一起「造訪」太陽系中尚未被探索過的五個地方

目的地：太陽系

50年前，人類發射第一個空間探測器前往其他行星。今天，科學家把新的調查對象指向了太陽系中的五個「不起眼」的目標。

2012年9月，人們紀念空間探測器探索太陽系50周年。1962年8月27日，美國宇航局發射了第一個前往其他行星的空間探測器——「水手2號」。

這艘小小的飛船在其行星際旅行中發現了太陽風——發射自太陽的、源源不斷的帶電粒子流。1962年12月中旬，「水手2號」經過金星，發現其表面溫度竟然高達460℃。這也是人類第一次真正向一個外星世界伸出雙臂。

今天，太空探索不再是什麼新鮮事。太陽系中的八大行星都已被探測器近距離研究過。登陸器已經踏足金星、火星以及土星的最大衛星——泰坦（土衛六）的表面。

我們還對彗星、小行星和木星大氣層取過樣。來自「信使號」（環繞水星）

和「卡西尼號」（自2004年起一直在探測土星及其衛星）等太空探測器的數據，如雪崩一般持續不斷地涌到地球，幾乎讓科學家難以招架。

然而，我們還沒有游遍太陽系。那麼，太陽系還有哪些我們該去卻還沒去過的地方？下面，就讓我們一起「造訪」太陽系中尚未被探索過的五個地方。向這些奇異之地發射探測器，不僅能深化我們對它們本身的認識，而且有助於我們弄清地球自己的大氣層和地質歷史。從某種意義上來說，人類對太陽系甚至地球本身的探索才剛剛開始。

目的地之一

地點：水星南極地區

描述：這個巨大的隕擊坑的底部永不見天日，因而很可能覆蓋著冰。

按理說，水星上根本不可能有冰。畢竟，作為太陽系裡最靠近太陽的行星，水星表面被太陽炙烤到了幾百攝氏度。然而，靠近水星兩極的地方卻是另一回事。在這些地方，太陽總是在接近地平線的地方徘徊，一些足夠深的隕擊坑的底部非常寒冷，永無光亮。雷達觀測暗示，在這些冰冷陷阱里存在冰。

下降到隕擊坑內部的過程無疑將十分冒險。這個隕擊坑是國際天文學會根據13世紀的中國畫家兼書法家趙孟頫的名字命名的。水星沒有大氣，不能把陽光散射到這個隕擊坑的底部，坑裡僅有的光線全都來自於坑的部分邊緣，而這些邊緣暴露在看不見的低高度太陽的烈焰射線中。在這些狹窄而又炫目的岩石地帶下面，則是漆黑一片的虛無。

對科學家來說，趙孟頫隕擊坑的底部是一處誘人的「風景」。電腦模擬結果顯示，這個隕擊坑的溫度之低，足以讓它包含大面積暴露出來的冰，甚至可以在坑底乃至坑壁上溜冰。根據「信使號」飛船的雷達測高數據，科學家確信趙孟頫坑的坑底處在永久性的陰影中。這一分析與地面雷達觀測結果完美匹配，都暗示坑底有冰。「信使號」的中子光譜儀正在嘗試探測冰中氫原子的跡象，但難度很大。

如果探測器能直接下降到趙孟頫隕擊坑內部，就能讓科學家查明這些冰有多古老以及純度如何。目前流行的假設是，這些冰是在漫長歲月里由無數次的彗星撞擊帶給水星的。在水星的大部分表面，彗星冰無疑會立即蒸發掉，但在極地隕擊坑底部，彗星冰能被深度凍結。

探索趙孟頫隕擊坑也將有助於我們了解地球的演化。例如，更多了解水怎樣以及何時被帶給水星，有助於揭示地球在早期太陽系歷史上是怎樣獲得海洋的。

沒有季節的水星

水星是太陽系中最小的行星，其軌道也最偏離正圓。水星大約每88天就圍繞太陽轉一圈，轉兩圈則完成三次繞軸自轉。水星表面密布隕擊坑，這一點和月球很相似，這顯示水星的地質在過去幾十億年中不活躍。水星幾乎沒有大氣層來保存熱量，因此水星表面經歷的溫度梯度變化在太陽系所有行星中都是最劇烈的，白天高達428.6℃，夜晚則降至-173.1℃。水星的軸傾角在太陽系行星中也是最小的，所以水星上沒有季節之分。水星和金星都比地球靠近太陽，所以都可以成為地球天空中的晨星和晚星。從地球上看去，水星有時候甚至可被認定為最明亮的天體。然而，由於水星太靠近太陽，使得它比金星更難被看見。

