揭開冥王星的神秘面紗

卓然

2015年7 月14日上午，在美國航空航天局“新地平線”號項目的運行中心，當(dāng)時鐘的指針指向7時49分，數(shù)百名科學(xué)家和他們的友人、家人大聲歡呼并擁抱在一起，很多人都禁不住流下激動的熱淚。這一刻，“新地平線”號成功飛越了與冥王星的最接近點，只有地月距離的1/30。而此時，在距離地球47億千米的地方，“新地平線”號正在距離冥王星表面1.25萬千米的軌道上繼續(xù)前進。

至此，人類完成了，準確地說是美國科學(xué)家完成了對“九大行星”的探測考察工作，盡管冥王星已被降 格為矮行星。但是，“新地平線”號的探測成果，還有待陸續(xù)傳回。

這張合成圖像展示的是冥王星（右下方） 以及冥衛(wèi)一卡戎（左上方），原始圖像由“新地平線”號探測器在2 0 1 5 年7 月飛掠冥王星系統(tǒng)時拍攝。

冥王星曾經(jīng)是太陽系九大行星之一，因為距離太陽最遠，人類對其了解最少，命運也最為坎坷。

169年前，海王星被發(fā)現(xiàn)后，天文學(xué)家就對它的軌道進行了研究，發(fā)現(xiàn)海王星之外可能還存在一顆行星。1915年，一份關(guān)于海王星之外天體的觀測報告出爐，詳細描繪了可能存在的神秘天體。又過了15年，克萊德·湯博確定了這個天體的軌道，認為它的公轉(zhuǎn)周期達到248年。鑒于這顆神秘天體處于太陽系外圍，且當(dāng)時人們認為這里遠離太陽，充滿了黑暗，因此用希臘神話中的“地獄之神”命名，翻譯過來就是冥王星。

因為計算的失誤，最初冥王星的個頭被認為是地球的好幾倍，于是它成了太陽系的第九大行星，后來才發(fā)現(xiàn)它不僅比地球小，甚至還趕不上月亮。但因為當(dāng)時它與太陽的距離實在遙遠，有近80億千米，加之它是在柯伊伯帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的唯一天體，其運行的軌道與其他八大行星相比顯得十分怪異，所以穩(wěn)固占據(jù)了太陽系第九大行星的位置。不是天文學(xué)家始終未動掀翻冥王星行星稱號的念頭，只是考慮到九大行星的定論已然深入人心，一旦更改勢必帶來很多麻煩和誤解，弄不好還可能使人們對宇宙的了解陷入混亂，不如維持現(xiàn)狀，待時機成熟再做理論。

機會終于來了。2006年8月24日，在捷克首都布拉格舉行的第26屆國際天文學(xué)聯(lián)合會會議上，經(jīng)過激烈爭論，正式確定了大行星的嚴格定義，即大行星必須符合以下三大條件：首先是圍繞太陽運行;二是擁有足夠質(zhì)量，能夠達到流體靜力學(xué)平衡;三是已經(jīng)清空了軌道周圍區(qū)域。根據(jù)以上定義，不夠資格的冥王星理所當(dāng)然地被踢出了大行星的行列，降格為矮行星。需要說明的是，目前冥王星是柯伊伯帶中個頭僅次于鬩神星的第二大矮行星。

本次發(fā)現(xiàn)

因為50億千米的距離實在遙遠，每秒30萬千米的光速也要走上4.6小時，所以科學(xué)家一直無法看清冥王星的真面目。即使是人類探測深空的慧眼——哈勃空間望遠鏡拍攝的冥王星圖像，也一樣模糊不清。故而，冥王星在天文學(xué)家的印象中就是一個不起眼的光點，只能憑想象推測這個星球的大致情形。

為了盡快揭開冥王星的神秘面紗，“新地平線”號已經(jīng)在太空中飛行了漫長的9年多時間，飛行距離已經(jīng)超過50億千米。2015年7月14日北京時間19時45分，它終于在距冥王星最近距離1.25萬千米處飛過，這個距離僅相當(dāng)于地球與月球之間距離的1/30?！靶碌仄骄€”號攜帶的光學(xué)攝像器材，在這個距離內(nèi)足以清晰拍攝冥王星的真面目。

