2019年1月1日，美国航天局“新视野”号成功飞越柯伊伯带天体2014 MU69（非正式名称“天涯海角”），刷新人类探测器到访最远天体纪录，同时也给我们带来了一个有趣的新世界。5月17日，研究团队在《科学》杂志（Science）上发表文章，公布了这个处于冰冷世界中的小不点的初步研究成果。（Initial results from the New Horizonsexploration of 2014 MU69, a smallKuiper Belt object DOI: 10.1126/science.aaw9771）
2019年5月17日《科学》杂志封面（来源：AAAS/Science）
“新视野”号成功飞越“天涯海角”时，最近距离仅3538公里，为飞越冥王星时的1/3，而速度高达14.4km/s，就在这短短几个小时里，探测器上7台科学仪器共收集了大约50GB的数据，包括高分辨率图像、成分光谱、温度等一系列的数据。记得当时图片传回后，人们就十分惊奇它的模样。刚开始，人们以为它像个葫芦，这很容易想到彗星67P，但随后发现，它竟然是一个——被拍扁了的葫芦。
67P 丘留莫夫-格拉西缅科彗星（来源：ESA/Rosetta/NAVCAM）
2017年，利用掩星的机会，天文学家测算出“天涯海角”（Ultima Thule）的直径为25~35公里，仅为冥王星的1%。高分辨率图像显示它是一个双叶形相接双星（bilobed contact binary），两片“叶瓣”都呈透镜状，大的那个尺寸为22×20×7km（不确定度<0.6×1×2km），较小的尺寸约为14×14×10km（不确定度<0.4×0.7×3km）。基于这种客观事实，美国天文学家索性把它的昵称一分为二，把大的那部分命名为“Ultima”，小的命名为“Thule”，中间连接的部分被称为脖子（“the neck”）。“天涯海角”自转周期为15.92小时，自转轴与其轨道面夹角为98°。
2014 MU69 “天涯海角”的基础数据
为什么“天涯海角”会长成这种样子？这个问题恰恰也是研究的重点所在。事实上，在柯伊伯带内曾发现过不少带卫星的矮行星或小行星，如鸟神星（Makemake）、亡神星（Orcus），还有被认为是双行星（公共质心不在其中任何一个天体上）的1998 WW31、1997 CS29（正式编号79360 Sila–Nunam），甚至还有“两大一小”的，如1999 TC36（正式编号47171 Lempo），就连冥王星和冥卫一卡戎也被人认为是一对双行星。研究人员认为这种“成双成对”的现象在柯伊伯带内很常见。
最大的“海外天体”（来源：Wikipedia）
在“天涯海角”现有分辨率图像中，没有发现两个“叶瓣”之间有明显的压缩裂缝、变形或其他的地质特征，其他地方也没有发现杂乱无章的外观，表明它们没有发生过剧烈的碰撞。研究人员推测，它与地球波澜壮阔的历史截然不同，很有可能经历了一段格外宁静的历史。
不同于较大的行星或卫星，太阳系许多小行星，尤其是柯伊伯带的小天体表面撞击事件是很少的。因为在离太阳很远的地方，天体移动速度很慢，空间很空旷，物体碰撞的频率很低，规模很小。即便发生碰撞也能只是“轻微剐蹭”，不会造成“严重物损”，搞不好两个小天体还会粘合在一起。或许“天涯海角”就是这样形成的。
对2014 MU69 “天涯海角”形态的建模（来源：S. A. Stern et al.）
研究人员认为，在长期演化过程中，两个小天体在引力作用下一边聚合，一边相互绕转并逐渐靠近，直到最后轨道动量消散，“温和”地并合在一起（a gentle collision or merger）。假定它拥有类似彗星的密度500kg/m³左右（由于“天涯海角”没有卫星，因此对密度的取值范围不能进行很好的约束），那么两个“叶瓣”碰撞的速度可能只有每秒几米（而内太阳系中天体碰撞的速度可以高至每秒几百米）。从两个“叶瓣”的反照率、颜色等特征判断二者应该是一起在这片区域中形成的。不过天文学家并不清楚是原始太阳星云中的气体动力学原因还是“天涯海角”在演化过程中自身存在喷发现象导致了这种情况。他们更倾向于前者，因为同时，两个部分的对称轴对得很齐，这说明它们在并合前一定是潮汐锁定的状态，它们面对面绕转公有的质心旋转，就跟冥王星和卡戎一样。
