冥王星：太阳系边缘的隐士

冯凌云

1995年的3月，正是春暖花开的好时节，地球呈现出一派充满希望的景象。天文学家们也在满怀希望地等待哈勃太空望远镜传回的首批冥王星图像。自从人类发现冥王星以来，这将是第一批能反映冥王星外貌的图像。因为它实在是太遥远了(距太阳平均距离约59亿千米)，在地球上最大的望远镜里，它也只不过是一个小小的圆盘。在当时，它仍是惟一未被太空探测器访问过的太阳系行星。

1846年海王星被发现后，世界上再次掀起了寻找新行星的热潮。在这上面花费精力最多的恐怕要数美国天文学家洛韦尔了。他通过计算得出，太阳系除海王星外还存在着一颗未知的行星。他根据计算出来的轨道，对这颗行星进行了十多年的不间断搜寻。但遗憾的是直到去世，洛韦尔也没能找到这颗行星。

1929年，洛韦尔天文台的美国科学家皮克林交给其助手——23岁的汤博一大叠照相底片，要他从这些资料中去鉴别一下，看看有没有什么陌生的新天体。

从底片中寻找未知星体并不比大海捞针轻松。因为在大望远镜所拍的底片上，大大小小的星点密密麻麻，少则几万，多则几十万，要在几十张底片上把它们一一对应起来，实在是一件令人望而生畏的艰巨任务。然而耐心的汤博居然得到了收获，他于1930年2月28日从底片上发现了一个光度只及金星几千万分之一的新天体。它就是太阳系的第九颗大行星。后来，根据天体命名的惯例，人们用希腊神话中的冥界之神——普鲁托来称呼它，中文翻译为冥王星。

1978年，美国海军天文台的科学家克里斯蒂用口径1.55米的反射望远镜对冥王星进行拍摄。他发现在有些照片中冥王星小小的圆面有一点拉长，这引起了他的注意。他和同事们检查了当年4月和5月间拍摄的照片，在几张照片上都发现冥王星附近有一个隆起部分。于是他又追查了1965年和1970年一些日子拍摄的照片，也看到了同样的现象，经过精密的测量，终于证明冥王星旁确有一颗卫星，取名为“查龙”，这一名字来源于希腊神话中在冥河运送亡灵的摆渡者。

从冥王星的发现到冥卫的发现共经历了49年，之所以如此漫长，其原因主要还是冥王星和冥卫距地球过于遥远而且它们相互又挨得很近(20 000千米)。1978年以前，人们对冥王星的了解非常有限，在所有天文学刊物上冥王星一栏不是几个“?”，就是开着天窗。

随着科技的发展，人们开始逐渐认识了冥王星。首先令人惊奇的是，它的轨道偏心率达0.256，轨道倾角达17.1°，均超过了此前的太阳系行星之最——水星(水星轨道偏心率0.206，轨道倾角7.0°)。正是由于如此大的偏心率，造成它每隔248年就会跑到海王星轨道内侧运行，从而把“最远行星”的称号暂时让给海王星。1979年～1999年的20年间正是这种情况。但冥王星与海王星的轨道并不相交，而是有一个大于15°的角，所以冥王星并不会同海王星相撞。

冥王星的质量在所有的行星中最小。它的质量只是地球(假设质量为1)的0.002，水星的0.06，火星的0.11，连月球的质量都差不多是它的5倍。从质量上看，它既不像类地行星，也不像类木行星，轻得出奇。

最令人不解的还是冥王星和冥卫之间的关系。根据近几年来测得的数据，冥王星直径约为2298千米，冥卫直径约1149千米。两者直径比为2∶1，比例很大，这是在太阳系独一无二的。所以它们看起来更像是一颗双星。冥卫的公转周期与冥王星的自转周期相同，都是639天，而且巧合的是，冥卫在冥王星的赤道面上运行，自转周期也为639天。这意味着冥卫始终处于冥王星天空的固定位置，并且始终以同一面向着冥王星。这种三重同步的现象究竟是怎样产生的还亟待研究。

