人类如果能登陆冥王星,看到的将会是怎样的世界?能看到太阳吗?
太阳系中的冥王星,由于距离太阳和地球实在过于遥远,直到1930年才被美国科学家汤博意外发现。在被发现后的相当长时间里,科学界一直将其视为太阳系第九大行星,并以罗马神话中掌管生杀大权的"Pluto"进行命名。
同样,也由于距离太过于遥远,人类的探测器在2015年之前还没有办法到达冥王星的轨道区域开展探测活动,冥王星对于人们来说显得太过于神秘。后来,在2016年时,历经十年的飞行,美国新视野号才抵达这颗星球,虽然仅仅是在距离这颗星球表面约1.3万公里处飞掠过去,但也拍摄下了很多关于冥王星及其卫星的照片,人们对冥王星表面的一些基本情况才有所深入地了解。
在冥王星发现后的不到100年时间里,特别是进入新世纪以后,科学家们又在冥王星所处的柯伊伯带内,发现了一些类似冥王星的天体,比较有名的是2004年发现的亡神星、妊神星,2005年发现的鸟神星等。科学家们意识到,对太阳系行星的界定标准,之前显得过于简单和绝对了,如果将这些类冥星体都视为太阳系行星的话,那么太阳系行星阵营必将过于庞大,很不严肃,于是在新视野号发射的当年(2006年),国际天文联合会对太阳系行星的标准重新进行了修订。
按照第三条标准,即行星必须拥有能够清除自身所在轨道内其它天体的能力,冥王星以及后续发现的类冥星体,都不符合这一标准,于是冥王星被"开除"出了太阳系行星的行列,降级为"矮行星"。
人类目前还只有新视野号在冥王星的外围拍摄到了一些照片,当时由于燃料有限的原因,没有进入冥王星的轨道,实属一大遗憾。后来,随着太空观测技术的进步,科学家们对冥王星的一些细节有了更加深入地了解,不过从目前来看,要想实现登陆冥王星这一目标,难度还真不是一点半点。
假设人类现在拥有了登陆冥王星的条件和技术,那么从地球出发,一直到在冥王星上登陆,我们可以假想出人们在这一"旅程"中的一些体会。
第一,感觉距离太远了。冥王星围绕太阳运行的轨道是一个椭圆轨道,偏心率较大,达到了0.25,造成了近日点与远日点的差异很大,其中近日点距离太阳30个天文单位,远日点距离太阳50个天文单位,平均距离40个天文单位,大约是59亿公里。冥王星与地球的最近距离,也有约48亿公里远,相当于地球和太阳距离的3倍。以现有的航天器飞行技术,从地球抵达那里,将需要至少10年的时间,探测周期太长了。
第二,冥王星太小了。在冥王星被发现以后,一直到最近的几十年,科学家们普遍认为冥王星是一颗比地球大得多的大质量行星。后来,随着新视野号的近距离观测以及天文观测技术的进步,人们发现冥王星的直径仅有2200多公里,仅仅是地球的五分之一,甚至还没有月球大,质量更是只有地球的0.25%。正是由于发现冥王星很小,而且它的运行轨道也比较"异常",才使科学家们对它的行星地位产生了怀疑。
第三,冥王星上面太冷了。虽然新视野号没有进入冥王星的轨道,更没有在上面登陆,但通过相关的一些观测数据,轨道特征以及太阳热辐射衰减规律等进行分析,科学家们推测冥王星表面的温度非常低,平均将在-240至-210摄氏度之间。在这么低的温度下,表面绝大部分气体物质都将被"冻结",以"固态冰"的形式覆盖在星球的表面,而大气层的密度就显得过于稀薄了,几乎没有什么气态的物质。由于表面覆盖的固体冰态物质,使得冥王星对光线的反射率较强。
第四,运行状态比较奇特。一方面,是刚才提到的公转轨道特征,呈现典型的椭圆形,其中与海王星的公转轨道还有一定程度的交叉,说明在某些时刻,冥王星要比海王星还要靠近太阳。另一方面,冥王星的自转方向呈顺时针方向(以太阳系黄道平面的北极为参照),在太阳系中,仅有金星和它一样,显得格格不入。此外,冥王星的公转轨道与黄道平面的交角也很大,达到了17度,别的行星基本上都处在一个公转"圆盘"上,冥王星显得非常另类,感觉像是斜着公转。之所以冥王星的公转和自转有这些特殊性,科学家们推测,是在冥王星的形成早期,受到了一个或者多个大质量天体撞击所致。
所以,如果人类登陆冥王星,那么从出发到登陆,能深刻地体会出上面几个特点。而且在冥王星的表面,看到的将是一片"冰封"和萧条的景象,足够幸运的话,还能看到表面一些巨型的冰缝、不规则的冰脊甚至移动的冰冻山体等。同时,由于冥王星的最大卫星-卡戎,在彼此潮汐力的作用下,二者相互发生了潮汐锁定现象,表面的固定区域始终"面对面"。如果人类登陆的位置,正好能看到卡戎这颗卫星,那么这颗卫星将以不变的高度、不变的位置,一直悬挂在天空中,势必会令人无比地震撼。
那么,在冥王星上,能否看到太阳?如果看不到的话,那肯定世界一片漆黑,上面有很多现象都不能亲眼目睹。我们通过冥王星与太阳的平均距离、太阳的直径这两个数值,应用三角函数法很容易就能计算出在冥王星上观看太阳的视直径,数值为0.014度,如果是近日点,这个数值会增加到0.018度,在远日点将变为0.01度。而人类的视直径极限为0.016度,说明在近日点时,人们还是可以看出太阳的轮廓的。
而在远日点以及冥王星公转的大部分轨道区域内,视直径都将小于人类的视直径极限,那么是否表明人类就看不到太阳了呢?非也。只是分辨不出太阳的大小而已。而人眼能否直接观看得到太阳,主要取决于在冥王星上对太阳的视星等。
恒星视星等与绝对星等之间,有一个换算关系:M=m+5*lg(d0/d),其中M指绝对星等,m为视星等,d为观测距离,d0为10秒差距。我们拿冥王星的远日点为例,将相关数值代入其中,我们可以得出,在冥王星的远日点上看太阳,视星等为-18.3。视星等越小,表明亮度越高,在地球上观察满月时,其视星等也仅为-12.7,这说明在冥王星上,即使是远日点,看到太阳的亮度,也要比地球上看满月亮100多倍。
因此,在冥王星上是绝对可以看见太阳的,而且感觉依然会比较刺眼,所以在冥王星上依然能够分辨出来什么时间是白天,什么时间是黑夜。不过很多时候,看见的这个刺眼光源,基本上分辨不出是"圆盘状",而只是一个"亮斑"而已。