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編者按：太陽系的起源是什么？行星是如何遷移到當(dāng)前軌道的？地球上的生命是如何出現(xiàn)的？……為了探索這些問題，NASA于10月16日向木星軌道上的特洛伊小行星群發(fā)射了露西號探測器，來我們們揭開特洛伊小行星群的面紗。本文來自編譯，希望對您有所啟發(fā)。

美國國家航空航天局(NASA)于10月16日向木星軌道上的小行星群發(fā)射了探測器。這個小行星群被稱為特洛伊群，它們代表了太陽系中最后未被探索的小行星區(qū)域。這艘名為“露西”(Lucy)的深空機器人考古學(xué)家航天器將試圖回答一些亟待回答的問題，比如太陽系的起源、行星如何遷移到當(dāng)前的軌道，以及地球上的生命是如何出現(xiàn)的。

“在研究小行星方面，我們從未走得這么遠(yuǎn)，”NASA局長比爾·納爾遜(Bill Nelson)說。“通過發(fā)射的露西號（Lucy）探測器，我們將能夠更好地了解太陽系的形成，更好地了解我們自己。”

經(jīng)過6年的巡航之后，“露西”將在2033年飛近7顆特洛伊小行星。該航天器將研究特洛伊行星的地質(zhì)、組成、密度和結(jié)構(gòu)。太陽系中已知的絕大多數(shù)的小行星都集中在火星與木星軌道之間的小行星帶，它們被稱為“主帶小行星”。而特洛伊小行星距離我們更遠(yuǎn)。它們是至少數(shù)千顆與木星共用軌道的小行星的總稱。依據(jù)位置不同，特洛伊小行星可拆分為兩小群：一群位于木星前方，另一群則位于木星后方，這些小行星和木星一起，以相同周期、相同速度在軌道上圍繞太陽旋轉(zhuǎn)。

“第一次去探索某個地方總是很有趣的，”露西號任務(wù)的副首席研究員凱西·奧爾金(Cathy Olkin)說，“每次我們?nèi)ヌ剿饕粋€未知空間，我們都會越來越多地了解我們的太陽系和我們生活的空間。”

人類已經(jīng)探索了太陽系中各種各樣的小天體，但是木星附近的特洛伊小行星還沒有被研究過。大約有10,000個這樣的天體已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)一個多世紀(jì)前第一次發(fā)現(xiàn)這些行星時，天文學(xué)家用“特洛伊”來命名它們。

此次任務(wù)的名稱“露西”是為了向1974年發(fā)現(xiàn)的320萬年前的南方古猿骨架致敬，它揭示了人類進(jìn)化的秘密。NASA團(tuán)隊希望機器人“露西”能對太陽系的進(jìn)化起到同樣的作用，而“史前”是此次任務(wù)的科學(xué)家們反復(fù)討論的主題。

美國宇航局露西項目的科學(xué)家湯姆·斯塔特勒將露西描述為“行星考古學(xué)”，并將其與埃及金字塔的研究相比較。

斯塔特勒說：“如果你想了解金字塔是如何建造的，你可以去看看它們的外表，你可以在上面攀爬。然而，這樣做很難回答它們到底實際是如何建造的。”

“如果你能找到并挖掘金字塔旁邊的廢棄建筑工地，而且你找到了用來建造金字塔的工具，之后你又發(fā)現(xiàn)了建造金字塔剩下的磚塊，也就是那些成形了但沒有被使用的材料，這樣你就能開始深入了解金字塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及它們是如何建造的，”他說。

“這就類似我們在特洛伊小行星上所做的事情，”他說，“我們正在挖掘建筑工地的剩余邊角料。”

行星科學(xué)家們認(rèn)為，特洛伊小行星是外太陽系巨行星形成時期留下的殘骸，是沒能從原行星盤中形成行星之后被剩下的“邊角料”。因此，這些小行星可能非常古老，還保留著太陽系早期物質(zhì)的成分和信息，和位于內(nèi)太陽系的主帶小行星、近地小行星一樣，是我們追溯太陽系早期歷史和演化的“時光膠囊”。

這項任務(wù)是必要的。

當(dāng)行星科學(xué)家哈爾·利維森(Hal Levison)和其他理論家試圖模擬太陽系的形成時，他們反復(fù)遇到了一個問題：在目前的軌道上形成天王星和海王星幾乎是不可能的。為了解釋這些被稱為冰巨星（icegiant，是一種主要由比氫和氦重的氣體組成的巨行星。天王星和海王星均是典型的冰巨星）的世界，露西任務(wù)的首席研究員利維森和其他三名研究人員開發(fā)了太陽系演化的Nice模型(以法國城市命名)。

