很“纠结”的海卫一

□张唯诚

很“纠结”的海卫一

□张唯诚

当海卫一从恒星面前经过时，仪器测量了恒星光线穿越海卫一大气的微弱变化，这种变化反映了海卫一的大气密度，如同地球上夕阳西下大气层会使阳光变暗而显示地球的大气密度一样。

自从1846年海王星被发现后，迄今天文学家已发现13颗海王星的卫星。但在“旅行者2号”卫星探访海王星之前，人们认为海王星只有两颗卫星：海卫一和海卫二。其中海卫一是海王星系统最受人关注的天体，因为科学家们一直怀疑它内部可能有一个液态的水层，如同一个地下海洋，原始的生命就有可能存在于那里。

实际上，海卫一还是一个很“纠结”的天体。它有很多理不清的问题和奇怪的现象，等待着人们去破解和探究。

“身世”新说

海卫一最“纠结”的问题是它的身世。海卫一似乎并不属于海王星，或者说是从其他地方来的，原因就在于海卫一是颗逆行卫星，也就是说它绕着海王星公转的方向旋转，与海王星的自转方向是相反的。

这种情况在太阳系中并非绝无仅有，例如土卫九就是一颗逆行卫星，原本也并非属于土星。“卡西尼号”探测表明，土卫九是由水冰、岩石和含碳化合物组成的，这表明它可能原本处在太阳系边缘，后来才被土星捕获成了土星家族的一员。那么，海卫一是否也如此呢？

科学家在尝试解释海卫一的奇特轨道时认为，海卫一曾撞上了海王星的其他卫星，这次碰撞改变了海卫一的轨道，但这种观点存在很大的缺陷，它要求那次碰撞既要大到足以改变海卫一的轨道，又不能太大以至于把海卫一撞碎，而这种恰到好处的碰撞在宇宙中并不多见。

2006年5月，有科学家在《自然》杂志中发表文章提出了新的看法，说海卫一很有可能是一个双星系统的一员，它是被海王星从那个双星系统中“俘获”而来的。科学家解释说，这个双星系统原来是围绕太阳公转的，双星中的两颗星质量相差不大，无所谓谁围绕谁旋转，看上去它们像是相互绕着对方旋转，而实际上则是围绕公共的质心旋转的，且这个公共质心又围绕太阳旋转。

然而，当这个双星系统与海王星近距离相遇时，海王星的引力便破坏了它们的体系，其中一个星体被海王星“俘获”了，这就是海卫一。由于双星系统的残余影响和海王星引力的共同作用，海卫一绕海王星的公转方向就变得和海王星自转方向相反了。

影响海卫二

由于海王星离柯依伯带很近，科学家也就推测这对双星很有可能来自柯依伯带。伦敦大学玛丽女王学院科学家克雷格·阿格诺和加利福尼亚大学的道格拉斯·汉密尔顿认为，当年海卫一的“伙伴”被海王星的引力弹了出去，而海卫一则降低了速度并被海王星“俘获”了过来，至于那“伙伴”是谁，科学家认为它很有可能就是冥王星。

柯伊伯带是冥王星轨道附近呈带状分布着的大量冰状彗星，它的外边缘大约延伸到距太阳50个天文单位的地方。探测表明，那里除冥王星外确实有大量类似冥王星的“类冥天体”，而天文学家们近年来也确实在太阳系中发现了不少双星系统，他们认为柯伊伯带中百分之十一的天体是双星系统，地球附近的小行星也有百分之十六属于双星系统，所以双星系统与海王星相遇的几率看来不会太小。

另外就是海卫一的个头，它的直径约为2700千米，比冥王星大很多，除了不绕太阳公转，它几乎具备行星的所有特征，比如具有磁场、有行星型的地形和内部结构，甚至还有稀薄的大气，所以将它的原有身份定位于围绕太阳旋转的柯伊伯带天体似乎更合理些。

“纠结”的过程并没有完结，科学家推测“海卫一事件”还可能影响到它的“兄弟”海卫二。海卫二的轨道十分怪异，离海王星最远的时候距离为900万千米，最近却只有1.4万千米，这样的运行很有坐过山车的感觉。通常情况下，这种轨道特性表明这个天体也来自其他地方，然而海卫二的物质组成又否定了它的外来身份，因为海卫二的组成表明它和海王星形成于同一个行星盘中。

