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想在太阳系最高的悬崖蹦极,得先跟钢铁侠借身装备

2023-05-31 12:34:47 25

摘要:就目前所知,天王星总共有 27 颗卫星。其中有 5 颗卫星拥有足够大的质量,从而让它们能够保持球形。在这 5 颗大卫星中,块头最小、同时也最靠近天王星的是美国天文学家杰拉德·柯伊伯在 1948 年发现的天卫五。在西方,天卫五也被称为米兰达,...

就目前所知,天王星总共有 27 颗卫星。其中有 5 颗卫星拥有足够大的质量,从而让它们能够保持球形。在这 5 颗大卫星中,块头最小、同时也最靠近天王星的是美国天文学家杰拉德·柯伊伯在 1948 年发现的天卫五。

在西方,天卫五也被称为米兰达,此名字源于英国大文豪莎士比亚写的《暴风雨》中的一个角色。

天卫五

很长一段时间,天卫五一直都很不起眼。直到 1986 年,旅行者2号探测器在考察天王星的时候顺路从天卫五的旁边飞过,这才让这颗奇特的卫星受到人们的瞩目。上面这张图就是旅行者2号拍到的天卫五的图像。它的密度很小 , 只比水大20%。进一步研究表明,天卫五大概有 60% 的成分都是冰。换句话说,天卫五是一个被冰统治的世界。

如果要用一个词来描述天卫五的地形地貌特征,那肯定非“支离破碎”莫属。

天卫五的表面残破不堪,各种平原、山脉和峡谷,全都错综复杂地混合在了一起。换句话说,天卫五不像地球,没有严格意义上的地形地貌的概念,因为各种地形地貌全都被炖成了一锅大杂烩。如果有朝一日,人类能移民整个太阳系,并把天卫五的地形地貌列为地理高考的考试范围,那一定会很刺激。

为什么天卫五的地形地貌会如此支离破碎?

答案还是我们之前反复提及的潮汐力。天王星及其主要卫星的潮汐力,让天卫五内部因摩擦而生热。这些能量频繁地以地震或火山爆发的方式冲破表面冰层,然后就把天卫五变成了现在这个杂乱无章的样子。但在这个杂乱无章的冰封世界里,旅行者 2 号还是发现了一个不同寻常的事物。那就是太阳系最高的悬崖。

为了便于对比,我们先来看看地球上最高的悬崖。它位于地球第九高峰(南迦·帕尔巴特峰)的南面,被称为鲁帕尔岩壁。它的垂直高度约为 4600 米,是世界第一高楼(迪拜的哈利法塔)的 5.5 倍。

鲁帕尔岩

但要是放眼整个太阳系,鲁帕尔岩壁就小巫见大巫了。1986 年, 旅行者2号在飞过天卫五的时候,拍到了下面的照片。

在此图中间偏下的位置有一个悬崖,后来被称为维罗纳断崖。这是用意大利北部的一座城市来命名的,它是莎士比亚笔下的罗密欧与朱丽叶的故乡。最开始的时候,人们都认为这个悬崖的高度应该在5000米到10000米之间。但2016年的一项研究表明,维罗纳断崖的实际高度达到了异常惊人的20000米,这让它一举成为整个太阳系中最高的悬崖。

至于维罗纳断崖到底是怎么形成的,目前还没有定论。有人认为它是源于一次剧烈的小行星撞击,也有人认为它是源于天卫五自身的造山运动。由于目前只有旅行者 2号造访过天卫五,现有的观测数据完全不足以判断哪种理论是正确的。

到目前为止,世界各国的航天部门都没有制订任何重返天卫五的计划,所以在未来很长一段时间里,这都会是一个未解之谜。

现在让我们来开一回脑洞,畅想一下如果有人在维罗纳断崖上蹦极,那会是一种怎样的体验?

为此,需要先给大家补充一点初中的物理学知识。相信不少人都听说过自由落体运动。它描述的是初速度为零的物体,在只受重力情况下的运动。伽利略最早发现,自由落体运动可以用一个非常简单的公式来描述,即h=1/2gt²。这里的h是物体下落的高度,g是它受到的重力加速度,而t则是它下落的时间。

伽利略

顺便说一句,伽利略的这个公式其实不太适用于地球。这是因为地球的质量很大,能留住大气层,这样一来,物体在下落过程中就会受到空气的阻力,而不再作自由落体运动。

但在天卫五上,情况就大不相同了。这是因为天卫五的质量很小,无法留住大气层,这样一来,物体在下落过程中就不会受空气阻力,从而始终保持自由落体运动。前面说过,维罗纳断崖的高度是20000米。而旅行者2号的观测数据显示,天卫五的重力加速度很小。利用伽利略的公式,很容易算出一个人从维罗纳断崖的顶部掉到底部,总共要花707秒。换言之,他有将近12分钟的时间来欣赏天卫五上的风景。此外,他落地的速度大概相当于时速200千米。花了将近12分钟的时间,才均匀地加速到时速200千米。

如此看来,从维罗纳断崖上纵身跃下,似乎也不算一件特别恐怖的事了。现在我们来考虑一下着陆的问题。在地球上,人们从高空中跳下时经常使用降落伞和滑翔伞。但在天卫五上,这两种设备就完全派不上用场了。这是由于天卫五根本没有大气,无法产生任何空气浮力。

此外,地球上蹦极常用的橡皮绳,似乎也不怎么靠谱。毕竟,要是从澳门塔上跳下来,所需的橡皮绳的长度仅为200多米,但如果从维罗纳断崖上跳下来,所需的橡皮绳的长度就得达到20000米。因此,比较理想的选择是钢铁侠使用的那种反推火箭。以目前的技术水平,当然无法让人像钢铁侠一样在天空中自由飞翔。但仅仅用它来着陆,应该还不是什么特别难的事。

不妨畅想一下。有朝一日,人类能在天卫五上建立居住点。到那个时候,打扮得和钢铁侠一样,然后从太阳系最高的悬崖上纵身跳下,或许会成为一项非常流行的极限运动。

钢铁侠 截取自电影

来做个总结,1986年,旅行者2号在天卫五上发现维罗纳断崖。后来的研究表明,它的实际高度达到了20000米,这让它一举成为整个太阳系中最高的悬崖。由旅行者2号的观测数据推算,如果有一个人从维罗纳断崖的顶部纵身跳下,大概要花将近12分钟的时间才会到达底部。此外,他落地的速度也不快,大概相当于时速200千米。这样一来,只要配备钢铁侠用的那种反推火箭,完全可以很平安着陆。

从这个意义上讲,如果有朝一日人类能在天卫五上定居,打扮成钢铁侠的样子并在太阳系最高的悬崖上蹦极,或许会成为一项非常流行的极限运动。

文源:《宇宙奥德赛:漫步太阳系》

作者:王爽

部分图源于网络

版权归原作者所有

编辑:张润昕

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来源:原点阅读

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编辑:深浅

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