书城科普读物行星(科学探究丛书)
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第15章 冥王星(2)

我国已故天文学家戴文赛对太阳系天体的起源和演化,提出过不少精辟的见解,他对冥王星“身世”的看法是这样的:冥王星从来没有担当过海王星卫星的角色,而是由原始星云盘外部区域中的大星子形成的。在太阳系诸天体从原始弥漫星云中开始形成时,星云盘中海王星形成区域相对来说是比较宽的。由于空间范围较大,星子凝聚成行星的过程中,不可能把所有星子都吸积过来,总会有些残存的星子,甚至是较大的星子,继续在海王星附近的空间里循着原先的轨道运行着。在海王星形成的晚期,其形成区内的一个大星子被另一个较大星子碰撞,而将自己的近似圆的轨道变为偏心率很大的轨道,同时轨道倾角也增大好多,它还获得了绕太阳公转的独立轨道,它就是我们今天所说的冥王星。

成为冥王星的那个较大星子可能经历了不止一次的碰撞,其中有一次仅仅是略微碰了一下表面,碰出来的物质被抛到好几万公里远的地方,随后逐渐聚集成为冥王星的卫星。这样形成的冥王卫星可能还不止一个。

冥王星的起源问题一直牵动着天文学家们的心,是个假说不少而进展不大的谜,它与整个太阳系起源问题密切相关。冥王星自从1930年被发现以来,我们对它一直知道甚少,1978年7月冥王卫被发现之后,情况有所好转,我们有理由相信,科学家一定会越来越了解它,彻底弄清楚它的来龙去脉。但从迄今为止的情况来看,对冥王星的观测、研究还很不够。

冥王星的未解之谜

冥王星发现至今只有70多年,再加上又小又远,是目前大行星中面目最为模糊的一颗。20世纪70年代和80年代是太阳系航天探测的黄金时代,八大行星中已有8颗被行星际探测器近探过,只有冥王星是航天器未涉足的死角。在各种天文书刊中给出的行星参数表上,冥王星这一栏留下的空白最多,即使被列出数据,有不少也被打上问号,表示不准确。

除了一大串未知数外,人们对冥王星的身份也有怀疑。冥王星的直径、质量是行星中最小的,密度为每立方厘米1.8~2.1克,反照率为50%~60%,这同外行星的几颗冻结的大卫星很相似。冥王星究竟是行星还是卫星?抑或是一颗大的小行星?然而,不管它是什么,作为太阳系遥远边界上的一个天体,它的神秘感对天文学家有很大的吸引力。相信不久的将来,随着探测技术的发展,冥王星将成为行星天文学的热门课题。

由于冥王星太暗太小,发现后很长时间不能确定它的大小。最早估计它的直径是6600千米,1949年改为10000千米。1950年,柯伊伯用新建的5米望远镜将其修正为6000千米,1965年又用冥王星掩暗星的方法定出直径的上限为5500千米。1977年发现冥王星表面是冰的甲烷,按其反照率测算,冥王星的直径缩小到2700千米。1980年用莫纳克亚山上的3.6米红外望远镜测出的冥王星直径在2600~4000千米之间,查龙直径为2000千米。近年一些天文学家观测指出,冥王星的直径约为2400千米,比月球(3475千米)还小,而查龙直径为1180千米,它与冥王星直径之比是2∶1,是八大行星中行星与卫星直径之比最大的。所以,有人说冥王星和它的卫星更像一个双星系统。

最近一次冥王星过轨道近日点,是在1989年9月。也就是说,从它发现之日起,它正在一刻不停而缓慢地接近太阳,直到过近日点之后,它才逐渐远离太阳。

既然是在接近太阳,那么,20世纪80年代末之前冥王星的亮度应该呈增大的趋势。可是,观测结果并非如此。大体上说来,在20世纪50年代里,它的平均亮度是14.9等,60年代下降到15.0等,70年代又暗了一些,为15.1等,而80年代继续变暗为15.2等。

