馮凌云

1995年的3月，正是春暖花開的好時(shí)節(jié)，地球呈現(xiàn)出一派充滿希望的景象。天文學(xué)家們也在滿懷希望地等待哈勃太空望遠(yuǎn)鏡傳回的首批冥王星圖像。自從人類發(fā)現(xiàn)冥王星以來，這將是第一批能反映冥王星外貌的圖像。因?yàn)樗鼘?shí)在是太遙遠(yuǎn)了(距太陽平均距離約59億千米)，在地球上最大的望遠(yuǎn)鏡里，它也只不過是一個(gè)小小的圓盤。在當(dāng)時(shí)，它仍是惟一未被太空探測(cè)器訪問過的太陽系行星。

1846年海王星被發(fā)現(xiàn)后，世界上再次掀起了尋找新行星的熱潮。在這上面花費(fèi)精力最多的恐怕要數(shù)美國(guó)天文學(xué)家洛韋爾了。他通過計(jì)算得出，太陽系除海王星外還存在著一顆未知的行星。他根據(jù)計(jì)算出來的軌道，對(duì)這顆行星進(jìn)行了十多年的不間斷搜尋。但遺憾的是直到去世，洛韋爾也沒能找到這顆行星。

1929年，洛韋爾天文臺(tái)的美國(guó)科學(xué)家皮克林交給其助手——23歲的湯博一大疊照相底片，要他從這些資料中去鑒別一下，看看有沒有什么陌生的新天體。

從底片中尋找未知星體并不比大海撈針輕松。因?yàn)樵诖笸h(yuǎn)鏡所拍的底片上，大大小小的星點(diǎn)密密麻麻，少則幾萬，多則幾十萬，要在幾十張底片上把它們一一對(duì)應(yīng)起來，實(shí)在是一件令人望而生畏的艱巨任務(wù)。然而耐心的湯博居然得到了收獲，他于1930年2月28日從底片上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)光度只及金星幾千萬分之一的新天體。它就是太陽系的第九顆大行星。后來，根據(jù)天體命名的慣例，人們用希臘神話中的冥界之神——普魯托來稱呼它，中文翻譯為冥王星。

1978年，美國(guó)海軍天文臺(tái)的科學(xué)家克里斯蒂用口徑1.55米的反射望遠(yuǎn)鏡對(duì)冥王星進(jìn)行拍攝。他發(fā)現(xiàn)在有些照片中冥王星小小的圓面有一點(diǎn)拉長(zhǎng)，這引起了他的注意。他和同事們檢查了當(dāng)年4月和5月間拍攝的照片，在幾張照片上都發(fā)現(xiàn)冥王星附近有一個(gè)隆起部分。于是他又追查了1965年和1970年一些日子拍攝的照片，也看到了同樣的現(xiàn)象，經(jīng)過精密的測(cè)量，終于證明冥王星旁確有一顆衛(wèi)星，取名為“查龍”，這一名字來源于希臘神話中在冥河運(yùn)送亡靈的擺渡者。

從冥王星的發(fā)現(xiàn)到冥衛(wèi)的發(fā)現(xiàn)共經(jīng)歷了49年，之所以如此漫長(zhǎng)，其原因主要還是冥王星和冥衛(wèi)距地球過于遙遠(yuǎn)而且它們相互又挨得很近(20 000千米)。1978年以前，人們對(duì)冥王星的了解非常有限，在所有天文學(xué)刊物上冥王星一欄不是幾個(gè)“?”，就是開著天窗。

隨著科技的發(fā)展，人們開始逐漸認(rèn)識(shí)了冥王星。首先令人驚奇的是，它的軌道偏心率達(dá)0.256，軌道傾角達(dá)17.1°，均超過了此前的太陽系行星之最——水星(水星軌道偏心率0.206，軌道傾角7.0°)。正是由于如此大的偏心率，造成它每隔248年就會(huì)跑到海王星軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)行，從而把“最遠(yuǎn)行星”的稱號(hào)暫時(shí)讓給海王星。1979年～1999年的20年間正是這種情況。但冥王星與海王星的軌道并不相交，而是有一個(gè)大于15°的角，所以冥王星并不會(huì)同海王星相撞。

冥王星的質(zhì)量在所有的行星中最小。它的質(zhì)量只是地球(假設(shè)質(zhì)量為1)的0.002，水星的0.06，火星的0.11，連月球的質(zhì)量都差不多是它的5倍。從質(zhì)量上看，它既不像類地行星，也不像類木行星，輕得出奇。

最令人不解的還是冥王星和冥衛(wèi)之間的關(guān)系。根據(jù)近幾年來測(cè)得的數(shù)據(jù)，冥王星直徑約為2298千米，冥衛(wèi)直徑約1149千米。兩者直徑比為2∶1，比例很大，這是在太陽系獨(dú)一無二的。所以它們看起來更像是一顆雙星。冥衛(wèi)的公轉(zhuǎn)周期與冥王星的自轉(zhuǎn)周期相同，都是639天，而且巧合的是，冥衛(wèi)在冥王星的赤道面上運(yùn)行，自轉(zhuǎn)周期也為639天。這意味著冥衛(wèi)始終處于冥王星天空的固定位置，并且始終以同一面向著冥王星。這種三重同步的現(xiàn)象究竟是怎樣產(chǎn)生的還亟待研究。

