命运多舛的冥王星

第四节　命运多舛的冥王星

一、X 行 星

随着天王星和海王星的发现，人们对寻找行星充满信心。

发现冥王星是在一个“错误的计算”推动下完成的。天文学家发现天王星以后，根据计算得出的天王星运转轨道和实际观测到的总是有一些差别，所以人们在猜想，是不是还有一颗别的行星产生的引力影响了天王星的轨道呢？结果，根据观测，人们发现在天王星的后面还有一个行星——海王星，这颗行星比天王星还要大些。对此，人们兴奋异常，这真是个意外的收获。

海王星的引力作用解释了一部分天王星轨道异常的问题，但还是不足以说明为什么天王星计算出来的轨道和实际观测不相符，所以人们又提出了猜想，除了海王星之外，是不是还有一颗行星在影响天王星的轨道？人们一直苦于寻找无果，只得将它暂时命名为X行星。

1894年，美国亚利桑那州的天文学家罗威尔建造了以其名字命名的罗威尔天文台，他试图寻找X行星。1909年，罗威尔计算出了X行星的位置，并一直努力寻找，但遗憾的是在他有生之年却未能找到这颗行星。

1916年罗威尔去世后，天文学家汤博在罗威尔天文台继续进行搜寻，他利用在同一天空、不同时间拍摄的照片底片，将它们放在背后灯光的照射下轮流显示，底片上的恒星位置不会有变动，只有被拍摄到的行星才会有位置变化，希望用此方法发现行星和小行星。

1930年1月18日与23日，汤博在拍摄双子座的两张照片上发现一个移动的小点，至此，他发现了隐藏在太阳系遥远黑暗处的一颗行星，那就是人们长期寻找的X行星。同年2月18日，汤博向世人公开了这项发现，并于5月1日赋之以罗马神话中幽冥之王普鲁托（Pluto）之名——冥王星。

在罗马神话里，普鲁托是冥界的首领，他始终隐藏在幽暗、漆黑、冰冷的世界深处，不为外人所知晓。他那神秘和幽远的气质让人类既恐惧又好奇，汤博认为冥王的气质正好符合一贯以来人们对冥王星的看法。

至此，人们终于破解了X行星之谜，对天王星轨道运行异常的问题似乎也已经找到解决之道，可是，冥王星的命运并没有因为这两个谜团的解开而被人感激，反倒是引起了更多的疑团和争论。

当冥王星被世人知晓之后，通过当时的测量和运算技术，人们认为它的体积比地球大好几倍，完全可以被列入太阳系的大行星行列，因而没过多久，冥王星被作为太阳系的第九大行星而载入史册。

二、等级之争

有天文学家发现，当初对冥王星的体积测量似乎是错误的，它的体积并没有想象的那么大。1988年6月9日，冥王星刚好运行到一颗恒星的前面，挡住了恒星的光芒，天文学家根据恒星被遮掩的时间，测定出冥王星直径约2344千米，比月球还要小，其质量也只有月球的五分之一。作为一个当初设想的大行星来说，冥王星只是个小小的行星。

冥王星不但个头小，而且它的轨道是一个非常扁的椭圆。太阳系中其他行星的轨道都比较规则，其他行星基本上在接近于圆形的椭圆轨道上绕日公转，偏心率平均为0．06，而冥王星的公转轨道则呈极为扁长的椭圆形，偏心率为0．256。同时，轨道平面相对于地球轨道平面也有很大的倾斜，与恒定平面成17°夹角，所以有时冥王星会在八大行星上面运行，有时候又会跑到它们下面运行。冥王星与太阳的距离又极其遥远，平均距离是日地距离的40倍，远日点约为74亿千米，近日点约为44亿千米，使得冥王星有时比海王星离太阳还要略近一些，所以有时它的轨道甚至会跑到海王星公转轨道内。而且，冥王星环绕太阳运行的速度只有地球的六分之一，因而要花上248个地球年才能绕行太阳一圈。这一切，都让冥王星显得那么独树一帜，也使得人们想将它排除在大行星的行列之外。

