宇宙探秘 太陽系最“另類”衛星，外來“海衛一”

你知道嗎?太陽系最另類的衛星是哪顆? 給你點提示,它會噴水,是外來戶,還是海王星最大的衛星? 你猜到了嗎? 它就是海衛一特里同,是一顆異常獨特,卻常常被忽略的太陽系天體。 它擁有諸多令人驚歎的特徵,堪稱太陽系中最引人入勝的星球之一。 但由於海衛一圍繞着距離我們最遙遠的海王星運行, 人類僅有一次近距離探訪,那還是1989年旅行者2號飛掠之時,距今已有30多年。 那麼這次探測揭示了什麼?之後我們又有什麼新發現? 今天,就讓我們一起揭開海衛一的神祕面紗。 這裏是快看宇宙第272期,讓我們觀星河璀璨,探宇宙奧祕。 要認識海衛一,得先搞清楚它在太陽系中的位置。 目前已知,海王星有14顆衛星,其中7顆是規則衛星, 它們沿着海王星的黃道面運行,軌道接近正圓形,偏心率特別低。 在這些內側,規則衛星之外,就是不規則衛星,海衛一便是這類衛星裏的老大。 所謂不規則衛星,指的是軌道傾斜,偏心率高,還常常和行星自轉方向相反的衛星。 但這一點,就足以讓海衛一在太陽系所有球形衛星中獨樹一幟。 海王星自轉是逆時針方向,海衛一卻順時針繞着它轉,軌道和海王星黃道面的夾角更是達到130度。 不過有意思的是,它的軌道偏心率接近0,幾乎是完美的正圓形,這在不規則衛星裏十分少見。 太陽系中所有其他大型衛星都是規則衛星,軌道方向和母行星自轉方向一致。 這一現象強烈暗示,海衛一不是和海王星一起誕生的,而是後來被海王星引力抓來的天體,而且極有可能是一顆被捕獲的矮行星。 也正因爲如此,海衛一才能成爲海王星14顆衛星中的絕對強者,它的質量佔海王星所有衛星總質量的99.5%。 若用我們熟悉的尺度對比,它是太陽系中衛星與母行星大小比例第二大的衛星,僅次於地球和月球。 雖然體積比月球小,但它繞海王星的軌道比月球繞地球的軌道更近,所以從海王星表面看,它在天空中的大小和月球在地球天空中的大小差不多。 更有意思的是,海衛一在太陽系所有衛星中排第七位,而且體積和質量都超過了冥王星。 冥王星常被看作顆一鉢帶的王者,是人類已知在顆一鉢帶形成的最大天體,可要是想到海衛一被捕獲前也曾在顆一鉢帶稱霸,那它或許纔是顆一鉢帶真正的老大。 2015年新視野號探測器飛掠冥王星時,進一步證實了這一點,海衛一和冥王星的成分幾乎完全相同,說明它們很可能來自同一區域,有着共同的起源。 在海衛一之外,海王星還有六顆更外側的不規則衛星,它們同樣是被捕獲的天體,軌道偏心率極高,讓海王星一週得花好幾年。 科學家推測,這些衛星奇特的軌道很可能是海衛一的引力干擾造成的,畢竟,作爲海王星衛星家族的外來巨無霸,它的引力足以改變其他小衛星的運動軌跡。 既然海衛一是被捕獲的,它又是怎麼減速並留在海王星軌道上的呢?要知道,天體在宇宙中運動時帶着巨大的動量,要是不能有效減速,只會從行星旁邊掠過,不會被捕獲。 目前主流的理論認爲,海衛一最初可能屬於一個雙星系統,就像冥王星和它的衛星卡戎那樣,和另一顆天體相互繞轉。 當這個雙星系統靠近海王星時,海王星的引力引發了一場宇宙級分手,雙星系統被撕裂,海衛一的同伴被引力彈射出系統,海衛一則因爲失去部分動量,最終被海王星捕獲,成了衛星。 海衛一和冥王星的相似之處,不只是起源,還體現在表面特徵上。兩者的表面都以氮冰爲主,還混合着水冰和乾冰。 海衛一的地形十分平坦,表面起伏最大不超過一公里。旅行者二號曾拍到它的山脊、槽溝、高原和冰原,但整體給人的感覺是光滑平整。 