該模型表明，這些巨大的行星形成時離太陽的距離比它們目前的軌道要近得多，而且年輕的木星和土星的軌道越來越偏離中心，使太陽系變得不穩(wěn)定，并重新排列。在這個過程中，隨著巨大的行星移動，以及天王星和海王星向外遷移時，它們分散了太陽系的小天體。一些彗星和小行星被拋到太陽系外的深處，而另一些則被完全拋到銀河系之外。

一小部分分散的小行星永久被困在木星的兩個拉格朗日點上，拉格朗日點是行星和太陽的引力和軌道影響平衡的空間區(qū)域。這兩個區(qū)域都在木星的軌道上，這些小行星就是特洛伊群。

如今，Nice模型在一定程度上解釋了46億年前的塵埃和氣體盤如何成為圍繞太陽運行的行星系統(tǒng)。此外，通過望遠(yuǎn)鏡觀測到的系外行星促使了科學(xué)重新評估恒星系統(tǒng)(包括我們自己的恒星系統(tǒng))是如何形成的。一些遙遠(yuǎn)的恒星由巨大的行星環(huán)繞，這些行星離恒星的距離比水星離太陽的距離還要近。

利維森開始相信，行星科學(xué)界關(guān)于行星形成的想法超越了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)。在Nice模型中約束變量的最好方法是解釋特洛伊的起源。

他說：“特洛伊人令人驚訝的一點是，他們在構(gòu)造上彼此非常不同，但只占據(jù)很小的空間。這個小區(qū)域的多樣性能告訴我們一些關(guān)于太陽系早期進(jìn)化的重要信息。”

為了了解特洛伊軌道上的秘密，利維森需要說服美國國家航空航天局(NASA)建造一艘宇宙飛船來研究它們。這就是露西的來源。2014年，露西號通過了美國國家航空航天局的“發(fā)現(xiàn)計劃”(Discovery Program)。

研究相機記錄的圖像將是“露西”團(tuán)隊科學(xué)工作的重要組成部分。通過計算每顆小行星上發(fā)現(xiàn)的隕石坑的數(shù)量，就可以揭示一個行星的表面年齡。(更古老的行星表面會被更多的撞擊物撞擊，因此會有更多的隕石坑。)科學(xué)家們還將分析返回的圖像，以了解小行星表面的顏色分布，這可以作為巖石組成的指標(biāo)：熱測量將有助于識別小行星的組成和結(jié)構(gòu)。他們還將使用紅外光譜來測量礦物質(zhì)、冰和有機分子的存在。

美國宇航局對在小行星上尋找原始有機物質(zhì)很感興趣，因為數(shù)十億年前，它們可能給地球播下了生命所必需的化學(xué)成分。

盡管“特洛伊”號與木星共享一個軌道，但“露西”號不會訪問木星。

在12年的任務(wù)中，露西號將由兩個巨大的太陽能電池板提供動力，這些太陽能電池板在發(fā)射后逐漸向外擴展，就像折扇一樣?！奥段鳌钡能壍老襁^山車一樣，它將以每秒6英里的最快速度移動。

奧爾金說：“它的速度相當(dāng)于每秒跑1萬公里?！?/p>

飛船將在一個復(fù)雜的繞著太陽系轉(zhuǎn)的軌道上運行，利用地球的引力，在一個被稱為拉格朗日4號的點上推進(jìn)木星的軌道。引力會讓它繞著太陽轉(zhuǎn)回到地球，地球又會把它往外“扔”到拉格朗日5號的點上，然后再回來，這個過程一直重復(fù)。軌道是由行星的位置和重力推動的，這意味著，如果沒有什么阻止力，航天器將持續(xù)運行數(shù)十萬年甚至數(shù)百萬年。

在最后一次飛行后，根據(jù)露西的“健康狀況”，NASA可以針對未來的小行星和其他天體進(jìn)行分析。

“每次當(dāng)我們飛過一顆特洛伊小行星時，我們都是正在收集數(shù)據(jù)，”奧爾金說。

譯者：Jane

關(guān)鍵詞： 探測器 露西 NASA