2019年1月1日，美國國家航空航天局(NASA)的“新視野”號（New Horizon）探測器飛掠“雪人”形狀的柯伊伯帶小天體“天空”(Arrokoth)，這顆遠在65億公裏外的天體是人類探測器迄今拜訪過的最遙遠天體，曾有個綽號叫“天涯海角”。“新視野”號傳回的數據不僅向我們展現了壹個從未見過的奇異世界，也有望向我們揭示更多與太陽系起源和演化有關的謎題。
2019年11月13日，NASA宣布2014 MU69的官方名字為“Arrokoth”——阿羅科斯。“新視野”號飛掠探測阿羅科斯入選SCIENCE雜誌2019年度十大科學突破。
下面就隨 小紫 （以下簡稱“ 紫 ”）去拜訪中國科學院行星科學重點實驗室主任、紫金山天文臺行星科學與深空探測實驗室 季江徽 研究員（以下簡稱“ 季 ”）了解壹些詳情。
紫：“新視野”號的使命是什麽？
季： “新視野”號探測器由美國NASA於2006年1月19日發射，是人類首次派往冥王星和柯伊伯帶的信使，它將帶給人類關於這些太陽系遙遠天體的表面特征、地質情況、內部組成和大氣等方面的信息，為我們揭開太陽系外緣的神秘面紗。
阿羅科斯的第壹張合成“寫真” | 圖源：AAAS/Science
紫：為什麽要飛掠冥王星？
季： 在人類飛行器探訪了太陽系從水星到海王星的八大行星之後，“新視野”號被賦予了太陽系探測“終結者”的光榮使命，因為發射時冥王星還是太陽系的第九大行星，發射7個月後才被國際天文學聯合會降格為矮行星的。不同於 巖質類地行星 (水星、金星、地球和火星)和 氣態類木行星 (木星、土星、天王星和海王星)，冥王星及其最大的衛星卡戎屬於第三類: 冰質矮行星 ，它們具有固態表面，大部分組成是冰體物質。
“新視野”號傳回的圖像和科學數據表明：冥王星表面具有由廣袤的冰凍平原組成的 心形區域 ，且表面分布著大量甲烷冰，赤道附近有壹座高達3500米的年輕的冰山。“新視野”號還首次獲取了冥王星數顆衛星復雜多樣的地貌和表面特征。
紫：接下來為什麽又選擇柯伊伯帶呢？
季： 柯伊伯帶是海王星軌道外距離太陽約40 50個天文單位（AU，1AU約為1.5億千米）的盤狀區域，目前已發現數千個冰凍小天體，它們被認為來源於圍繞太陽的原行星盤碎片。早在20世紀50年代，天文學家柯伊伯（Kuiper）和埃吉沃斯（Edgeworth）就預言這樣壹個太陽系“邊緣”地帶的存在，但直到1992年才找到“第壹顆”柯伊伯帶天體（KBO），迄今已有上千顆柯伊伯帶天體被發現。
冥王星（1930年發現）是柯伊伯帶中已知最大的天體，它的降級也無形中把第壹顆柯伊伯帶天體的發現時間提前了62年。“新視野”號是繼旅行者（Voyager）1號、2號和先驅者（Pioneer）10號、11號之後第5個飛越柯伊伯帶的人類飛行器，但卻是柯伊伯帶科學探測的開拓者，它將會帶給我們關於這些冰質天體的演化信息。
飛越柯伊伯帶的探測器 | 圖源: NASA/JHUAPL/SwRI/Magda Saina
紫：飛掠探測阿羅科斯有哪些新發現？
季： 首先，這是人類探測器首次深入柯伊伯帶開展探測任務，揭示了太陽系中這個未曾被 探索 過的遙遠疆域。柯伊伯帶中的天體被認為是太陽系形成早期遺留的物質。由於處於太陽系外緣，這些小天體中包含了最原始的太陽系行星形成和演化的信息。 阿羅科斯很好地保存了45億年前太陽系最初形成時的樣貌。 其次，這也是人類第壹次 探索 保存完好的 星子 （planetesimal)，以前所未有的近距和視角拍下其清晰圖像。
“新視野”號的數據表明，這個雪球狀的小天體長約35千米，寬約20千米，厚度約為10千米。科學家對阿羅科斯的起源、演化機制、表面構造及物質組成的研究也取得了新的成果。 阿羅科斯頭身兩部分***軸的奇怪外形表明其可能不是由激烈的碰撞產生，而是在長期軌道耗散後,兩個葉瓣低速合並形成的 。這為星子形成的 川流不穩定性模型 (the streaming instability)提供了直接證據。
阿羅科斯表面有亮點和斑塊、丘陵和低谷、低坑和凸起。光譜數據還表明其表面存在甲醇、水冰和有機分子。其表面紅色可能就是由有機物質的改變引起的：簡單分子經過重新組合成復雜的有機高分子。
阿羅科斯地貌圖(Stern et al. ,Science 2019)
紫：飛掠探測阿羅科斯的意義何在？
季： 阿羅科斯在波瓦坦/阿爾貢琴語中是天空的意思，其寓意對天空的向往以及對地球以外其他星球和世界的好奇心，這個名字也是向人類航天器有史以來距離地球最遙遠的壹次飛越致敬。此次對柯伊伯帶小天體的探測，使人類以全新的視角來認知太陽系的結構與行星形成演化歷程。對更多太陽系“活化石”—— 古老小天體的細致研究和有機分子探測成果將有助於人類對地球生命起源這壹重要科學問題的 探索 。
紫:國內在該研究領域的研究發展狀況如何？還有哪些差距？
季： 我國嫦娥二號探測器在拓展任務中實現了對具有潛在威脅的近地小行星 圖塔蒂斯 近距飛越探測，取得了重要的科學成果，在國際上有很大的影響。從2010年起，國內有關單位組織論證面向2030年的中國深空探測規劃，其中包括在未來幾年我國將實施小天體采樣返回和主帶彗星探測。我國小天體深空探測起步較晚，研究基礎較為薄弱，關鍵技術有待於突破，科學載荷的研制能力需進壹步提高，深空探測任務可謂任重而道遠。
值得壹提的是，近年來國內的科學家提出了 太陽系邊際探測計劃 ，即在2049年實現對100 天文單位以遠的太陽系邊際探測，發射探測器開展日球層大尺度三維空間特性、太陽風邊際及鄰近恒星際空間物質特性探測，順訪小行星帶、木星等氣態大行星系，同時探測柯伊伯帶天體。
紫：最後，請展望壹下未來深空探測的發展趨勢和可能取得的突破？
季： 未來深空探測和行星科學將圍繞關鍵科學問題， 結合先進的航天技術、科學研究和經濟發展水平, 以科學目標牽引、帶動 科技 創新和新興產業發展，拓展國際合作。隨著更多深空探測任務的開展，科學家們關心的太陽系起源、地球生命起源及小天體對地球與人類生存的威脅等重大科學問題將會取得新的突破進展。
本文原刊於《中國科學基金》2020年第2期，有適當改動。
主編：毛瑞青
輪值主編：趙海斌