戎系统很可能是通过一次剧烈的撞击形成的，地月系统可能也是这么形成的。

2015年7月14日，“新视野”号从距卡戎约29000千米的地方飞过，它的发现彻底改变了人们对这颗卫星的印象。高清图像显示，卡戎面对冥王星的一面有一个延展超过1600千米的断折峡谷带。卡戎上的峡谷是美国大峡谷的四倍长、两倍宽，它表明卡戎曾发生过剧烈的地质变化。

“我们从这样一条巨大的构造带获知，卡戎表面之下可能存在过海洋，当海洋凝固的时候，体积增大从而压碎表面。业内对太阳系中海洋世界的兴趣正日益浓厚，从这一角度看，这是一个重要的发现。” Cathy Olkin告诉我们。她是美国波德西南研究所参与“新视野”号项目的科学家。

卡戎的另一个酷炫的特征是它的极区呈红色。冥王星上的甲烷气体从冥王星大气中逃逸，被卡戎的引力捕获并在寒冷的极区凝结。太阳紫外线使甲烷发生一系列化学反应，最终转化为被称为索林（tholins，一种由多种聚合物构成的混合物，成分比较复杂）的红色有机物。

卡戎的发现者Christy在过去的40年间目睹了卡戎从一个模糊的斑点具象化为一个丰富多彩的世界，这个过程对他而言同样惊喜不断。“我当年几乎难以分辨出卡戎这个小斑点，现在‘新视野’号传回了海量的细节信息——这简直令人难以置信。” Christy感叹道。

图三：Christy指着当年发现卡戎的照相版。