2006年冥王星被除名！9 年飛行探測， “心臟” 星球藏著多少秘密

對(duì)于很多像我一樣在 2006 年之前上小學(xué)的人來說，“太陽系有九大行星”是一個(gè)根深蒂固的常識(shí)。然而，2006 年國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)的一紙決議，將冥王星從行星行列中除名，重新定義為“矮行星”。

其實(shí)，關(guān)于冥王星身份的爭論，從它 1930 年被發(fā)現(xiàn)的那一刻起，就從未停止過。這次“降級(jí)”并非一時(shí)沖動(dòng)，而是人類對(duì)宇宙認(rèn)知不斷深化的必然結(jié)果。

1846 年，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)天王星的軌道存在無法解釋的偏差。基于牛頓力學(xué)，亞當(dāng)斯和勒維耶通過數(shù)學(xué)計(jì)算，精準(zhǔn)預(yù)測并找到了海王星。這是理論物理學(xué)的偉大勝利。然而，天文學(xué)家很快發(fā)現(xiàn)，海王星的質(zhì)量及其軌道偏差，并不能完全解釋天王星的所有異常運(yùn)動(dòng)。甚至海王星自己的軌道似乎也受到了某種干擾。

科學(xué)界理所當(dāng)然地認(rèn)為，海王星之外，一定還存在一顆未知的“第九大行星”，被稱為“X 行星”。

從 19 世紀(jì)中葉到 20 世紀(jì)初，無數(shù)天文學(xué)家試圖復(fù)制勒維耶的成功，但整整 50 年一無所獲。直到 1929 年，美國亞利桑那州的羅威爾天文臺(tái)迎來了一位名叫克萊德?湯博的年輕人。

湯博并非科班出身的數(shù)學(xué)家，而是一個(gè)家境貧寒、初中輟學(xué)務(wù)農(nóng)的業(yè)余天文愛好者。20 歲那年，他拆解了家里的汽車和農(nóng)具，自制了一架望遠(yuǎn)鏡，并繪制了精美的火星與土星觀測圖。正是這份執(zhí)著打動(dòng)了羅威爾天文臺(tái)。

湯博的工作極其枯燥，他使用“眨眼比較器”進(jìn)行尋天觀測。這種方法需要對(duì)同一片星空隔段時(shí)間拍攝兩張照片，然后快速切換對(duì)比，尋找那些相對(duì)于恒星背景發(fā)生移動(dòng)的微小光點(diǎn)。這是一項(xiàng)耗費(fèi)眼力與體力的巨大工程。

1930 年 2 月 10 日，功夫不負(fù)有心人。湯博在雙子座附近的底片上，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)正在移動(dòng)的暗淡天體，其位置與預(yù)言中的“X 行星”高度吻合。1930 年 3 月 13 日，天文臺(tái)正式宣布了這一發(fā)現(xiàn)。

這個(gè)新天體最終被命名為普魯托，建議來自英國一位 11 歲的小女孩凱瑟琳?博尼。她認(rèn)為這顆行星遠(yuǎn)離太陽，必定如地府般陰冷黑暗，用羅馬神話中的冥王命名再合適不過。

盡管冥王星坐上了“第九大行星”的寶座，但質(zhì)疑聲隨之而來。

首先是軌道問題。太陽系其他八大行星的軌道基本處于同一平面，且接近圓形。而冥王星卻是一個(gè)特立獨(dú)行的“異類”，它的軌道與黃道面有 17 度的夾角，且是一個(gè)極度扁長的橢圓。它距離太陽最近時(shí)比海王星還近，最遠(yuǎn)時(shí)則達(dá) 71.4 億公里。這種巨大的偏心率在行星家族中絕無僅有。

其次是體積與質(zhì)量的縮水。發(fā)現(xiàn)之初，人們以為它和地球一樣大。但隨著觀測深入，數(shù)據(jù)令人大跌眼鏡。冥王星因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)，反射的陽光微弱。它的直徑僅有 2376 公里，比月球還要小。

最后是密度的真相。它的密度僅為 1.88 克/立方厘米，遠(yuǎn)低于地球和水星。這意味著它不是一顆巖石星球，而是由巖石和大量冰混合而成的“臟雪球”。更驚人的是，它的質(zhì)量只有地球的 0.2%，甚至不到月球質(zhì)量的五分之一。如果把地球比作西瓜，月球是雞蛋，那冥王星充其量只是一顆葡萄。

