人類探索冥王星的影像史

夏倫·霍爾

當我還是一個小孩子時，我就經(jīng)常過了睡覺時間還在外面閑逛。我會推開滑動玻璃門，抬頭仰望，透過樹影尋找散落在天上的星星。那時候，我甚至都沒有理解，我正在看的是什么。然而，每一個光芒四射的“燈塔”，都代表一個秘密，代表浩瀚未知宇宙的最前沿。

今天，在前人幾個世紀科學發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，加上我個人20多年的研究，賦予我對夜空更為深刻的洞察力。但是，還是有大量的謎題仍未解開。你也許會說，宇宙的大部分對我們而言仍是漆黑一片。而這個“宇宙的大部分”，甚至包括了太陽系“后院”中的某些成員。

在繁星滿天的浩瀚太空中，冥王星——這個距離我們76億千米，寒冷、渺小而又孤獨的矮行星——對我們來說只是一個簡簡單單的小點，即便透過最好的望遠鏡也只是隱約可見。我們只知道它與我們熟知的太陽系其他行星大不相同：它完全不同于太陽系的巖質(zhì)內(nèi)行星，也完全不同于太陽系外行星中的氣態(tài)巨行星和冰巨星。除此之外，我們對它知之甚少。它已經(jīng)將自己的秘密牢牢地保守了將近一個世紀。但這一現(xiàn)狀開始被改變。

在經(jīng)過將近10年的長途跋涉后，美國航空航天局的“新地平線”號在美國東部標準時間2015年7月14日7時50分，與這個冰封的世界有了面對面的會晤。由于“新地平線”號已經(jīng)沒有動力使自己進入環(huán)繞冥王星的軌道，所以，它“嗖”地一下就從冥王星身邊飛馳而過，呼嘯著沖到太陽系更遠的地帶。這次期待已久的近距離探測，使我們能夠好好地看一

下地球九個鄰近天體中的最后一個。畢竟，在很長一段時間內(nèi)， 我們曾經(jīng)將其稱為行星。

“尚未出生的”的星星

兩張照片底板顯示，有一個蒼白色的點發(fā)生了移動。

由于冥王星距離我們實在太遠，而且它個頭很小、表面昏暗，所以一直以來，獲取冥王星的影像對人們來說都是一個極端的挑戰(zhàn)。這也是人們直到20世紀才發(fā)現(xiàn)冥王星的原因。1930年2月的一天下午，當時在維斯托·斯里弗手下工作的年輕研究員克萊德·湯博，在對兩張照片底板進行鑒定時注意到，有一個蒼白色的小點總是不能停留在固定的位置上。很顯然，其軌道呈拱形跨過天空，就像一顆行星一樣。

冥王星也有伴侶

在接下來的50年里，即便對最大的陸基望遠鏡來說，冥王星也不過是一個勉強能夠看到的、孤孤單單的小點。1978年，詹姆斯·克里斯蒂在位于亞利桑那州的美國海軍天文臺，使用卡伊·斯特蘭德望遠鏡，發(fā)現(xiàn)這顆冰封的矮行星一側(cè)仿佛有一塊凸起。結(jié)果證明，那其實是冥王星的一顆衛(wèi)星，很快人們就將它命名為卡戎（卡戎是希臘神話中在冥河上擺渡亡魂到陰界的船夫。作為被發(fā)現(xiàn)的冥王星的第一顆衛(wèi)星，人們給它起了這個名字，當然人們也叫它冥衛(wèi)一。譯者注）。與太陽系內(nèi)大多數(shù)行星的衛(wèi)星相比，卡戎大到驚人：它足有冥王星的1/8大。相比之下，我們的地球足有月球的81倍。 同時，它的運行軌道也十分靠近冥王星，這就是它被誤認為是冥王星上的一個凸起的原因。

為什么左邊那張圖片中的凸起每過幾天就會消失呢？天文學家意識到，這是一顆圍繞冥王星旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星分別轉(zhuǎn)到冥王星前面和背后導致的。

1 9 9 6 年，天文學家利用哈勃空間望遠鏡抓拍到了冥王星正反兩面相對比較精細的圖像。

來自……太空的……照片！

（作者這樣寫是一種調(diào)侃的說法，因為到達冥王星的“新地平線”號與地球之間，來回存在大約9小時的信號延遲，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣却蟾胖挥?kb/s。 譯者注）

隨著哈勃空間望遠鏡的發(fā)射，科學家終于能夠在沒有地球大氣層干擾的情況下看一看冥王星了。1996年，哈勃空間望遠鏡第一次向人們揭示了冥王星表面的重大細節(jié)。這些圖片顯示，除地球之外，冥王星表面有著比太陽系中其他行星都要多的大尺度反差構(gòu)造。

在“新地平線”號還在設(shè)計和建造時，卡戎是冥王星唯一已知的衛(wèi)星。而在“新地平線”號發(fā)射前1年，哈勃空間望遠鏡發(fā)現(xiàn)了兩顆稍小的衛(wèi)星，在稍遠的軌道上環(huán)繞冥王星運行：它們是尼克斯（冥衛(wèi)二，以希臘神話中的黑夜女神尼克斯的名字命名）和許德拉（冥衛(wèi)三，以希臘神話中多頭蛇許德拉的名字命名）。