目的地之二

七姊妹洞

地點：火星阿爾西亞山

描述：這些地下洞穴位於火星的一座火山側面。它們可能包含外星生命，或者可能為未來的宇航員提供住處。

設想你正走在火星阿爾西亞山的山坡上，它其實是火星上的巨型盾狀火山之一。強風令精細的沙塵在蒼涼的火星表面亂飛，你的面罩頻遭轟擊。捲雲在略顯黑暗的靛藍天空中飄移。你面前的地面上有一個直徑大約為200米的洞——七姊妹洞（實際上是一系列洞穴）之一。無人知道洞里有什麼。那麼，你敢進洞嗎？

不管你敢不敢，科學家倒是很想進到七姊妹洞里去看看。當然，先讓機器人或火星車進洞更現實。畢竟，科學家現在就連這些神秘地洞究竟有多深都還不知道（現在估計深度為73～96米，直徑為100～252米）。它們有可能是相對淺的、部分已經坍塌的熔岩管，也可能與更大的地洞網路相連接。

第一批火星地洞發現於2007年，它們被科學界戲稱為「七姊妹」（分別以這些洞穴的發現者的女兒的名字命名）。在白天，洞里的溫度比洞外低；到夜裡，洞里的溫度比洞外高。這與地球上的地洞溫度是一個道理。這些年來，有更多的火星洞穴被發現，其中一個還是被美國加州的一組中學生髮現的。科學家認為火星洞穴非常值得探索。原因呢？這些洞穴內部的條件遠不如火星表面惡劣——太陽的紫外射線和宇宙射線無時無刻不在轟炸火星表面。科學家推測七姊妹洞中可能有地外生命存在。就算沒有，這些地洞也至少能為未來的人類探索者提供庇護。

火星沙塵暴

當「水手9號」探測器於1971年3月到達火星時，地球人翹首企盼，希望能看清火星表面細節。然而，他們看見的卻是幾乎席捲火星全球的沙塵暴，只有巨大的奧林匹斯山穿透霧靄依稀可辨。這場沙塵暴持續了一個月，而科學家後來才知道這種現象在火星上相當平常。根據登陸火星的「海盜號」飛船親眼所見，在火星的全球沙塵暴期間，火星表面白天的平均溫度從-223℃下降到-263℃，風速則在一小時內從零升至17米/秒，最高達26米/秒。可是，「海盜號」沒有觀察到物質被風運輸的情況，只看見隨著沙塵落地，火星表面材料的對比度由明亮逐漸變得模糊。

2001年6月26日，哈勃太空望遠鏡注意到，

火星上的「希臘平原」正在醞釀沙塵暴。一天後，這場局部性沙塵暴突然「爆炸」，變成全球性沙塵暴。軌道測量表明，這場沙塵暴降低火星表面平均溫度和升高火星大氣層溫度的幅度高達30℃。火星大氣層的低密度意味著，讓沙塵離開火星表面所需的風速是18～22米/秒。但由於火星很乾燥，沙塵在火星大氣層中所呆時間比在地球大氣層中長得多——在地球上，雨很快就會把沙塵沖走。在沙塵暴過後的一季中，火星氣溫比平均值降低4℃，原因是淺色材料覆蓋火星，暫時性增加了火星的反射率。

從2007年中期開始，又一場火星全球沙塵暴嚴重威脅到以太陽能為動力的火星車「勇氣號」和「機遇號」，

這是由於沙塵遮蓋了火星車的太陽能電池板。當時，火星車搭載的大多數儀器都不得不停止運轉。

當火星處在近日點期間，火星沙塵暴最為常見，此時火星得到的陽光比在遠日點期間多40%。在遠日點期間，火星大氣層中形成的水冰雲與塵埃微粒相互作用，從而影響火星氣溫。

目的地之三

洛基火山口

地點：木星的衛星伊娥（木衛一）

描述：位於一顆遙遠衛星上的這座熔岩湖，可能揭示地球的早期地質歷史。

作為最靠近木星的4顆木衛（木星衛星）之一，木衛一伊娥表面的洛基火山口擁有太陽系中最大的熔岩湖，直徑達202千米，面積幾乎和北愛爾蘭相當。它的表面通常覆蓋的是熔岩殼，但這些熔岩殼每隔兩年左右就會被溫度高達700℃的新鮮熔岩替代。

想像你正站在洛基火山口邊緣，面向一直蔓延到地平線的很大一片發出白熱光、翻滾著氣泡的熔岩。這裡熱不可耐，到處散發著硫磺臭味。與此同時，氣態巨行星木星聳立在天空上，有40個月球那麼大。這會是何等壯觀的景象！然而，如果你真的在籌劃這次造訪，千萬要非常小心那些到達地表的熔岩。事實上，就連登陸到洛基火山口附近都極端危險，除非你能準確計算出登陸與熔岩再度漫溢之間的時間間隔。