科学家认为，海卫二的怪异轨道有可能是海卫一造成的，当海卫一和它所在的双星系统贸然闯入海王星系统时，它们的引力把海卫二弹出了正常的轨道，因而海卫二的运行状态也就形成今天这个样子了。

气候正在变暖

1997年，科学家们对海卫一进行了一次巧妙的观测。当时海卫一正从一颗恒星面前经过，他们使用哈勃太空望远镜和一些地面观测设备研究了海卫一的大气，相信海卫一上冰层的温度和它的大气压力之间存在着密切联系，冰层的升温会把一些气体释放到大气层中去，其结果就是导致气压升高，因此假若测出了海卫一上的大气密度，就可以据此推测它上面的温度了。

当海卫一从恒星前面经过时，仪器测量了恒星光线穿越海卫一大气的微弱变化，这种变化反映了海卫一的大气密度，如同地球上夕阳西下大气层会使阳光变暗而显示地球的大气密度一样。

测量结果表明，海卫一的大气密度较1989年有了很大幅度的提高。根据测算，人们发现海卫一的表面温度已从1989年“旅行者2号”造访时的零下236摄氏度上升到零下234摄氏度，这表明海卫一正在经历着一场持久的全球变暖，并且这种变暖的趋势一直持续着。领导这项研究的美国马萨诸塞州科技学院的天文学家詹姆斯·埃里奥特说：“海卫一上的气压增加，这意味着它变得暖和些了。”

那么，这种气候变暖是怎么回事呢？

一种观点认为，海卫一正在迎接一个极端的夏天的到来。由于海卫一的轨道和海王星的轨道之间存在着倾角，它在绕海王星公转的过程中会有一个明显的季节变化过程，温度升高正是它进入夏季的表现，不过这个季节的转换过程很长，大约有好几百年。

还有一种观点认为，海卫一表面的冰的构成发生了变化，从而使它从太阳那里吸收了更多的热量。海卫一正在经历一次气温上升的过程。

以往人们只知道地球在遭遇全球变暖，现在看来，全球变暖并不只是地球的命运。埃里奥特说，虽然海卫一的温度升幅不大，但对气候的影响却不能小觑。对天文学家来说，海卫一上的气候变暖也许让海卫一显得更加富有吸引力，因为了解海卫一气候变暖的过程无疑对我们认识地球上的气候变暖会有所帮助。

着陆海卫一

1989年，“旅行者2号”卫星在接近海卫一时还发现了几座冰火山，有的还在活动，它们喷出的物质不是火热的岩浆，而是冰冻的甲烷、氮或者其他冰类物质，这些喷出物中有的甚至被喷到了32千米的高空。

“冰火山”，其实就是一种混合了各种物质的喷泉。科学家推测，海卫一上的冰火山可能形成于内部不断升高的液氮压力，也可能产生于季节性的太阳照射。海卫一上地形复杂，多断层、山脊和各种冰结构，撞击坑也少，这说明它表面活动很剧烈，有过长时间的地质活动期，所有这些都为冰火山的产生创造了条件。

海卫一的南半球平滑而缺少变化，而北半球则分布着一种奇怪的地表。从“旅行者2号”拍摄的照片上看，这种地形有密密麻麻的皱纹，很像一块哈密瓜皮，所以被人称为“哈密瓜皮地形”，至今这种地形仅在海卫一上被发现，它形成的机理尚不清楚。海卫一南北半球的地形差异很大，这在其他星球上并不多见。

科学家们一直在思考如何探测海卫一。2003年有科学家提出了一个比较完备的探测海王星和海卫一的太空计划，他们设想建造一艘大型海王星探测飞船，其上载有三枚探测器，两枚用于探测海王星大气，另一枚则着陆海卫一研究海卫一的表面，具体的着陆地点选在南北两极地区，因为在那里有可能找到大量的冰。假若这艘飞船能够按计划成行，它将于启程十几年后抵达海王星并释放海卫一着陆器。

当然，实施这样一次太空任务需要花很多钱，估计耗资达30亿至40亿美元。

由于海卫一是逆行卫星，加上海王星巨大潮汐力的影响，海卫一的公转半径会逐渐变小，最终将陨落到海王星上，或者变成一道海王星的光环，这是海卫一的最后结局。