但是，哈勃空間望遠鏡還沒干完呢，它又幫我們找到了另外兩顆衛(wèi)星：2011年發(fā)現(xiàn)的科伯洛斯（冥衛(wèi)四，以希臘神話中地獄之門的守護者——三頭狗科伯洛斯的名字命名）和2012年發(fā)現(xiàn)的斯堤克斯（冥衛(wèi)五，也叫冥河，以希臘神話中環(huán)繞地獄之河——冥河命名，音譯“斯堤克斯”）。在“新地平線”號執(zhí)行任務(wù)的前9年，它離冥王星都不夠近，不足以看清整個冥王星家族的全貌，直到2015年5月12日。

“新地平線”號在接近冥王星的過程中，拍攝的冥王星的五顆衛(wèi)星。

終于接近冥王星了！

事實上，“新地平線”號的大多數(shù)任務(wù)都安靜到令人不安。直到到達冥王星前的最后幾個星期，冥王星在“新地平線”號的相機中還只是一個模糊的小點，只有幾像素寬。然而，隨著“新地平線”號以超過14千米/ 秒的速度接近冥王星，它的影像急速清晰起來，細節(jié)開始浮現(xiàn)。

之前，天文學家就注意到冥王星有大尺度反差的地表特征。一條連續(xù)而細長的黑暗地帶，在分解成一系列有規(guī)律的斑點之前，環(huán)繞在冥王星的赤道區(qū)域。部分地表如此黑暗，以致讓這顆矮行星看上去是那么凹凸不平，而不像是一個球面。“太讓人困惑了！”該任務(wù)的首席研究員艾倫·斯特恩說，“我們不知道這些斑點是什么東西?！?/p>

更多更新的影像逐漸使我們能夠更好地看清這顆矮行星周圍的醒目特征。比如有那么一團被美國航空航天局的科學家冠以“鯨魚”名稱的黑色區(qū)域位于圖像的左邊，大約橫跨3000千米。就在“鯨魚”的尾巴上部，有一個圓形的區(qū)域，天文學家給它也起了名字，叫“甜甜圈”。它很可能是一個隕石坑，但在能夠更近地看一下之前，天文學家并不急于給出解讀。在“鯨魚”的頭部右側(cè)，是一塊亮斑，它很可能是由甲烷、氮或者一氧化碳構(gòu)成的反射光線的霜。而在右側(cè)更遠的地方，是一系列神秘的暗斑。

冥王星上的大尺度表面特征

意外的鄰居？

到了7月8日，影像上有了一抹色彩。冥王星的銹紅色和卡戎的青白色形成了鮮明的對比。這兩個天體似乎更像是陌生人，而不是近親。冥王星有一個明顯的大氣層，而卡戎則沒有。像卡戎被冰凍的水和氨類化合物覆蓋一樣，冥王星也被一層異常美麗的冰覆蓋著，只是冥王星的這層冰是由氮、甲烷和一氧化碳構(gòu)成的。

7月13日，“新地平線”號在雷達進入休眠之前拍了最后一張照片。（“ 新地平線”號這樣做，是為了專注于手上的任務(wù)，在接下來的 2 2小時里“新地平線”號不再向任務(wù)操作員報到。）但是，就是這張照片顯示的內(nèi)容，讓控制室里的人員發(fā)出了一片驚嘆。這張照片的清晰度，是哈勃空間望遠鏡拍攝的所有圖像清晰度的1000倍。這張照片拍攝的方位，是冥王星北極的正上方，而黑暗的區(qū)域則指明那是冥王星的赤道。

最奇怪的可能要算那塊明亮區(qū)域了，它看上去異乎尋常地平滑，被人們冠以“愛心”的名稱。艾倫· 斯特恩在7月13日早上召開的新聞發(fā)布會上指出，圖像上的眾多亮塊和暗塊，表明冥王星的內(nèi)部運動不僅在過去，很可能直到現(xiàn)在仍對它的外觀塑造發(fā)揮著重要的作用。

冥王星彩照

在美國東部標準時間2015年7月14日17時，人類的這艘小小的宇宙飛船，將其天線調(diào)轉(zhuǎn)了過來，背對地球，不再與地球聯(lián)系，全心全意地投入對冥王星的拍攝之中。在之后的幾周到幾個月時間里，我們會看到來自冥王星系統(tǒng)的、更多更好的可視信息。在不久的將來，我們將完成一份包括太陽系內(nèi)所有經(jīng)典行星的詳細清單。

“新地平線”號在切斷通信前拍攝的最后一張圖像

這是隨著“新地平線” 號的靠近，拍攝到的一系列成比例的圖像，顯示出冥王星和卡戎看上去越來越大。最后一張圖像是美國航空航天局于7 月1 1 日發(fā)布的照片。

對“新地平線”號來說，仔細觀察完冥王星，任務(wù)才僅僅完成了一半。在與冥王星擦肩而過之后不久，“新地平線”號再一次點燃它的推進器，將自己送入一段新的征程，在2019年1月之前飛越一個（也可能是兩個）柯伊伯帶天體。 這些天體被認為自太陽系在45億年前誕生到現(xiàn)在從未受到過任何打擾，因此對它們進行觀測，將為我們開啟一扇窗口，

帶我們回到行星即將誕生的那個時刻。

從數(shù)字認識冥王星

冥王星上的1天相當于地球上的6天9小時。

按照大小，冥王星在太陽系中只排第17位。

冥王星的表面溫度低至-229 ℃。

冥王星的表面重力只有地球的1/16。

冥王星上的1年相當于248個地球年。

冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)的時速為16920千米。