由于冥王星离地球太远，即使用望远镜看去，也总是相当黯淡，其亮度小于14等。而冥王星距离太阳就更加遥远了，因而在它上面看到的太阳，也只是一颗普通的恒星而已，就像我们在地球上抬头看天上的行星一样，即使在最靠近太阳的时候，它所获得的太阳光也只有地球的九百分之一。

冥王星

所以寒冷成为了冥王星最突出的特点，它的温度大约在－212～－234摄氏度，表面覆盖了一层厚厚的冰盖。

冥王星表层大气非常稀薄，几乎接近于没有，但可能主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成。它的体积太小，转动产生的引力并不足以将气体围绕在它周围，而且它的温度极低，等到冥王星处于远日点时候，它的大气会逐渐冻结起来，凝结成氮霜落下来。地表大部分会被挥发性很强的氮霜覆盖，其中也可以发现甲烷和一氧化碳雪层的痕迹。

除了这些排除冥王星的行星地位的因素之外，还有另一个因素就是1992年确认的柯伊伯带（KuiperBelt）。1951年，美国天文学家柯伊伯推测，在海王星轨道之外的太阳系边缘地带，存在许多微小冰封的物体，它们是原始太阳星云的残留物，也是短期彗星的来源。这就是天文学上的柯伊伯带。

随着科学技术的发展，自1992年以来，天文学家的确在柯伊伯带陆续发现了几百个小天体，而冥王星也位于柯伊伯带上，只不过是柯伊伯带上的众多天体中比较显著的一个罢了。此外，冥王星表层的厚厚冰盖，甚至让很多天文学家相信，如果它的轨道靠近太阳的话，也会出现彗尾，那就是一颗彻彻底底的大彗星了！这个结论完全颠覆了70年来人们对冥王星的定义。

不过幸好在1999年，国际天文学联合会确认冥王星的大行星地位，否定了冥王星是彗星的说法，因为发现了冥王星的三个卫星，而彗星是不会有卫星的。但是2005年，在柯伊伯带上发现一个比冥王星还大，并且也有卫星的冰球——“齐娜”。齐娜的直径大约2400千米，比冥王星的直径长，似乎它比冥王星更具备太阳系大行星之一的资格，对冥王星地位的争议也由此达到了顶点。

齐娜星的想象图

三、第十大天体成为矮行星

2006年8月24日，在捷克首都布拉格举行的第26届国际天文学联合大会中通过了“行星”的新定义，包含了以下三个条件：

（1）必须是围绕恒星运转的天体；

（2）质量必须足够大，它自身的吸引力必须和自转速度平衡，使其呈圆球状；

（3）不受轨道周围其他物体的影响，能够清除其轨道附近的其他物体。

同时，将冥王星划归为“矮行星”（DwarfPlanet），冥王星正式成为太阳系中已发现的第十大围绕太阳旋转的天体，并从行星之列中除名，编号为——134340号小行星，又在2008年6月，将其作为子分类——类冥矮行星（Plutoid）的原型。

支持将冥王星除名的天文学家列出了充分的理由，除了前述的冥王星的体积、质量和轨道这三个指标大大异于太阳系其他八大行星之外，冥王星本身具备的其他“素质”也不符合大行星的新标准。

第26届国际天文学联合大会将冥王星降级后，重新为它定义了一个新名词——矮行星。所谓的矮行星，是指那些以轨道绕着太阳的天体，有足够的质量以自身的重力克服固体引力，使其达到流体静力学平衡的形状（几乎是球形的），并且不是行星的卫星，或者其他非恒星的天体。此定义仅适用于太阳系内。