1978 年，冥王星的衛(wèi)星“卡戎”被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步動(dòng)搖了冥王星的地位。卡戎的直徑是冥王星的一半，質(zhì)量是其八分之一。這種比例在太陽系中極其罕見，導(dǎo)致它們的質(zhì)心位于冥王星之外，二者實(shí)際上是在互相繞轉(zhuǎn)，且互相潮汐鎖定，就像兩個(gè)面對(duì)面跳華爾茲的舞伴，永遠(yuǎn)看不到對(duì)方的后腦勺。

如果僅僅是小，冥王星或許還能勉強(qiáng)保住位置。但 2005 年，天文學(xué)家邁克爾?布朗在柯伊伯帶發(fā)現(xiàn)了一顆比冥王星質(zhì)量還大的天體，鬩神星。

這就帶來了一個(gè)邏輯死局，如果冥王星算行星，那鬩神星必須算；隨后發(fā)現(xiàn)的鳥神星、妊神星也得算。柯伊伯帶中還有成千上萬個(gè)類似天體，如果照單全收，太陽系的行星數(shù)量將變得混亂不堪。

為了終結(jié)混亂，2006 年 8 月，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)雖然遭到了部分反對(duì)，但仍投票通過了行星的三大定義：

1. 必須繞太陽公轉(zhuǎn)。
2. 必須通過自身引力達(dá)到流體靜力平衡（基本上是球體）。
3. 必須能夠清除軌道附近的其他天體（即在該軌道區(qū)域擁有絕對(duì)的主導(dǎo)引力）。

冥王星滿足前兩條，但倒在了第三條。它位于擁擠的柯伊伯帶，質(zhì)量太小，無法清空軌道上的其他小天體，甚至還受到海王星引力的影響。

因此，冥王星被正式降級(jí)為矮行星。

就在冥王星被降級(jí)的同一年，NASA 的“新視野號(hào)”探測器發(fā)射升空。雖然任務(wù)首席研究員艾倫?斯特恩堅(jiān)決反對(duì)降級(jí)決定，認(rèn)為這削弱了探測的意義，但這艘攜帶了發(fā)現(xiàn)者克萊德?湯博 30 克骨灰的飛船，依然義無反顧地奔向了深空。

經(jīng)過 9 年半的漫長飛行，2015 年 7 月 14 日，新視野號(hào)飛掠冥王星，揭開了這顆前行星的神秘面紗。

傳回的照片震驚了世界：冥王星并非死寂的冰塊，而是一個(gè)地質(zhì)活動(dòng)活躍的星球。

• 湯博區(qū)（冥王星之心）：照片上最顯眼的是一個(gè)巨大的心形區(qū)域。
• 斯普特尼克平原：位于“心”的左半部分，是一個(gè)寬達(dá) 1000 公里的巨大冰川，主要由氮冰、一氧化碳冰構(gòu)成。這里沒有隕石坑，說明地質(zhì)年代非常年輕，冰川仍在緩慢流動(dòng)。
• 希拉里山脈：高達(dá) 3500 米的山峰拔地而起，由堅(jiān)硬如巖石的水冰構(gòu)成。
• 地下海洋：科學(xué)家推測，在氮冰地殼與巖石內(nèi)核之間，可能存在一個(gè)液態(tài)水構(gòu)成的地下海洋，由放射性衰變的熱量和冰層的保溫作用維持。

此外，新視野號(hào)還拍攝到了冥王星稀薄的大氣層。當(dāng)它遠(yuǎn)離太陽時(shí)，大氣會(huì)凍結(jié)成雪落下；當(dāng)它靠近太陽時(shí)，冰層升華形成大氣。在飛船回望的逆光照片中，冥王星被一圈幽藍(lán)色的光環(huán)籠罩，美得令人窒息。

新視野號(hào)在飛越冥王星后，并未停下腳步。2019 年，它飛越了人類探測史上最遠(yuǎn)的天體，形狀像雪人的柯伊伯帶小天體“阿羅克斯”。目前，它正以此生不再回頭的姿態(tài)飛向太陽系邊緣，預(yù)計(jì)在 2030 年左右結(jié)束任務(wù)。

冥王星失去了“行星”的虛名，但它贏得了人類前所未有的關(guān)注。從 1930 年那個(gè)模糊的光點(diǎn)，到 2015 年那顆有著“心臟”的復(fù)雜星球，冥王星見證了人類從地面觀測到深空探測的技術(shù)飛躍。

無論我們?nèi)绾味x它，是第九大行星，還是矮行星之首，它始終在那里，以它獨(dú)有的冰冷與生機(jī)，詮釋著宇宙的無窮奧秘。