冥王星的身世之謎：源於希臘神話

文章來源：蝌蚪五譜

經過長達9年的飛行，它於2015年7月14日抵達冥王星附近，並以一定的速度掠過冥王星，探索這顆星北極附近出現的神秘亮斑之謎……

美國宇航局“新視野”號探測器近日拍攝到冥王星北極附近出現了神秘亮斑，引發了外界對冥王星上物質之謎的關注。最新的結論認為是零下220攝氏度的甲烷或冰物質，隨冥王星北極附近進入太陽光的照射區域，表面物質在太陽光的照射下顯得格外耀眼。“新視野”號作為第一艘專門調查冥王星的深空探測器，發射於2006年1月19日，項目耗資近7億美元。到目前為止已經連續飛行了9年多，里程接近50億公里，於2015年7月14日抵達冥王星附近，並以一定的速度掠過冥王星，並不會進入冥王星軌道。

美國宇航局之所以花大力氣對冥王星進行研究，有兩個原因。第一，在“新視野”號之前從來沒有專門探索冥王星的飛船，1970年代發射的旅行者系列探測器沒有實現對冥王星的調查，它們在掠過海王星、天王星之后就朝太陽系之外飛去；第二，冥王星作為太陽系外側軌道的天體，其保留了太陽系的原始信息，比如太陽系在45億年前形成初期的早期物質。在“新視野”號的拓展任務中，冥外天體也被納入飛掠範圍，美國宇航局將選一至兩個冥外天體作為繼續調查的目標。

探索冥王星的身世之謎

冥王星的發現頗有戲劇性，1846年，海王星被發現后，天文學家就對它的軌道進行研究，發現海王星之外還可能存在一顆行星。1915年，一份關於海王星之外天體觀測報告出爐，詳細描繪了可能存在的神秘天體。1930年，克萊德-湯博確定了這個天體的軌道，公轉周期達到248年。鑒於這顆神秘天體處於太陽系外圍，且當時人們認為這裏遠離太陽，充滿了黑暗，因此用希臘神話中的“地獄之神”命名，翻譯過來就是冥王星，於是冥王星成了太陽系的第九大行星。

2006年，國際天文學聯合會對太陽系天體進行了重新定義，將冥王星開除出行星行列。按照行星的定義，直徑需要在800公里以上，能夠利用自身的引力清空周圍的軌道，有足夠的質量克服固體應力，形成接近球形的結構。對於冥王星而言，它的質量太小，因此引力作用也較弱，與其他太陽系行星相比相去甚遠。事實上，冥王星比月球還小，前者的直徑為2300公里，月球的直徑為3500公里。同時，冥王星的軌道也非常有特點，其軌道平面與黃道夾角較大，軌道的偏心率也非常大，呈橢圓形。如果冥王星被納入行星的行列，那麼像穀神星這樣的天體也會升級為行星，整個太陽系行星家族就變得比較混亂。

探索冥王星用到的7大科學儀器

從“新視野”號探測器的結構上看，其採用了比較特別的三角形外形，把核動力推進裝置放置在突出的部分，與儀器艙完全隔離，形成兩個獨立作業區。同時在儀器艙的側面安裝了一台“鍋”，也就是REX通訊系統，能夠向地球快速傳輸穩定的探測數據。美國宇航局也試圖讓“新視野”號承擔深空通訊的測試平台，研究如何與太陽系外側軌道建立穩定的通信通道，為今后深空任務打下基礎。畢竟深空通訊是個極大的挑戰，需要考慮太陽風的干擾因素，還有各種宇宙輻射、磁場等的干擾。

REX通訊系統是一個非常關鍵的設備，能夠讓美國宇航局時刻與40億公里外的探測器保持聯繫。但是更重要的是“新視野”號上的“拉爾夫”可見光/紅外成像儀，重量為10公斤，功率6.3瓦，其作用是能夠讓我們看到冥王星的真實色。在最新的冥王星圖像中，我們已經確定冥王星表面以橙色為主，還有不明的黑色團塊物質，如果沒有“拉爾夫”成像儀，冥王星和其他衛星的真實色彩就無法辨別。

在成像方面，“新視野”號上的LORRI遠程偵察成像儀和ALICE紫外成像系統是另外兩台關鍵設備，LORRI前端為直徑20厘米全色成像鏡頭，就像一台巨大的數碼相機，可在遙遠的距離上對冥王星進行成像，在飛掠冥王星時對其表面進行拍攝，也可以參與探測器在宇宙空間中的定位，重量為8.8公斤。ALICE工作波段為紫外頻譜，主要用於對冥王星大氣、表面進行觀測。三大成像設備是優勢互補的，是“新視野”號的眼睛，在7月14日的飛掠任務中扮演重要作用，我們所獲得的主要圖像信息都來自它們的優異表現。

除了三大成像儀和通信系統外，“新視野”號還有三大高性能的粒子分析儀，分別為太陽風粒子分析儀、離子質譜儀以及宇宙塵埃分析儀。這些儀器工作生的數據需要經過專業人員分析才能得出結論，與成像裝置相比，它們主要在“幕后”工作，工作顯示度不及成像設備。

探索冥王星之后的任務

在冥王星任務中，“新視野”號的任務艱巨，由於目前我們對冥王星上的情況了解較少，因此“新視野”號收集的信息將非常龐大，几乎涉及冥王星系統的各個方面，比如冥王星表面物質、磁場情況、表面地形、大氣成分以及周圍軌道空間等等。美國宇航局的哈勃望遠鏡已經發現冥王星擁有5顆衛星，還有一個可能存在的碎片環，這是“新視野”號飛掠任務中所需要面臨的危險因素之一。

“新視野”號對冥王星的探索會集中在數個小時的飛掠期內，並不進入冥王星軌道運行，美國宇航局已經安排了下一個階段的任務，將對冥外天體進行探索。哈勃空間望遠鏡已經選擇了5個候選天體，直徑在數十公里不等，比如“2014 MT69”直徑為60公里，距離太陽44個天文單位，“新視野”號需要再飛4年抵達；還有一個候選目標為“2014 MT70”，體積也不大，也屬於冥外天體。目前，美國宇航局還沒有決定對哪個天體進行探索，但是在2015年10月前確定，“新視野”號需要調整軌道才能前往新的目標天體。（作者：謝頓）