按照这个标准排列出的小行星有：冥王星、谷神星、齐娜。未来也许会把海王星轨道之外的天体或者小行星带的一些符合定义的太阳系天体也划入矮行星之列。

矮行星和我们一般所说的太阳系大行星的主要区别标准之一，是它们不能清除自身轨道附近的其他天体，因为矮行星质量太小，不足以像行星那样对环境造成重大的改变。目前，天文学家对这一新标准还存在很大的分歧。

四、冥王星的卫星与奥尔特云

到目前为止，发现冥王星共有4颗天然卫星，分别是卡戎、尼克斯、许德拉和P4。卡戎（Charon），中译名冥卫一，于1978年被美国天文学家克里斯蒂发现。它的发现使人们第一次得到冥王星质量的准确值，冥卫一恰好位于冥王星的同步卫星轨道上，是太阳系中唯一的天然同步卫星，不仅它始终以同一面朝向冥王星，冥王星也始终以同一面朝着冥卫一。冥卫一的自转周期、绕冥王星的公转周期及冥王星的自转周期均约为6．39天，这种三重同步现象在太阳系中独一无二。

冥卫一名字的由来

冥卫一原来的临时名称是S／1978P1，是根据当时制定的新的命名规则命名的。稍后，天文学家克里斯蒂称之为“卡戎”，1985年国际天文学联合会认同“卡戎”为官方名称。在希腊神话中，卡戎是死者的摆渡人，与冥王哈得斯（在罗马神话中是普鲁托）在神话图中是紧密联系在一起的神祇。

2005年5月，冥王星伴侣搜索队通过“哈勃”太空望远镜拍摄到了两颗冥王星的新卫星，初步编号为S／2005P1及S／2005P2，2006年6月底的国际天文学联合大会会上被命名为Nix，中文译名尼克斯；Hydra，中文译名许德拉，取自2006年1月飞往冥王星的“新地平线号”（NewHorizons）探测器名字的第一、第二首字母N和H。

2011年7月，通过“哈勃”太空望远镜又发现了第四颗卫星，临时命名为P4，编号为S／2011（134340），为冥王星最小的卫星。

美国国家航空航天局在制定对冥王星及柯伊伯带进行探索的计划和发射探测器时，冥王星还是太阳系中唯一一个尚未有人造卫星探测器到访的行星，尽管当探测器经过漫长的旅行成功到达目的地时，冥王星的等级已发生了变化，但是等级划分并不会影响到探索任务本身，人类对星际的探索将一直持续。

在太阳系中，将位置或运行轨道超出海王星轨道范围的天体称为海王星外天体（TransNeptunianObject），简称海外天体，冥王星与其4颗卫星即属于海王星外天体。海王星外的太阳系由内而外可再区分柯伊伯带及奥尔特云（OortCloud）区带。柯伊伯带在前文已经提及，在此简要介绍奥尔特云。

冥王星和卡戎星

1950年1月，荷兰天文学家奥尔特根据轨道半长径3万到10万天文单位的彗星数目多，而且这些彗星的轨道倾角具有多样性的特点，提出在轨道半长径3万到10万天文单位处有个彗星仓库——彗星云，后被称为奥尔特云。虽然目前尚未发现能够证明奥尔特云存在的直接证据，而且学界对其都各有不同学说。但近年来，天文学家普遍认为奥尔特云是50亿年前形成太阳及其行星的星云残余物，目前包围在太阳系外层，其彗星的总质量可能是地球的5～100倍。

直至今日，只有几个小行星（包括塞德娜）被认为可能是奥尔特云的天体，其轨道介于76～850个天文单位，比预计的轨道接近太阳，有可能是来自奥尔特云内层。如果这个推测正确，那么奥尔特云的距离一定比估计的接近太阳，密度也会较高。人们认为太阳以外的其他恒星也会有自己的奥尔特云存在，如果两颗恒星互相靠近，其奥尔特云会出现重叠，导致彗星走进另一恒星的“太阳系”内部。预计在未来1000万年以内，最有可能摄动奥尔特云的恒星是Gliese710。