这是为什么呢?星等差0.3等,大致相当于亮度差1.3倍。为什么在长达好几十年的时间里,冥王星的亮度有那么不算小的变化呢?这是个难解的谜。

好些科学家相信,在离太阳30~50天文单位的区域内,存在着一个被称做“柯伊伯盘”的包层,它包含着众多的彗星,无疑是个彗星“仓库”。在这个区域内运行的行星只有冥王星,如果柯伊伯盘确实存在的话,彗星袭击冥王星表面的机会就会很多,它们会毫无怜悯地频频撞击冥王星及其卫星表面,在它们表面留下清晰的痕迹。

通过地面观测来解开冥王星及其卫星表面真相之谜的可能性太小了,人们寄希望于飞向它们的行星探测器。如果抓紧时间,在下一个发射的有利时机就成功地发射探测冥王星的探测器,它最早也得在2015年前后飞临探测目标。错过时机的话,就得再等上13年左右。

我们不妨比较一下下面的一些数值:最大的小行星——“谷神星”的直径约1020公里,冥王星直径2300公里,次小的大行星——水星直径4880公里。我们就会看到,冥王星与谷神星的直径比,以及水星与冥王星的直径比,两者基本一致。这么小的冥王星能算是大行星吗?美国天文学家马斯顿是位著名的小行星和彗星轨道专家。在冥王星发现50周年的纪念会上,他提议把冥王星降格为小行星,实在可说是开了个不大不小的玩笑。但是,马斯顿却是很认真的,他甚至还具体建议把冥王星补缺定为第330号小行星。原来的第330号小行星是“阿德尔伯特”,于1892年发现,它是用照相方法寻找小行星之后,被找到的最初几颗小行星之一,其中的第一颗于1891年12月20日被发现,编号323。遗憾的是,“阿德尔伯特”被发现之后,只观测到两次,从此就销声匿迹,再也没有见到过它。冥王星难道是颗跑到海王星轨道之外去的特殊小行星吗?像冥王星那样特殊轨道的已知小行星,目前还举不出例子,但是,有点类似的小行星还是有的。其一是第944号小行星“希达尔戈”。它是在1920年10月被发现的,是颗轨道倾角和偏心率都很大的小行星。它绕太阳一周需14年,离得最近时只有2天文单位,最远时达9.61天文单位,比土星离太阳的平均距离还略大一点。

其二是轨道更加特殊的第2060号小行星“契龙”。这颗1977年才被发现的小行星,轨道近日点约8.5天文单位,在土星轨道内侧;远日点距离达18.8天文单位,快接近天王星了。它的公转周期是50.7年。在“契龙”被发现10来年之后,根据它的反照率较低和有时亮度突然变化等情况,天文学家们怀疑它不是小行星,比较倾向于把它列入彗星的范畴。究竟应如何分类?“契龙”于1996年过轨道近日点时,定会有个比较明确的答案。

可见,随着资料的积累,改变一个天体原先的身份是可能的,更何况冥王星被发现才70多年。有人甚至提出冥王星曾经是海王星的卫星。

冥王星的“身份”究竟应该如何确定?确实是颗大行星呢?还是小行星或者卫星呢?哥白尼提出日心说时,土星是太阳系的边界,后来,随着天王星、海王星、冥王星的发现,太阳系边界一次次外延。然而从理论上说,太阳系的范围应比现在的八大行星的范围大几十倍,甚至几百倍。太阳系中是否还存在冥外行星?对此,天文学家做了十分浩繁和艰苦的工作。汤博在发现冥王星后的14年里,一直在用发现冥王星的方法寻找冥外行星。他用闪视镜仔细检查了362对底片,从每张底片的每一小格中寻找可能存在的新行星,他发现了大量天体,却唯独没有冥外行星。科学家认为冥外行星如果存在,势必会使飞近它的探测器受到摄动,其影响足可以在探测器的运行轨道中反映出来。然而“旅行者号”探测器在飞越过海王星和冥王星轨道之后,运行正常,没有提供一点点证明未知天体存在的蛛丝马迹。到底有没有冥外行星,目前还是一个待解之谜。

2006年8月24日国际天文学联合会大会的决议:冥王星被视为是太阳系的“矮行星”,不再被视为行星。