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第310章 矮行星

矮行星(dwarf p)是太阳系中介于行星和太阳系小天体(如小行星、彗星)之间的一类天体,符合国际天文学联合会(iau)2006年定义的部分行星标准。以下是关于矮行星的详细分类及特点:

1 矮行星的定义(iau标准)

围绕太阳运行:是太阳的卫星。

具有足够质量形成近球体:在自身引力下达到流体静力平衡(接近圆形)。

未清除轨道附近其他天体:与行星不同,其轨道附近仍存在大量小天体。

不是卫星:不围绕行星运行。

2 已确认的矮行星(5颗)

1 冥王星(pto)

发现时间:1930年(原为第九大行星,2006年降级)。

特征:

轨道周期248年,偏心轨道(近日点297 au,远日点493 au)。

拥有5颗卫星(最大为卡戎,与冥王星形成双星系统)。

表面覆盖氮冰、甲烷冰,存在冰山和平原(如“心形”汤博区)。

探测:2015年“新视野号”首次近距离拍摄。

2 阋神星(eris)

发现时间:2005年(直接导致冥王星降级)。

特征:

卫星“阋卫一”(dysnoia)。

3 谷神星(ceres)

发现时间:1801年(最初归类为小行星,2015年确认矮行星)。

特征:

位于小行星带(火星与木星之间),直径约940公里。

可能拥有地下液态水海洋(探测器“黎明号”发现亮盐沉积)。

4 鸟神星(akeake)

发现时间:2005年。

特征:

表面覆盖甲烷和乙烷冰,无大气层。

轨道周期约310年,卫星“k2”于2016年发现。

5 妊神星(haua)

发现时间:2004年。

特征:

椭球体形状(快速自转,约39小时一周)。

拥有2颗卫星(hi?iaka、naaka)及一个冰环系统。

3 候选矮行星(部分名单)

赛德娜(sedna):极端椭圆轨道(近日点76 au,远日点937 au)。

创神星(quaoar):直径约1100公里,拥有卫星和可能的环系统。

共工星(gonggong):表面呈红色,含甲烷冰,卫星“香炉”(xiangliu)。

4 矮行星的分类(按轨道区域)

柯伊伯带矮行星:冥王星、阋神星、鸟神星、妊神星等(位于海王星轨道外侧)。

小行星带矮行星:仅谷神星。

离散盘天体:赛德娜等(轨道高度倾斜且偏心)。

5 科学意义

太阳系演化线索:保留原始冰质成分,反映行星形成初期的物质分布。

宜居性研究:谷神星的地下海洋可能支持生命存在的化学环境。

动态边界:挑战传统“行星”定义,推动天体分类学的完善。

6 争议与未来

更多候选者:太阳系外围可能隐藏数十颗未发现的矮行星(如奥尔特云)。

探测任务:目前仅谷神星(黎明号)和冥王星(新视野号)被近距离探测。

矮行星的多样性揭示了太阳系的复杂性,未来探测或将重新定义这类天体的地位。若你对某颗矮行星的细节或探测任务感兴趣,可进一步探讨!

如:

一、冥王星(pto)——太阳系最着名的矮行星

1 基本信息

分类:矮行星(2006年iau重新定义)

轨道周期:约248地球年

自转周期:约64地球日(与卡戎潮汐锁定)

直径:约2376公里(比月球还小)

2 轨道特征

轨道形状:高度偏心椭圆(近日点297 au,远日点493 au)

轨道共振:与海王星3:2共振(即冥王星绕太阳2圈时,海王星绕3圈)

3 物理特征

表面:

覆盖氮冰、甲烷冰和一氧化碳冰

标志性“心形”结构——斯普特尼克平原(sputnik pnitia)(一个巨大的冰原)

存在冰山、冰川和可能的冰火山(如莱特山,wright ons)

大气层:

稀薄,主要由氮气(n?)、甲烷(ch?)和一氧化碳()组成

会随近日点和远日点变化(靠近太阳时部分升华,远离时冻结)

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4 卫星系统(5颗已知卫星)

1 卡戎(charon)(最大卫星,直径1212 k)

与冥王星形成双星系统(共同质心在冥王星外)

表面有深谷和红色极冠(可能由冥王星大气逃逸物质沉积形成)

3 科波若斯(kerberos) & 斯提克斯(styx)(年发现)

5 探测历史

2015年新视野号(new horizons)飞掠:

首次高清拍摄冥王星表面,发现冰山、冰原和复杂地质活动

确认大气层存在蓝色雾霾(由太阳光分解甲烷形成)

发现冥王星可能仍有地下海洋(由冰层下的氨水混合物维持)

6 冥王星为何被降级?

