是什么让冥王星如此吸引人

2025-08-20 16:06来源:本站

  

  冥王星将在2178年3月23日迎来自己的生日。当然,可能没有人会在那里庆祝。即使到那时人类已经是一个多星球的物种,要访问这个微小而遥远的世界也将是一个决定性的挑战,它的直径只有1477英里——略多于美国大陆海岸到海岸距离的一半——距离地球46.7亿英里,表面温度低至零下400华氏度。尽管如此,这一天仍将是宇宙日历上值得纪念的一天。冥王星绕太阳公转一圈需要248年多一点的时间,这意味着到2178年3月23日,这颗矮行星自1930年2月18日首次被发现以来已经过去了一个冥王星年。

  “在太阳系边缘发现的第九颗行星;1930年3月14日,在亚利桑那州弗拉格斯塔夫的洛厄尔天文台被发现的第二天,《纽约时报》在头版用大写标题宣布:“84年来首次发现。”宣布了它的重大发现。《泰晤士报》接着说:“在以太阳系的名义在恒星深渊上跳跃的一小群球体中,要知道,不是只有八个世界,而是有九个。”

  今年2月18日是洛厄尔天文台取得重大成就的95周年纪念日,取得这一成就的不是该天文台的专业天文学家,而是当时年仅24岁的业余爱好者克莱德·汤博(Clyde Tombaugh)。在来天文台工作之前不久,汤博建造了自己的望远镜,用来观测火星和木星。他画了两颗行星的图,并把这些图寄给了洛厄尔天文台,希望那里的天文学家能给出评论和批评。天文台主任维斯托·斯莱弗(vestto Slipher)给了汤博一个更好的机会,给了这位热心的观星者一份工作。他的任务既乏味又具有变革意义:扫描成百上千的天空图像,寻找那个难以捉摸的世界,当时只知道它是x行星。建造这座天文台的天文学家兼商人珀西瓦尔·洛厄尔(Percival Lowell)长期以来一直认为,在宇宙虚空的某个地方存在着第九颗行星,天文学家在天王星和海王星的轨道上观察到的摆动就是由它造成的。从1905年到1916年去世,他一直在寻找X行星,没有运气。在耐心的汤博的帮助下,天文台又花了一代人的时间才最终取得成功。

  从那以后的95年是冥王星命运的转折点。在最初的八颗行星被地球上的宇宙飞船包围、环绕并着陆后的几十年里,冥王星仍然是太阳系中唯一一个从未被访问过的主要行星——直到2015年新视野号宇宙飞船飞过它时,这一缺陷才得到纠正。2006年,在新视野号发射升空后,还没等它完成9年多的旅程,冥王星就被国际天文学联合会(IAU)从行星降级为矮行星,这让冥王星蒙受了耻辱。今天的学生就是把冥王星作为一颗矮行星来学习的。

  但是冥王星在很多方面只是在天文学家的估计中增加了。现在我们知道它是整个天体系统的一部分,引力锚定了一个由五个卫星组成的星团;它的表面有山脉、陨石坑、山谷和平原;它是大量水冰的家园,甚至可能在其表面下蕴藏着液态海洋,这使得它不太可能——但并非不可能——成为外星生命的家园。

  “新视野号打破了行星科学的一个主要范式,”该任务的首席研究员艾伦·斯特恩(Alan Stern)说。“冥王星原来和火星或地球一样复杂,以至于我认识一些行星科学家,他们把冥王星称为‘另一颗红色行星’。”

  当然,如果不是一开始就发现了这个小小的世界,就不会有关于冥王星的任何新发现——这一成就需要对细节的高度关注。汤博在进行宇宙探测时使用了一架13英寸口径的望远镜。镜子。他用它收集了一些夜空的图像,这些图像的大小与握在一臂远的拳头大小差不多,所有这些图像都位于已故的洛厄尔预测会发现X行星的大片区域。汤博在照相板上为每个天空点拍摄了两张照片。每对情侣的第二张照片通常是在第一张照片之后几天拍摄的。在相对较短的时间内,背景恒星根本不会移动,但像行星这样的前景物体会明显地移动其位置。

  在无法观星的日子里,汤博会用一种被称为眨眼比较器的光学设备来分析照片。仪器中的两个显微镜发出的光束会穿过每一对的两个底片,汤博会转动一个刻度盘,将比较仪的焦点先转到一个底片上,然后再转到另一个底片上,从每幅移动图像上的点的光圈中寻找一个点。他用这种方法发现了多个天体——但它们都太小,移动速度太快,不可能是行星,而只能是小行星。最后,在1930年1月23日和1月30日拍摄的两张底片上,他在正确的天空斑块上找到了大小合适的点,为一颗遥远的行星移动了合适的量。这个点在板块上的位置只移动了3毫米,这意味着这个世界距离太阳的距离大约是地球距离太阳的43倍。冥王星被发现了。

  天文台在一份声明中说:“所有的观测都表明,这个物体就是洛厄尔在数学上看到的那个。”

