柯伊伯带冰球藏大气,天文学家发现意外突破口
在柯伊伯带,太阳系边缘冷得都能让气体直接变成固体,这里漂着许多叫海王星外天体的小天体。天文学界一直以为,冥王星是唯一能保持一层薄大气的同类,像阋神星、鸟神星那些体积不小的邻居,一直没能找到有大气存在的直接证据。
这个长期笃信的看法,终于在2024年1月翻了车。一颗编号叫2002 XV93的冰天体,成了打破僵局的主角。

科学家们怎么盯上它的?故事得从一次精密的天文预报说起。1月10日,他们早早锁定2002 XV93会从一颗远处明亮恒星前掠过—这叫恒星掩星。和日食有点类似,但规模小得多。一般说,如果小天体没大气,恒星的光会几乎瞬间熄灭又亮起,整个黑影一闪而过,肉眼基本看不出什么变化。但只要有哪怕一层极其稀薄的大气,星光就会在穿过大气时被削弱、折射,亮度不是突然掉下来,而是像拉幕布那样渐变。
科学家们在四个候选点精心布下观测设备,选了三处天气最赞的地方。第一批传回来的数据让人瞪大了眼。首个观测点的信息显示,恒星亮度不是马上跳崩,而是用1.5秒慢慢变暗再慢慢恢复。第二个观测站,没直接看到恒星全消失,却测出有差不多10秒的亮度缓降。这段信号,正是大气折射留下的独特痕迹。

这可不是错觉,团队各路高手用光线路径模拟跑了很多遍,结论清楚明了:2002 XV93的周围确实包裹着一层超稀薄的大气。这层大气表面压强,测出来有100到200纳巴,大概是冥王星大气压强的百分之一左右。但就算这样,已经比阋神星、鸟神星那些更大、理论更容易留大气的家伙测得的上限还高出几十上百倍。
这里插一句,之前还有另一起类似风波。2015年新视野号飞掠冥王星,首次带回清晰的冥王星大气照片,当时也是推翻了很多教材。但冥王星即使层大气也极其微弱,到了别的地方用同一套理论去套,以前都说小天体压根拢不住大气。

这次2002 XV93的本事确实让很多人卡住。它的体积很小,直径500公里,连月球的七分之一都够不到。按以往想法,这样的引力连飘着的烟雾都留不住。气体分子要么直接蹦回太空,要么不到亿年时间就消失得干干净净。科学界怎么推演都认为宇宙年纪才是硬标准,体积小就是留不住气。
但观测结果就摆在眼前,科学家不得不重新琢磨。还有一个让人更挠头的点。詹姆斯·韦伯太空望远镜用红外手段看了这颗天体的表面,没发现有会上升为气体的挥发性冰。换句话说,它不是靠冰直接升华,把大气补进来。如果大气不是靠这个搞出来的,成分和来源去哪找?

学界猜了两个答案。一个说法是,这天体内部可能发生类冰火山的喷发。比如讲,地下混杂着氨、甲醇这类搞不结冰的物质,能让下面的液体保持不冻。有缝隙的时候,这些液体就能突破壳层,把气体漏到表面,撑起这层大气。类似现象,在太阳系内较为活跃的土卫二、土卫六之类的卫星上曾被探测过,那里喷出来的不是岩浆,而是冰和水蒸气。
另一个说法认为,2002 XV93近百年里可能撞上了一颗彗星或者小型冰天体。这些小兄弟身上带着大量容易挥发的分子,被撞击加热后,挥发物瞬间释放,造出这层短命大气。按现有数据估算,这样的撞击带来的大气持续不了百年。如果真是这么回事,那2024年的观测,纯属我们遇巧了,刚好抓到它在消散前短暂存在的窗口。

那么,究竟是哪种呢?答案还没揭晓。科学家接下来几年会一直追着看下去。如果这层大气很快没了,撞击成因的推测会有分量。如果大气一直都在,还能周期性跳动,那冰下活跃释气就更靠谱。
和这个故事接近的另一起案例,是2012年土卫二喷出巨大水汽羽流的观测。那会儿,火星轨道附近的观测表明,冰火山喷气把水蒸气抛到卫星上空,临时形成了类似大气的壳层。有的参考研究显示,在冰雪世界里,即使主成分不是地球常见气体,靠内部释放机制,也能造出“非常住”大气。

但天文学里的很多结论都带暧昧。阋神星、鸟神星至今都没测出可以确凿承认的大气信号。有些天体的确释放微量物质,最后还是守不住,那就只能维持毫无气氛的冰冻荒原。科学研究的边界,就在于多次观测和持续验证。像2002 XV93这种突然冒头的新样本,常常是整个理论体系需要修正的拐点。
也有观点提醒,现在只是发现了临时的气压痕迹,并不能说明这类天体普遍都有储备大气的本领。大量搜寻结果显示,大部分小天体仍然赤裸无气,这次事件更多提供了另一个可能的分界。

