想去太阳系中最高悬崖蹦极？得先扮成钢铁侠...

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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。下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（次方）。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。

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。

作者：王爽

图源：网络

版权归原作者所有

编辑：张润昕

★作者简介★

王爽，中山大学物理与天文学院副教授，博士生导师。

多年来致力于宇宙学的研究，目前已发表SCI论文35篇，总引用超过1800次。科普作家，著有《宇宙奥德赛：漫步太阳系》《给孩子讲宇宙》《给孩子讲相对论》，获得过包括“中国出版协会2017年度中国30本好书”和“国家新闻出版署2018年向全国青少年推荐百种优秀出版物”在内的一系列科普大奖。粉丝数近200万的新浪微博知名科学科普博主，凤凰卫视、深圳卫视、TEDx标准级大会演讲嘉宾。

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