天文学家们终于利用哈勃太空望远镜瞥见了遥远的冥王星上寒冷的表面。从传回来的照片我们可以看到，冥王星就像地球一样有着极地冰帽以及各种迷人的风景地带，其中一些呈暗色，另一些则较为明快。冥王星上还存在着一条暗色的赤道带，与白色极地冰帽相映成趣。哈勃太空望远镜传回的十几帧照片拼合起来几乎覆盖了冥王星的整个表面，这些照片是在哈勃太空望远镜距冥王星约48亿千米时拍摄的。虽然与冥王星日常运行轨道距离相比，48亿千米已是相当近了，但是还不足以让大功率的哈勃太空望远镜看清楚不及月亮2/3大小的冥王星地貌的细节。但是，哈勃太空望远镜能够分辨出冥王星表面大约有12个或明或暗的主要区域。

这些照片清晰度不够，看不出冥王星的地质特征。但是这些照片表明冥王星亮区与暗区的反差程度超过了太阳系的任何一个行星。这表明冥王星的表面是错综复杂而又令人关注的。天文学家对这些照片得出的结论是：冥王星表面亮区可能主要是由氮冰构成的，而暗区则可能是由甲烷冰组成的，受到阳光影响的甲烷冰会变色。天文学家们说，照片所显示的冥王星表面特征大部分可能是由杂乱分布的冰冻地带形成的。随着季节的变化，冰冻地点的分布也会有所改变。

冥王星有一层由氮气和一氧化碳、甲烷组成的稀薄大气。冥王星绕太阳公转一周为248年。当它运行至近日点时，它的大气层会明显加厚，这是因为当冥王星距离太阳最近时表面温度会升高，结果冰层出现气化，使得大气层加厚。这层大气从冥王星表面一直向外扩散到很远的地方，这是因为它们所受的冥王星引力很小。而这层淡淡的大气是1988年冥王星掠过海王星时，天文学家通过传统的方法观测光线的变化情况时发现的。

负责哈勃太空望远镜项目的科学家们拍摄的照片是冥王星在1996年6月底和7月初期间的表面情况。哈勃太空望远镜在近7天时间里几乎拍下了冥王星的整个表面照片，科学家们还拍摄了冥王星自转的录像。1998年3月，一个由美国科罗拉多西南研究所的阿兰·斯德因率领的科学家小组利用这些图像绘制了一幅冥王星表面图。所有这一切巩固了大多数天文学家所认为的冥王星不折不扣是一颗行星的论点。

由于冥王星的种种奇特之处，引起了人们的疑虑。在它被发现后不久，1936年英国天文学家里特顿首先提出冥王星原本是绕海王星正常运行的一颗大卫星。由于某种原因，它与现在的海卫一相遇，强大的引力作用把它抛到了现在的位置上，升格为行星，而抛出它的反冲力使海卫一的轨道运行方向也发生了变化。现在海卫一确实是所有大卫星中惟一逆行的一颗。里特顿的观点一度十分风行，并得到了许多学者的充实和发展，但海卫二发现后，这种假说就不能成立了。

1977年，美国天文学家科瓦尔发现小行星喀戎竟从火星与木星之间跑出，到了天王星附近，其偏心率比冥王星还大，但轨道倾角要小一半多。因此不少天文学家提出了新的看法：冥王星既不是行星，也不是卫星，而是一颗类似喀戎那样的、最大的小行星。这种观点也受到不少人支持，即使是1978年发现了冥王星的卫星也未能动摇这些人的信仰。因为几乎在冥卫被发现的同时，人们发现某些小行星也有绕其旋转的卫星。

支持冥王星是行星的科学家们认为，它可能是冰矮星一类天体中的惟一幸存者。这类冰矮星是太阳系幼年期的组成部分之一，可以在库柏带找到它们的远亲。库柏带是太阳系诞生时形成的盘状残余冰。

总之，现在虽然掌握了不少冥王星的资料，但仍有许多问题。向冥王星发射探测器的时机已经成熟，据说美国航空航天局将研制“冥王星快车” 探测器， 并准备在2010年使其抵达冥王星，去探访这位太阳系边缘的隐士。