7月16日凌晨3時，美國航空航天局發(fā)布了由“新地平線”號傳回的冥王星以及它的衛(wèi)星卡戎的最新照片，比以前的照片至少清晰10倍以上。

難怪美國航空航天局的科學(xué)家歡欣鼓舞，喜淚縱橫，戴著神秘面紗在我們面前晃動了半個多世紀的冥王星終于逐漸顯露出廬山真面目。說“逐漸”是因為“新地平線”號需要2年多方能將自己記錄的冥王星圖像全部傳回地球。

雖然信號以光速傳播，但抵達地球也要4.6小時，而且信號微弱，數(shù)據(jù)傳輸速度還不到2kb/s。首批回傳信號在經(jīng)歷了13個多小時的太空旅程后，才被美國航空航天局位于西班牙馬德里的深空網(wǎng)測控站順利接收。

“新地平線”號在這幾天的飛掠過程中，收集了有關(guān)冥王星表面、大氣和環(huán)境的圖像及數(shù)據(jù)，在未來的26個月內(nèi)將陸續(xù)傳回地球。

在新的高清照片上，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了冥王星上的冰山，山的高度不到4000米，可能是由水冰構(gòu)成?！靶碌仄骄€”號項目首席科學(xué)家艾倫·斯特恩博士介紹說，該冰山年齡不超過1億年，與45.6億歲高齡的太陽系相比，實在是“太年輕了”。

“新地平線”號最新收集的冥王星地表數(shù)據(jù)證實冥王星擁有一個極冠，主要由甲烷和氮冰組成?？茖W(xué)家在此前一直推測冥王星存在極冠的可能性，這次“新地平線”號的探測結(jié)果證實了科學(xué)家的判斷。

在近距離掠過冥王星的前夕，美國航空航天局的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)冥王星的直徑要比早先預(yù)測的大一些?！靶碌仄骄€”號實地探測數(shù)據(jù)顯示，冥王星的直徑約為2370千米，比先前科學(xué)家預(yù)測的要大約80千米。

探測冥王星的幾顆衛(wèi)星，是這次探測行動的重要組成部分。“新地平線”號于7月13日從46.6萬千米外拍攝了冥王星最大的衛(wèi)星卡戎的照片。卡戎表面有些光滑的區(qū)域，表明地質(zhì)上比較活躍。照片中的斜線是個大峽谷，可能有6千米至10千米深。冥王星上的“心形區(qū)域”已被命名為“湯博”，借以紀念冥王星的發(fā)現(xiàn)者克萊德·湯博。如今，湯博的部分骨灰也隨“新地平線”號抵達冥王星。冥王星的發(fā)現(xiàn)者終于“星際穿越”到了冥王星。

重要意義

當(dāng)聽到“新地平線”號傳來冥王星的重要信息時，被譽為繼愛因斯坦之后最杰出的理論物理學(xué)家之一的霍金給美國科學(xué)家發(fā)出一段視頻祝福：“我想恭喜美國航空航天局和它先進的團隊，10年來一起開拓性地探索遙遠的冥王星以及柯伊伯帶?！靶碌仄骄€”號帶來的發(fā)現(xiàn)也許會讓我們更好地了解太陽系是如何形成的。我希望冥王星能夠幫助我們，我將緊密關(guān)注，并且希望你們也會這樣?！?/p>

談到這次冥王星探測的重要意義，斯特恩表示，冥王星的直徑比原先的測定數(shù)值更大說明冥王星的密度更低，這也意味著其組成成分中水冰的含量要比原來估算的更高。但這一初步結(jié)果已經(jīng)讓冥王星和鬩神星的密度差異擴大（鬩神星的質(zhì)量要比冥王星大27 %左右），表明兩者的形成過程存在很大差異。

而冥王星比原先更大的直徑也證明，它的大氣層要比原先設(shè)想的更薄，其大氣的最底層——對流層——的深度也要低于原有估計。大氣科學(xué)家還需要一些時間才能判斷這一探測結(jié)果對他們手中現(xiàn)有的冥王星大氣模型意味著什么。

北京天文館館長朱進認為，“新地平線”號的這次探測活動，得到不少意外收獲。比如在冥王星赤道附近發(fā)現(xiàn)的暗斑確切是什么，都需要做進一步的研究。此外，冥王星會不會有環(huán)、會不會有新的衛(wèi)星，這些問題都可能在這次探測任務(wù)中找到答案。