哈勃启示录

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  1990年发射的哈勃空间望远镜,在过去30年里让我们对太阳系、太阳系外的世界和宇宙都有了新认识。
  太阳系
  哈勃改变了我们认识行星的方式,与其他空间探测器一起让我们聚焦太阳系。
  地球是太阳系中的一员,太阳系应该是我们对地球所在宇宙角落中最熟悉的区域。然而,当哈勃空间望远镜(以下简称哈勃)在1990年升空时,科学家对太阳系的认识依然非常有限。用地面望远镜仰望苍穹,不断变幻的地球大气层会模糊我们对太阳系行星的视线。而在汹涌的气流之上,哈勃却能清晰观测这些世界,这样的观测迄今已持续30年。

  如此长的任务时间是哈勃的最大财富之一。哈勃揭示了地球的姊妹行星在环绕太阳过程中不断变化的天气和气候模式。通过执行“外行星大气层遗产”(简称OPAL)计划,哈勃科学团队从哈勃的漫长任务期中受益匪浅。每隔几个月,OPAL就指令哈勃对准木星、土星、天王星和海王星,以观测它们的变化。科学家由此得知:木星上的大红斑(一场巨型风暴)实际上随着时间推移而在缩小、变色;不仅木星上有新风暴出现和旧风暴消失,而且其他外行星上也有这种情况发生。通过长长的任务期和图像的清晰度,哈勃让科学家得以研究太阳系行星的变化本质。
  任务支持
  这些年来,哈勃并不是观测太阳系行星的唯一空间探测器。自哈勃发射以来,已有数十艘空间探测器被送去探索太阳系,而哈勃经常被征召来提供急需的背景情况。当卡西尼号探测器在2004年到达土星时,它每次只能观测土星的一小部分。哈勃却能观测土星全球。虽然哈勃的观测精度要低得多,但它能追踪行星风暴和极光活动,从而有助于科学家理解卡西尼号发回的数据。与这些探测器单独运作相比,哈勃提供的帮助大大增加了这些探测任务的科学回报。
  火星是哈勃的另一大目标。哈勃与火星表面上及环绕火星的一系列探测器协同运作。哈勃帮助追踪每个火星年的火星全球巨型沙尘暴。实地探测器记录火星局部温度和气压等的变化,哈勃则让科学家能评估火星沙尘暴的全面进展情况。哈勃并非是在其他探测任务期间才提供支持。对于过去30年来的每一次行星探测任务来说,哈勃一直被用来为尚未抵达目的地行星的探测器探路。例如,新地平线号探测器在2015年飞过了冥王星系统,而在此之前哈勃被用来帮助策划这次任务。哈勃的观测结果帮助科学家确定了新地平线号的飞行线路,让这艘探测器得以安全抵达冥王星。
  天空之眼
  在新地平线号接近冥王星之前,运作团队担忧它撞向一颗未知的卫星或环绕冥王星这颗矮行星的另一个天体。于是,他们利用哈勃来寻找潜在危险。正是在这场战役中,哈勃发现了冥王星的两颗卫星,从而让新地平线号得以避开了它们。
  哈勃还提供了其他许多行星探测器缺乏的一种视野——哈勃能进行红外和紫外观测。对于前往木星的朱诺号探测器来说,哈勃对木星这颗气态巨行星磁场的观测很重要。哈勃能记录木星磁场产生的高能紫外极光,朱诺号搭载的仪器则不能。通过哈勃和朱诺号的联袂探测,科学家才对木星有了比之前完整得多的了解,尤其是对更复杂的木星磁场细节有了充分认识。
  科学家还利用哈勃来研究一些行星的卫星,并获得了一些出乎预料的结果。例如,当哈勃观测木星的一些卫星(木卫)时,科学家发现了加尼美得(木卫三)和欧罗巴(木卫二)的冰壳下存在地下海洋的跡象。2016年,哈勃帮助确认了这些木卫表面也有水。当时,哈勃发现欧罗巴表面有很高的喷泉水柱,这些水是从欧罗巴冰壳缝隙喷出的地下水。
  但哈勃的一些最伟大发现是太阳系在不经意间吐露的。

  星际访客
  哈勃最著名的探测结果之一出现在它任务生涯的早期。1994年,舒梅克一列维9彗星撞击木星。当之前对此完全没有预计的科学家终于意识到即将发生这场撞击后,他们立即呼吁哈勃团队确保哈勃观测它。哈勃发回的撞击系列照片让科学家豁然顿晤:太阳系竟然如此动荡——有可能被呼啸而过的其他天体撞击的行星是多么脆弱!
  从那以后,哈勃已观测到许多小行星和彗星。但在过去几年中,一个新类别的太空岩石——星际访客进入哈勃的视野。2017年,被从另一个恒星系统甩出的小行星奥陌陌被看见飞速经过太阳系。2019年底,2I/鲍里索夫彗星如法炮制。这两个不速之客都被哈勃的镜头定格。
  哈勃自1990年升空至今,已经刷新了科学家对太阳系的认识。哈勃作为一种重要工具一直在帮助我们破译太阳系奥秘,但太阳系至今仍然潜藏诸多未解之谜。只要哈勃还有一口气,它就会帮助科学家尽力揭开太阳系的神秘面纱。
  银河系中有很多令人难以置信的景象。从恒星产房尘雾弥漫的朦胧美到恒星爆发后留下的五彩缤纷的残骸,哈勃帮助揭示了银河系之美不胜收。但哈勃拍摄的这些图像不仅看起来惊人,而且它们向科学家诉说恒星的生命故事。
  这个故事在哈勃于30年前升空后很快就开始了。当时,哈勃首次把目光对准遍布银河系的尘埃云当中的一部分。科学家相信这些地方是恒星产房,是地球夜空中闪烁群星的诞生地。最著名的恒星诞生地照片,或许也是哈勃最著名的照片,显示的是天鹰星云(简称M16)。这幅拍摄于1995年的照片更为人知的名称是“创世之柱”,在这些“柱子”内新恒星开始形成。
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