对2014 MU69 “天涯海角”形成过程的猜测（来源：NASA）
在彩*图色**像上，“天涯海角”与在柯伊伯带发现的许多其他天体相似，显得非常红，事实上，它探测器曾经访问过的最红的太阳系外围天体。通常认为这种红色是由表面有机物质发生变化所造成的。“新视野”号科学家在“天涯海角”的表面发现了甲醇、水冰和有机分子的证据，它存在着与之前航天器探测过的大多数天体不同的混合物形式。
2014 MU69 “天涯海角”的主要结构与临时名称（来源：S. A. Stern et al. ）
从图像上看，“天涯海角”的表面存在的显著特征可以概括为“点”、“线”、“斑”。“点”是指包括亮点或亮斑，“线”是丘陵或低谷，“斑”是撞击坑或凹坑。现在尚不了解亮点形成的确切原因，因为可能性太多，如某些反光率很高的细小颗粒、热效应、“冷阱”等。最大的坑有8公里宽，研究人员给它起了一个绰号“马里兰”，它有可能是天体撞击事件形成。表面的那些小坑有可能是物质塌陷或类冰物质升华后留下的。
“颈部”区域也呈现较亮的特征，因为这里是合并区，或许情况较为特殊。对此，初步研究报告给出了几种可能性：（1）表面过程，如上述亮点区域类似的细微颗粒的堆积；（2）与“波瓣”并合，如碰撞时其中一个“叶瓣”上已存在光亮的表面材质受到了挤压；（3）碰撞后该区域热热力学性能发生变化，冰层发生冲击后热挤压过程（post-impact thermal extrusion）；（4）演化过程，如空间环境或“颈部”周围几何构造产生的热效应。
对2014 MU69 “天涯海角”表面地形绘图（来源：S. A. Stern et al. ）
此外，“新视野”号没有发现“天涯海角”存在卫星、光环、尘埃或喷发物，在飞越时收集的连续数据也没有显示出它的颜色或成分发生什么变化，这说明在太阳系形成至今的绝大部分时间里，它——或者说它们——很有可能都是独自度过的，几乎没有受到外界的打扰。
“新视野”号在飞越过程中拍摄到的“天涯海角”的自转（来源：NASA）
“新视野”号虽已远离“天涯海角”，但相关的观测数据还在传送中，预计将持续到2020年夏天。与此同时，“新视野”号还在对它前进方向上寻找新的目标，然而由于柯伊伯带太过空旷，其他柯伊伯天体距离都比较远，目前还没找到合适的对象。即便如此，“新视野”号还能进行测光等工作，或是绘制柯伊伯带区域带电粒子（太阳风）的情况。我们对“天涯海角”的研究尚未结束，对柯伊伯带的探知更是刚刚开始。
参考资料：
[1] S. A. Stern et al. Initial results from the New Horizons exploration of 2014 MU69, a small Kuiper Belt object (DOI: 10.1126/science.aaw9771)
[2] https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-new-horizons-team-publishes-first-kuiper-belt-flyby-science-results/
[3] http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/Press-Conferences/index.php?page=2019-03-18
[4] http://www.astronomy.com/news/2019/05/new-horizons-reveals-ultima-thules-quiet-lonesome-past
[5] https://www.space.com/new-horizons-ultima-thule-flyby-geologic-frankenstein.html
[6] https://en.wikipedia.org/wiki/(486958)_2014_MU69
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