更奇怪的是,它的表面幾乎沒有隕石坑,這說明它的表面非常年輕,而且一直在被翻新。和冥王星一樣,海衛一表面也有一些紅色斑塊。科學家認爲,這是甲烷冰在太陽紫外線照射下發生反應形成的鎖鈴,一種質地像膠油的有機化合物。 雖然有機化合物不代表存在生命,但它們是構成生命的基礎化學物質。不過,海衛一表面幾乎不可能有生命存在,這裏的溫度低到零下235攝氏度,太陽光線微弱到不足以支撐任何已知的生命形式。 但真正讓人好奇的是,它的冰層之下可能藏着什麼?海衛一的內部被認爲由岩石和金屬構成核心,這樣它的密度在衛星中相對較高,達到兩顆立方厘米。也正因爲如此,再加上它的體積遠超太陽系其他中小型衛星,它的質量超過了太陽系所有比它小的衛星質量之和。 科學家推測,海衛一岩石核心的放射性衰變會釋放熱量,足以加熱並驅動其冰層之下的液態水對流,這和木衛二、土衛二等衛星冰層下可能存在的地下海洋類似。 而且和這些衛星一樣,海衛一至今仍有活躍的冰火山活動,地面中的液態水會像地球的岩漿一樣噴發到表面,冷卻後形成新的冰層。這正是海衛一表面年輕的主要原因,不斷有新的冰層,覆蓋舊錶面。 旅行者二號曾發現一些非常年輕的冰熔岩平原,這些區域平坦稀疏,周圍環繞着類似圍牆的結構,科學家稱之爲冰熔岩湖,還能看到破火山口,也就是冰火山中心塌陷的區域,冰熔岩平原正是從這裏噴發形成的。 科學家認爲,這些噴發不僅會把地下海洋的液態水帶到表面,還可能攜帶礦物質,甚至可能是之前提到的鎖麟等有機化合物的來源。如果真是這樣,而且它的地下海洋中存在有機化合物,那麼那裏就有可能具備生命形成的基本條件。 此外,海威一表面還遍佈着細長的線條,這些可能是板塊運動或動容作用形成的斷層。從旅行者2號傳回的圖像中,還能看到近期噴發的痕跡,表面有一些錐形或漏斗形的深色沉積物,最長可達150公里。不過這類小型噴發可能不是源自地幔。 旅行者2號曾觀測到海威一表面有高達8公里的雨流,科學家認爲這是其冰層下固體溫室效應引發的。具體來說,海威一的表面可能覆蓋着一層透明冰層,冰層下方是鎖麟等深色沉積物。太陽光線能穿透透明冰層,加熱下方吸收熱量能力更強的深色沉積物,導致冰層下的冰昇華,形成氣帶。 隨着氣帶內壓力不斷升高,上方的冰層最終會破裂,引發噴發,噴發時還會攜帶深色沉積物,把它們擴散到表面。這種過程其實並不少見,在火星的極地,二氧化碳冰層下的深色沉積物也會因爲類似機制引發噴發,只不過海威一的噴發介質是水冰。 海威一擁有大氣層,這是它能發生上述噴發的重要前提,儘管它的大氣層比科學家最初預期的稀薄得多,氣壓僅爲0.014毫巴,相當於地球80公里高空的氣壓。不過和冥王星一樣,海威一的大氣密度會隨季節變化。 自從旅行者二號探測以來,海威一的大氣層密度有所增加,這是因爲它的表面溫度略微升高,導致部分氮冰昇華,增加了大氣中的氣體含量。 而在1989年旅行者二號飛掠時,它的大氣層密度已經足以支撐8公里高空的天氣活動,從傳回的圖像中,甚至能看到海威一表面有雲,再結合之前提到的雨流沉積物,能發現這些沉積物都朝向同一方向,這正是該區域盛行風的作用結果。 和冥王星類似,海威一的大氣層也成霧狀。科學家認爲,這是大氣中的碳氫化合物還沒被太陽紫外線分解成鎖鈴導致的。不斷噴發的冰火山,隨季節變化的大氣層,冰層下可能存在的液態海洋和冥王星同源的成分,種種特徵都表明,海威一更像一顆被捕獲的矮行星,而不是傳統意義上的衛星。 他曾是科伊伯代的霸主,如今雖然被海王星引力束縛,卻依然保持着獨特的活力。