科學家現在知道，伊娥那令人難以置信的火山活動是由木星的潮汐能驅動的，這種潮汐能擠壓伊娥內部的岩石。但洛基火山口依然有諸多奧秘尚待破譯，例如：它的熔岩構成如何？熔岩與熔岩殼之間究竟怎樣轉換？那裡的地震活動強度怎樣？回答諸如此類的問題，無疑將幫助我們了解伊娥的內部情況。不僅如此，研究洛基火山口或許也將有助於科學家弄清早期地球的火山機制，當時的地球火山規模很像伊娥的火山，比今天的地球火山規模大得多。

悸動的伊娥

直徑達3642千米的伊娥，是太陽系中第四大的衛星。擁有超過400座活火山的伊娥，也是太陽系中地質最活躍的天體。多座火山噴出的硫和二氧化硫煙柱一直抵達500千米高空。伊娥表面還點綴著超過100座山，它們是伊娥的硅酸鹽地殼運動的結果。其中一些山峰比地球上的喜馬拉雅山還高。外太陽系中的大多數衛星都主要由水冰構成，而同樣身為外太陽系衛星之一的伊娥卻主要由硅酸鹽岩石及其包裹的液態鐵或硫化鐵內核組成。伊娥表面的主要特徵是覆蓋著硫和二氧化硫霜的寬闊平原。

火山活動塑造了伊娥的許多獨特地貌。火山煙柱和熔岩流造成了伊娥表面的變化，把伊娥的「面孔」染上了黃、紅、白、黑、綠等色調，這主要是由於硫的同素異形體（相同元素組成的不同形態的單質）和化合物的緣故。伊娥表面還分布著多條很寬的熔岩流，其中不少的長度都超過500千米。由火山活動產生的物質為伊娥的稀薄大氣及木星的磁氣圈提供了材料，還帶來了一道環繞木星的等離子體環。

伊娥對17、18世紀的天文學發展起到了重要的推動作用。1610年，伽利略發現了伊娥及木星的其他主要衛星。這一發現拓寬了對哥白尼的「日心說」的接受範圍，促進了開普勒運動定律的發展和首次對光速的測量。從地球上看，伊娥只是天空中的一個小光點。直到19世紀晚期和20世紀，科學家才得以分辨伊娥表面的大的細節。1979年，兩艘「旅行者號」飛船首度揭示伊娥是一個地質活動很活躍的世界，表面年輕，沒有明顯的隕擊坑。20世紀90年代和21世紀初，「伽利略號」飛船多次經過伊娥，獲得了有關伊娥內部情況和表面組成的數據。上述飛行器還揭示了伊娥與木星磁氣圈之間的關係，並且證實了集中於伊娥軌道的一條輻射帶的存在。

目的地之四

托萊多山脊

地點：土星的衛星伊阿佩托斯（土衛八）

描述：土衛八上的這座巨型山脊究竟是怎樣形成的，迄今仍是一個謎。

托萊多山脊是土星的衛星伊阿佩托斯（土衛八）表面的一座巨大山脊，長達1300千米，比喜馬拉雅山還高。當科學家首次發現這座山脊的存在時，他們都驚呆了：伊阿佩托斯怎麼會擁有這樣一座巨山？

托萊多山脊蔓延伊阿佩托斯赤道的1/3長度，這可是比利牛斯山（歐洲西南部最大山脈）長度的兩倍啊！正是這座山脊賦予了伊阿佩托斯那怪異的胡桃形狀。一些科學家認為，這座山脊是地質構造地貌，是由伊阿佩托斯在遙遠過去的快速旋轉造成的。但也有一些科學家相信，伊阿佩托斯的一顆亞衛星被撞碎，殘骸散落在伊阿佩托斯表面，其中一塊大殘骸就是今天的托萊多山脊。

只要發射探測器到達伊阿佩托斯的表面，就能夠揭示托萊多山脊的組成、年齡和多孔性。如果這座山脊的確是亞衛星的殘骸，其組成就可能與伊阿佩托斯的其餘部分有差異。迄今為止，托萊多山脊的起源仍是一個未解之謎。

考慮到伊阿佩托斯的表面重力還不到地球的1/40，攀登托萊多山脊的最高峰應該會像散步一般容易。要是未來真的能開通伊阿佩托斯之旅，那將其樂無窮——站在伊阿佩托斯表面觀賞土星和土星環，將是何等的壯景！

破解土衛八雙色之謎

伊阿佩托斯（土衛八）是土星的第三大衛星和太陽系中的第11大衛星。它的直徑、密度、質量分別是地球的大約42%、32.5%、2.5%。

義大利天文學家卡西尼在17世紀注意到，他只能在土星的西側看見伊阿佩托斯，而從未在東側看見過它。他正確地推測出伊阿佩托斯被鎖定在與土星同步的狀態，而且前者的一面比另一面暗。事實上，這顆土衛的「後面」比「前面」明亮大約10倍。那為什麼會這樣呢？

