太空探索

鳥神星:冰封世界,藏著一顆小月亮

柯伊伯帶中亮度僅次於冥王星的矮行星,表面覆蓋高反照率的甲烷冰,2016 年被發現擁有一顆闇弱的小衛星 MK2,名字來自復活節島神話中的造物主。

鳥神星:冰封世界,藏著一顆小月亮

如果你站在鳥神星(Makemake)上,太陽會縮成一個刺眼的小亮點,地面則覆著零下兩百多攝氏度的甲烷冰。它直徑約 1430 公里,是柯伊伯帶裡較明亮的矮行星之一;直到 2016 年,人們才發現強光旁還藏著一顆小衛星。

柯伊伯帶最亮的天體之一

2005 年 3 月 31 日,邁克·布朗(Mike Brown)領導的團隊在帕洛瑪天文臺發現了這顆天體,它最初的臨時編號是 2005 FY9。鳥神星的視星等約為 17 等,用高階業餘望遠鏡就有機會看到它。它的軌道半長軸約 45.8 個天文單位,繞太陽一圈需要約 306 年;軌道偏心率達 0.16,遠日點遠達 53 個天文單位。

覆蓋甲烷冰的表面

鳥神星的幾何反照率高達 0.8 左右,表面極為明亮。光譜觀測表明,它的表面主要由凍結的甲烷(CH₄)冰構成,還混有乙烷和少量氮冰,整體呈淡淡的紅色調,可能來自甲烷在太陽輻射下生成的複雜有機物。這裡極度寒冷,表面溫度只有 30~40 K(約零下 240 ℃)。

藝術想像圖:鳥神星冰冷而佈滿隕擊坑的表面(ESO/L. Calçada 繪)
藝術想像圖:鳥神星冰冷而佈滿隕擊坑的表面(ESO/L. Calçada 繪)

內部結構:冰幔與岩石核心

沒有人真正"看見"過鳥神星的內部,但天文學家依據掩星觀測和密度估算推測,它是一個與冥王星類似的分層冰岩世界:中心是岩石核心,外面包裹著厚厚的水冰幔,最外層則是甲烷、氮等揮發性冰構成的薄殼。它的密度估計約為每立方釐米 1.7 克,說明岩石與冰大約各佔一半。下圖以冥王星為例,展示這類大型柯伊伯帶天體普遍的分層結構。

結構示意圖:以冥王星為例的冰岩分層結構——岩石核心、水冰幔與揮發性冰外殼(NASA/JHUAPL/SwRI);本機化配圖
結構示意圖:以冥王星為例的冰岩分層結構——岩石核心、水冰幔與揮發性冰外殼(NASA/JHUAPL/SwRI);本機化配圖

2016 年發現的衛星 MK2

2016 年 4 月,天文學家宣佈在哈勃空間望遠鏡前一年拍攝的照片中,發現了一顆環繞鳥神星的小衛星,正式編號 S/2015 (136472) 1,暱稱 MK2。它的直徑約 175 公里,表面黑如木炭,比鳥神星暗淡約 1300 倍,此前一直隱藏在母星的強光暈之中。測定它的軌道,將幫助科學家精確算出鳥神星的質量與密度。

哈勃望遠鏡 2015 年 4 月拍攝的鳥神星,箭頭所指即為衛星 MK2(NASA/ESA/STScI);本機化配圖
哈勃望遠鏡 2015 年 4 月拍攝的鳥神星,箭頭所指即為衛星 MK2(NASA/ESA/STScI);本機化配圖

以復活節島之神命名

由於發現時間恰逢 2005 年復活節過後,發現團隊一度給它起了"復活節兔子"的綽號。2008 年,國際天文學聯合會正式以復活節島(拉帕努伊)原住民神話中的造物主 Makemake 為它命名,並在同年將它列為矮行星。

那裡有可以呼吸的空氣嗎?

沒有。即使甲烷冰在區域性昇華,形成的氣體也極其稀薄,而且甲烷本身不能供人呼吸。鳥神星重力弱、溫度極低,氣體很難像地球大氣那樣長期覆蓋全球。

站在表面時,天空大概仍接近黑色,聲音也無法像在地球空氣中那樣傳播。要探索它,航天服不僅要供氧,還得保溫並應對漫長通訊延遲。

它會不會偶爾“呼吸”?

2011 年的一次恆星掩星觀測顯示,鳥神星並沒有像冥王星那樣的全球性大氣。但 2025 年,韋布空間望遠鏡在它的光譜中探測到了甲烷氣體的發射訊號,意味著表面的甲烷冰可能正在區域性昇華,形成一層稀薄、時有時無的臨時大氣,甚至可能存在類似彗星的噴發活動。這個遙遠世界的"呼吸"之謎,仍有待後續觀測揭曉。

韋布望遠鏡光譜分析:鳥神星的甲烷氣體發射訊號(黑點)與不同溫度大氣模型的對比(Protopapa 等,2025);本機化配圖
韋布望遠鏡光譜分析:鳥神星的甲烷氣體發射訊號(黑點)與不同溫度大氣模型的對比(Protopapa 等,2025);本機化配圖

參考資料