  不久之后,来自英国牛津的11岁的威尼西亚·伯尼(Venetia Burney)将新世界命名为“新世界”。消息公布后的第二天,吃早饭的时候,威尼西亚的祖父正在大声朗读报纸上关于这颗新行星的报道,小姑娘立刻推荐了冥界的统治者普路托这个名字。她的祖父把这个想法告诉了他认识的一位天文学家,这位天文学家又把这个想法电报给了洛厄尔天文台,很快就得到了批准。

  “我不太清楚我为什么要提出这个建议,”维尼西亚在2006年接受美国宇航局采访时说。“我的祖父在早餐时宣读了这个好消息,并说他想知道这个消息的名字。出于某种原因,在短暂的停顿之后,我说,‘为什么不叫它冥王星呢?“我确实知道,从我读过的各种儿童读物中,我对希腊和罗马的传说相当熟悉,当然,我也知道太阳系和其他行星的名字。所以我想我只是认为这是一个没有被使用过的名字。它就在那里。其余的都是我祖父的作品。”

  孤独的冥王星最终被证明并不是那么孤独。1978年,美国海军天文台的天文学家在冥王星1号的图像中发现了一个凸起,它每6.4天绕冥王星一周。这颗1477英里宽的行星有一个751英里宽的卫星——相对于它的母体而言,这是太阳系中最大的卫星。这颗新发现的卫星被命名为卡戎(Charon),天文学家最终发现这两颗天体的引力是相等的,卡戎不是绕着静止的冥王星运行,而是两个行星以双环的方式相互绕着对方运行。从2005年到2012年,哈勃太空望远镜最终发现了四颗更小的卫星,分别被命名为Nix、Hydra、Kerberos和Styx。

  冥王星系统的复杂性反映在冥王星本身的复杂性上。新视野号发现冥王星是太阳系最大冰川的所在地,面积超过38.6万平方英里,比德克萨斯州和俄克拉荷马州加起来还大。更重要的是,冰川是原始的,没有陨石坑,这意味着它会定期重新浮出水面。

  斯特恩说:“从地质学角度来看,冰川是昨天诞生的。”“我们在地球上到处都能找到年轻地形、中年地形和古老地形的例子。冥王星已经活跃了45亿年。”

  所有这些活动的秘密是冥王星可能的地下海洋。地球表面的水冰表明地下应该隐藏着更多的水。在过去的45亿年里,这些水一直在缓慢冻结,这个过程很可能仍在进行中。这为世界提供了能源。斯特恩说:“这是物理学的基本原理,当水结冰时,它会释放潜热。”“这可能是冥王星地质活动的一部分能量来源。在接下来的10到20亿年里,海洋将继续冻结,冥王星将继续活跃。”

  行星科学家和外太空生物学家面临的问题是,冥王星的古代海洋是否能够孕育生命。太阳系的293颗卫星中有几颗被认为有海洋,包括土星的土卫二、木星的木卫二和海王星的海卫一。土卫二有规律地喷出冰冷的间歇泉,这是土星的引力使这颗小得多的卫星弯曲时产生的。2015年,卡西尼号宇宙飞船飞越了这些羽流,探测到可能是生命前兆的有机化合物。

  斯特恩说:“我认为说我们可能在这些海洋世界中发现生物并不过分。”“谁知道呢?冥王星可能就是其中之一。”

  对于所有这些承诺,冥王星努力争取尊重,“矮行星”的标签继续激怒冥王星的支持者。国际天文学联合会根据冥王星的轨道为这个定义进行了辩护。与其他围绕太阳或多或少呈圆形的赤道轨道的行星不同,冥王星的轨道是急剧倾斜和高度椭圆的,近日点(接近太阳的距离)约为27亿英里,远日点(离太阳最远的距离)约为46.7亿英里。这一点,再加上冥王星的体积小——比我们的月球还小——表明,这颗行星并不是在形成太阳和行星的原始气体和尘埃中形成的,而是在更远的地方,在柯伊伯带形成的,柯伊伯带是环绕太阳系的一个巨大的冰质岩石带。从那里,它挣脱了束缚,进入了它扭曲的轨道。让小冥王星保持它的行星地位,你就必须把同样的荣誉授予厄里斯,一个大小与它差不多的柯伊伯带天体,以及任何其他可能被发现的类似的世界——提出了一个拥有无数行星的太阳系的前景。

  斯特恩认为矮行星的区别是毫无意义的,是对宇宙定义的任意解析。“小行星也是行星,”他说。“仅仅因为太阳是一颗小恒星,我们就不称它为矮星。我们并不害怕大量的行星;我们并不担心小学生们要记住所有人的名字。毕竟,孩子们不需要记住元素周期表中的每一个元素。”

  短期内不太可能对冥王星进行进一步的探索。“新视野号”早已飞向数十亿英里外的深空,目前也没有其他的冥王星任务计划。尽管如此,这个位于太阳系边缘的古怪世界仍将继续吸引着天文学家。斯特恩说:“我在公开演讲中说的一句话是,冥王星违背了所有的教科书。“这证明冥王星不读教科书。”

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