卡西尼於1671年發現的伊阿佩托斯雙色之謎，直到2009年才被破解。運用「卡西尼號」飛船的探測數據，科學家證實了一種較早的理論：很可能來自於另一顆土衛——土衛九福柏的塵埃，在伊阿佩托斯環繞土星的過程中墜落在了它的前面。這就像自行車賽選手戴著頭盔騎車時，蒼蠅只會落在頭盔前面而不是後面。

不過，伊阿佩托斯的表面特徵（包括暗區）為什麼會一直延伸到赤道後面，這並不能用塵埃沉積來全面解釋。科學家指出，這在很大程度上與伊阿佩托斯的繞軸自轉有關。伊阿佩托斯自轉一圈歷時長達80個地球日，這顆土衛上的一個「中午」就相當於地球上的幾個星期。如此緩慢的自轉，使得遙遠的太陽能夠把被暗色塵埃覆蓋的區域加熱到令水冰氣化的程度。蒸汽向別處遷移，到達較低溫區域後重新凍結成冰。失去冰的區域變暗，得到冰的區域則變亮。當然，這一過程極為漫長，直到伊阿佩托斯變成為一顆「黑白雙煞」。

目的地之五

妊神星

地點：柯伊伯帶

描述：一顆形狀古怪的矮行星，它的軌道在海王星之外。

表面溫度只有-220℃的妊神星，是太陽系中溫度最低的天體之一。妊神星的長度是寬度的兩倍，這顆橢圓「巨石」上的一天的長度還不到4小時。妊神星的長軸長度是1960千米，幾乎是冥王星直徑的兩倍。妊神星也是柯伊伯帶「居民」中個頭最大者之一。柯伊伯帶是比海王星還遠的一個太空區域，由類似小行星的天體構成，其中絕大多數天體由甲烷冰、氨冰和水冰組成。妊神星與眾不同之處在於它主要由緻密的岩石構成，有一層薄冰殼，表面還有一大片發紅、富含礦物質的區域。

科學家相信，妊神星的個頭在遙遠的過去還要大得多，但在外太陽系中遭遇一場規模巨大的碰撞後，它失去了自己的大部分冰地幔層。事實上，科學家發現了一大家族較小的柯伊伯帶天體，它們與妊神星共享物理和軌道特性，因而很可能是那次碰撞的殘留物。

妊神星甚至還有兩顆衛星。對妊神星的造訪無疑將讓我們一瞥太陽系形成之初的暴烈。

柯伊伯帶天體

柯伊伯帶是在太陽系行星軌道之外的一片區域，從海王星軌道（距離太陽30個天文單位，地球與太陽之間的平均距離是1個天文單位，約為1.496億千米）延伸到距離太陽50個天文單位。它和小行星帶相似，但寬度是小行星帶的20倍，質量是小行星帶的20～200倍。與小行星帶一樣，它也主要由小天體組成，是來自太陽系形成時期的殘留物。不過，大多數小行星主要由岩石和金屬構成，柯伊伯帶天體卻主要由凍結的揮發物（稱為「冰」）例如甲烷、氨和水構成。柯伊伯帶的主帶（也稱傳統柯伊伯帶）是至少3顆矮行星——冥王星、妊神星和鳥神星的發源地。太陽系中的一些衛星例如海衛一特里同以及土衛九福柏，也被相信起源於這片地帶。

自1992年被發現以來，柯伊伯帶已知的天體數量已經超過1000顆。科學家還相信，直徑超過100千米的柯伊伯帶天體的實際數量應該超過10萬顆。柯伊伯帶曾被認為是周期性彗星（軌道周期不到200年的彗星）的主要「倉庫」，但近年來的研究發現傳統柯伊伯帶很穩定，彗星的真正起源地是離散盤——由45億年前海王星向外遷移所造成的一個活躍地帶。離散盤天體如厄里斯星等的軌道極度偏離正圓，它們甚至會飛到距離太陽100個天文單位的遙遠地方。

不應把柯伊伯帶和假想中的奧爾特雲混淆，後者比柯伊伯帶遙遠上千倍。柯伊伯帶天體、離散盤天體，以及潛在的奧爾特雲天體，一起被稱作海王星外天體。冥王星是已知最大的柯伊伯帶天體，也是已知第二大的海王星外天體，其大小僅次於厄里斯星。冥王星原來被看作是一顆行星，但它的柯伊伯帶天體地位導致它在2006年被重新分類為矮行星。冥王星的組成與其他許多柯伊伯帶天體相似，它的軌道周期也與其他一大批柯伊伯帶天體相似。為了紀念冥王星，目前公認的4顆海王星軌道外的天體被合稱為 「類冥天體」。

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