说到底,天文学最吸引人的地方就在于这些细枝末节—一个不经意的微光亮度渐变,就足以颠覆原有的认知。未来几年,类似2002 XV93的天体还会陆续被盯上,到底哪种机制才是这些边缘冰球大气的源头,留给科学家慢慢拆解。
大家都在看
-
刷新人类对宇宙的理解,我国科学家发现:银河系根本不是扁平圆盘 打开小学科学课本,很多人对银河系的第一印象,大概都是一张扁平的圆盘:中间鼓一点,四周摊开,像个被压平的烧饼。这个印象流传了很多年,直到8月7日,《自然·天文学》上的一篇论文,把它重新改了一遍。紫金山天文 ... 天文之最08-24
-
第谷·布拉赫是文艺复兴时期丹麦杰出的天文学家 第谷·布拉赫(Tycho Brahe,1546—1601)是文艺复兴时期丹麦杰出的天文学家,以其卓越的观测技术和科学精神,被誉为天文学界的奇才。他编著的《鲁道夫天文表》成为当时最精确的天文表,对后世天文学的发展产生了深 ... 天文之最08-24
-
天文学家探测到来自80亿光年外的破纪录“宇宙激光” 在南非卡鲁半沙漠地区,MeerKAT射电望远镜阵列的天线正静静指向夜空。它捕捉到的一束信号,来自80亿光年外的一场星系碰撞现场。这束信号,是天文学家迄今观测到的最遥远、最明亮的宇宙"激光"之一。科学界将这 ... 天文之最08-24
-
难以置信!天文学家发现迄今最快恒星,速度竟达每秒2.5万公里 在银河系的中心有着一个质量约430万倍的超大质量黑洞--人马座A*。它本身不发出任何可探测的光,除过探测外围的吸积盘,天文学家只能靠围绕它运行的恒星,一点点的了解它。过去二十年,恒星S2是当之无愧的主力探针, ... 天文之最08-23
-
韦伯发现亮度超恒星千亿倍的天体,真是被氢气包裹的黑洞吗? 把望远镜对准宇宙诞生后不到7亿年的天空,MIT的Rohan Naidu团队本来只是在做一件事:从JWST的深空图像里挑出那些最远、最老的星系。他们的巡天项目叫“Mirage or Miracle”——海市蜃楼还是奇迹。名字本身就暗示了一 ... 天文之最08-23
-
第谷·布拉赫:没有望远镜天文学奇才,成就开普勒的丹麦观星巨人 在天文学发展史上,有这样一位特殊的人物。他生活在望远镜诞生之前,肉眼就是他全部的观测工具,却测出了那个时代精度最高的天体数据;他出身贵族,一生痴迷仰望星空,脾气高傲却慧眼识才,收留穷困潦倒的开普勒;自 ... 天文之最08-23
-
不靠望远镜,却做到肉眼天文天花板,第谷如何成就近代天文学 近代天文学的革命,从来不是某一个人的孤军奋战。哥白尼提出日心说,打破统治千年的宇宙观念;开普勒推导出行星运动三大定律,为天体运行找到数学规律。而夹在二者之间,有一位无法被绕开的关键人物,他就是丹麦天文 ... 天文之最08-23
-
第谷·布拉赫没有望远镜却把肉眼天文做到极致间接造就开普勒定律 在天文学发展史上,我们记住了哥白尼的日心说,记住了开普勒三大行星定律,也记住后来用望远镜望向星空的伽利略。但很多人忽略了一个承前启后的关键人物——第谷·布拉赫(1546‑1601)。如果说哥白尼提出了大胆的猜 ... 天文之最08-22
-
天文学家发现一条幽灵般的恒星河,或可揭示暗物质的存在 在距离地球1.15亿光年之外,一个昏暗的星系周围,一条纤细幽灵般的恒星带正在诉说着宇宙中最神秘成分的秘密。天文学家宣布,他们首次在银河系之外的另一个星系中,发现了球状星团恒星流的存在。这一发现将追踪引力与 ... 天文之最08-22
-
丹麦天文奇才第谷:肉眼观星封神,成就传世天文巨著 在人类天文学发展的漫长长河中,有一位极其特殊的天才。他生活在没有望远镜、没有精密电子仪器的十六世纪,仅凭一双肉眼、自制设备和极致的严谨,把人类天文观测的精度推到了纯肉眼时代的巅峰。他就是丹麦旷世天文学 ... 天文之最08-22
相关文章
- # 从观星楼到鲁道夫天文表——丹麦奇才奠定近代天文学基石
- 第谷·布拉赫没有望远镜却把肉眼天文做到极致间接造就开普勒定律
- 从天文考古读懂坤卦✨
- 天文学家发现一条幽灵般的恒星河,或可揭示暗物质的存在
- 丹麦天文奇才第谷:肉眼观星封神,成就传世天文巨著
- 误读了600年!天坛根本不是建筑,是古人留给世界的“天文算法”
- 哈勃镜头下的创生之柱:宇宙恒星的巨型育婴房
- 困扰天文学家17年的宇宙谜团,终于有了眉目
- 天文学家发现:在银河系的墓地里可能潜伏着1.7亿个黑洞
- 误会整整600年,天坛真正内核并非祈福大殿,是古人顶级天文杰作
- 太阳系边界根本不是冥王星!我们被教科书骗了整整几十年
- 同一个月亮,两场大戏:日全食与流星雨同时上演
- 2亿缺口逼疯天文人!中国巨无霸望远镜绝地求生
- 黑洞旁发现水蒸气!韦布望远镜颠覆宇宙认知
- 天文学家或发现全新天体“黑洞星”:太阳系大小 内含十万倍太阳质量黑洞
- 肉眼观星的天花板!第谷,没有望远镜,却做出时代最准天文数据
- 毕昇与苏颂:改变世界的发明家——北宋人物志·科技篇
- 一台望远镜工作20年,临退休前告诉人类:宇宙比我们以为的更神秘
- 暴涨71528%别上头!超高增速财报,藏着散户最容易踩的坑
- 那个把老板“卷”到破产的天文学家:布拉赫一个用生命给星星打工
热门阅读
-
毕达哥拉斯定理,在科学界中发挥巨大作用 07-14