天文學(xué)家們終于利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡瞥見了遙遠(yuǎn)的冥王星上寒冷的表面。從傳回來的照片我們可以看到，冥王星就像地球一樣有著極地冰帽以及各種迷人的風(fēng)景地帶，其中一些呈暗色，另一些則較為明快。冥王星上還存在著一條暗色的赤道帶，與白色極地冰帽相映成趣。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡傳回的十幾幀照片拼合起來幾乎覆蓋了冥王星的整個(gè)表面，這些照片是在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡距冥王星約48億千米時(shí)拍攝的。雖然與冥王星日常運(yùn)行軌道距離相比，48億千米已是相當(dāng)近了，但是還不足以讓大功率的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡看清楚不及月亮2/3大小的冥王星地貌的細(xì)節(jié)。但是，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡能夠分辨出冥王星表面大約有12個(gè)或明或暗的主要區(qū)域。

這些照片清晰度不夠，看不出冥王星的地質(zhì)特征。但是這些照片表明冥王星亮區(qū)與暗區(qū)的反差程度超過了太陽系的任何一個(gè)行星。這表明冥王星的表面是錯(cuò)綜復(fù)雜而又令人關(guān)注的。天文學(xué)家對(duì)這些照片得出的結(jié)論是：冥王星表面亮區(qū)可能主要是由氮冰構(gòu)成的，而暗區(qū)則可能是由甲烷冰組成的，受到陽光影響的甲烷冰會(huì)變色。天文學(xué)家們說，照片所顯示的冥王星表面特征大部分可能是由雜亂分布的冰凍地帶形成的。隨著季節(jié)的變化，冰凍地點(diǎn)的分布也會(huì)有所改變。

冥王星有一層由氮?dú)夂鸵谎趸?、甲烷組成的稀薄大氣。冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)一周為248年。當(dāng)它運(yùn)行至近日點(diǎn)時(shí)，它的大氣層會(huì)明顯加厚，這是因?yàn)楫?dāng)冥王星距離太陽最近時(shí)表面溫度會(huì)升高，結(jié)果冰層出現(xiàn)氣化，使得大氣層加厚。這層大氣從冥王星表面一直向外擴(kuò)散到很遠(yuǎn)的地方，這是因?yàn)樗鼈兯艿内ね跣且苄?。而這層淡淡的大氣是1988年冥王星掠過海王星時(shí)，天文學(xué)家通過傳統(tǒng)的方法觀測(cè)光線的變化情況時(shí)發(fā)現(xiàn)的。

負(fù)責(zé)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的科學(xué)家們拍攝的照片是冥王星在1996年6月底和7月初期間的表面情況。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在近7天時(shí)間里幾乎拍下了冥王星的整個(gè)表面照片，科學(xué)家們還拍攝了冥王星自轉(zhuǎn)的錄像。1998年3月，一個(gè)由美國(guó)科羅拉多西南研究所的阿蘭·斯德因率領(lǐng)的科學(xué)家小組利用這些圖像繪制了一幅冥王星表面圖。所有這一切鞏固了大多數(shù)天文學(xué)家所認(rèn)為的冥王星不折不扣是一顆行星的論點(diǎn)。

由于冥王星的種種奇特之處，引起了人們的疑慮。在它被發(fā)現(xiàn)后不久，1936年英國(guó)天文學(xué)家里特頓首先提出冥王星原本是繞海王星正常運(yùn)行的一顆大衛(wèi)星。由于某種原因，它與現(xiàn)在的海衛(wèi)一相遇，強(qiáng)大的引力作用把它拋到了現(xiàn)在的位置上，升格為行星，而拋出它的反沖力使海衛(wèi)一的軌道運(yùn)行方向也發(fā)生了變化。現(xiàn)在海衛(wèi)一確實(shí)是所有大衛(wèi)星中惟一逆行的一顆。里特頓的觀點(diǎn)一度十分風(fēng)行，并得到了許多學(xué)者的充實(shí)和發(fā)展，但海衛(wèi)二發(fā)現(xiàn)后，這種假說就不能成立了。

1977年，美國(guó)天文學(xué)家科瓦爾發(fā)現(xiàn)小行星喀戎竟從火星與木星之間跑出，到了天王星附近，其偏心率比冥王星還大，但軌道傾角要小一半多。因此不少天文學(xué)家提出了新的看法：冥王星既不是行星，也不是衛(wèi)星，而是一顆類似喀戎那樣的、最大的小行星。這種觀點(diǎn)也受到不少人支持，即使是1978年發(fā)現(xiàn)了冥王星的衛(wèi)星也未能動(dòng)搖這些人的信仰。因?yàn)閹缀踉谮ばl(wèi)被發(fā)現(xiàn)的同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)某些小行星也有繞其旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星。

支持冥王星是行星的科學(xué)家們認(rèn)為，它可能是冰矮星一類天體中的惟一幸存者。這類冰矮星是太陽系幼年期的組成部分之一，可以在庫柏帶找到它們的遠(yuǎn)親。庫柏帶是太陽系誕生時(shí)形成的盤狀殘余冰。

總之，現(xiàn)在雖然掌握了不少冥王星的資料，但仍有許多問題。向冥王星發(fā)射探測(cè)器的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，據(jù)說美國(guó)航空航天局將研制“冥王星快車” 探測(cè)器， 并準(zhǔn)備在2010年使其抵達(dá)冥王星，去探訪這位太陽系邊緣的隱士。