2006年iau行星定义:

行星必须满足:

1 绕太阳运行

2 达到流体静力平衡(近球形)

3 清除轨道附近其他天体(冥王星未满足)

冥王星的轨道与柯伊伯带天体(kbos)重叠,因此被重新归类为矮行星。

7 争议与文化影响

科学争议:部分天文学家仍认为冥王星应归为行星

公众反应:降级引发全球热议,甚至美国新墨西哥州立法“冥王星在该州仍是行星”

流行文化:迪士尼宠物狗“布鲁托”(pto)得名于它

8 未来探索

冥王星轨道器(提议中):可能2030年后发射,长期环绕观测

柯伊伯带延伸任务:新视野号已飞掠小行星阿罗科斯(arrokoth),未来可能探测更远天体

总结

冥王星虽不再是行星,但仍是太阳系最神秘的冰封世界之一,其复杂的地质、稀薄的大气及可能的地下海洋,使其成为天体生物学的重要研究对象。它或许比我们想象的更有活力!

二、阋神星(eris)——太阳系最神秘的矮行星

1发现时间:2005年1月5日(由迈克·布朗团队发现)

命名:希腊神话中的“不和女神”厄里斯(eris),象征其发现引发的行星定义争议

分类:矮行星(2006年iau正式确认)

2 轨道特征

极端椭圆轨道:近日点38 au,远日点97 au(太阳系最远矮行星之一)

所属区域:离散盘(scattered disc)——比柯伊伯带更遥远、更不稳定的冰天体带

3 物理特性

(1)表面与成分

红色斑点:可能由太阳辐射分解甲烷形成的托林(有机化合物)

可能存在极地冰冠(类似冥王星)

(2)卫星:阋卫一(dysnoia)

直径约700 k,轨道周期约16天

名字来源于希腊神话中的“混乱女神”(呼应“厄里斯”)

帮助科学家精确计算阋神星质量

4 科学意义

(1)冥王星降级的直接原因

2005年发现时,初步测量显示它比冥王星更大(后修正为略小但更重)

引发天文学界争议:“如果冥王星是行星,阋神星也必须是!”

最终促使iau在2006年重新定义行星,将冥王星降级

(2)太阳系边缘的“化石”

极度寒冷的保存状态,可能含有太阳系形成初期的原始物质

研究它有助于理解行星迁移理论(如“尼斯模型”)

5 未解之谜

是否有大气层? 目前未直接探测,但低温下甲烷可能冻结成表面冰层

内部结构?冥王星一样分异(岩石核心+冰幔)

是否曾有地质活动? 需未来探测器确认

总结

阋神星是太阳系最遥远、最寒冷的已知矮行星,它的发现重塑了人类对行星的认知。尽管尚未被近距离探测,但它代表的离散盘天体仍是太阳系最神秘的前沿之一。

三、谷神星(ceres)——小行星带唯一的矮行星

发现时间:1801年1月1日(由朱塞佩·皮亚齐发现)

命名:罗马神话中的农业和丰收女神

分类:

最初归类为行星(年代)

后降级为小行星(19世纪)

2006年iau认定为矮行星(唯一一颗位于小行星带)

1 关键数据

特征 数值 对比(其他矮行星)

直径 940 k 太阳系最小矮行星

自转周期 91小时 较快自转

轨道周期 46年 位于火星和木星之间

2 轨道与位置

位于小行星带主带(距离太阳28 au)

轨道较圆(偏心率为008),倾角106°

不受木星强烈扰动,轨道稳定

3 物理特征

(1)表面与地质

明亮盐沉积(亮点):

oator陨石坑(直径92 k)内有着名亮斑——“cerealia facu”

由碳酸钠(na??)盐组成,可能来自地下卤水渗出

冰火山(cryovolcano):

阿胡纳山(ahuna ons)高4 k,可能由冰泥浆喷发形成

撞击坑较少:表面较“年轻”,暗示地质活动重塑

(2)内部结构

分层结构:

岩石核心(可能含金属)

冰幔层(可能含液态卤水)

多孔表层(含黏土、盐类)

可能的地下海洋:

探测器“黎明号”发现局部水蒸气释放

盐沉积暗示近期(百万年内)地质活动

(3)极稀薄大气(外逸层)

主要成分:水蒸气(来自冰升华)

非常脆弱,仅在阳光直射区域短暂存在

4 探测历史

(1)黎明号(dawn)探测任务()

人类首个环绕两个地外天体的探测器(谷神星 & 灶神星)

重要发现:

确认oator陨石坑的亮斑为盐类沉积

发现阿胡纳山等冰火山证据

探测到局部水蒸气释放

(2)未来任务构想

采样返回:研究其有机分子和卤水成分

着陆器:直接探测oator陨石坑的盐沉积

5 科学意义

太阳系“海洋世界”之一:可能仍有地下液态水

生命宜居性研究:盐水和有机分子的存在使其成为天体生物学目标

行星演化线索:代表介于岩石行星和冰天体的过渡类型

6 未解之谜

地下海洋是否仍存在? 需更深入探测

盐沉积的形成机制:是古代海洋残留,还是近期地质活动?

是否有微生物生存的可能?

总结

谷神星虽小,却可能是太阳系最“潮湿”的矮行星,其盐沉积、冰火山和潜在的地下海洋,让它成为小行星带的宝藏世界。未来任务或将揭示它是否曾孕育过生命!

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