当“新视野号”探测器于2006年发射前往冥王星时,没有人知道“首个任务抵达最后行星”这句标语将很快过时。除了我。两周前,我发现了阋神星,这是一个比冥王星重30%的冰质天体。很明显,我的发现将结束冥王星当时长达76年的太阳系最遥远行星的统治地位。要么阋神星加入行星行列,要么冥王星失去行星地位。
有一点大家都能达成共识:我们对冥王星了解甚少。它太小太远了,从地球上只能看到模糊的细节。 “新视野号”的设计目的是带来清晰的视野。在过去的九年里,它一直在地球和冥王星之间以30亿英里的速度飞行,本月晚些时候它将最终抵达目的地。探测器携带了红外和紫外相机以及高能粒子收集器等工具。它以每小时31,000英里的速度飞掠时,将以前所未有的细节捕捉冥王星及其卫星卡戎的图像。
对于导致冥王星降级的那个人的发现来说,飞掠可能不再那么令人兴奋了。但这与事实相去甚远。“新视野号”现在不仅仅是关于冥王星。它将帮助我们了解太阳系一个全新的区域。
原因如下。当这个任务首次构思时,我们天文学家认为冥王星有点反常。首先,它很小,表面是冰冷的岩石——与靠近太阳运行的巨型气体行星形成鲜明对比。但自发射以来,我们对冥王星及其周边环境有了更多了解。它似乎不是例外,而是规则。
冥王星位于柯伊伯带的内缘,这是一个海王星之外的巨大区域。该带包含数十万个直径100公里的天体,还有更多更小的。每个天体都有自己的特点。例如,阋神星——至今仍是该带已知质量最大的天体——拥有一个大气层,该大气层会随着558年的轨道周期交替地冻结在地表并重新蒸发。足球形状的妊神星是太阳系中运行速度最快的大型天体。它的高速旋转是古代碰撞的结果,这次碰撞将冰冷的碎片抛洒到太阳系最外层。鸟神星的表面像一个化学工厂:它缓慢地将甲烷冰的板块转化为一种奇异的冰的混合物,其中一些冰在地球上的实验室之外从未见过。还有更多,名字包括夸欧尔、欧律提俄斯、赛德娜和白雪公主(别问)。
我发现了这些怪异的天体。每一个都增加了不应将冥王星算作行星,而应被视为矮行星的证据。它与柯伊伯带的邻居共享轨道,与其他我们称为行星的、独自运行的天体不同。正确地对天体进行分类是理解它们如何运作以及它们最初是如何形成的批判性第一步。但并非所有人都同意冥王星的新地位,尤其是在广大公众中。至今我仍然收到人们的邮件,询问冥王星是否可以被“祖父条款”纳入行星之列。(答案:不行。)那里肯定有很多怀旧情绪。
我理解。我从小时候起脑海中就一直有一个关于冥王星表面的画面。在我的冥王星想象中,冰冷的尖塔在昏暗的地貌上投下不祥的阴影。你轻轻一碰就会推倒一个。太阳如此遥远,你可以用地上散落的微小的破碎碎片将其遮住。但今年之后,我的冥王星将消失,取而代之的是真实世界的图像。我对此很接受。因为“新视野号”并不标志着结束,而是标志着开始。
我童年想象中的冥王星将消失,取而代之的是真实世界的图像。我对此很接受。
随着探测器靠近,早期图像显示冥王星和卡戎逐渐显现为小球体。我们可以看到地表特征的初步迹象。除了卡戎之外,还有四个微小的卫星从行星的光辉中出现。当探测器靠得更近时,我们会发现以前未知的卫星吗?我猜会的,但这可能需要一段时间才知道:尽管“新视野号”的飞掠将在瞬间完成,探测器将高速飞向星际空间,但图像将在数月内陆续传回。
在大多数情况下,这些图像应该会证实我们从地面和绕地轨道望远镜拍摄的模糊照片中所推断出的内容。冥王星应该相对光滑,两极有明亮的冰冻氮气聚集,赤道附近有较暗的区域。在那里,甲烷会冻结在地表并分解成深红色的焦油状物质。卡戎应该看起来完全不同:古老且布满陨石坑。那些在冥王星表面移动并使其光滑的冰,由于卡戎体积小且引力弱,应该已经蒸发到太空中。我怀疑我们还会看到卡戎表面有更多活动的迹象,也许有一些区域,在表面其他地方饱受侵蚀后,古代的冰火山喷发流淌过了这颗卫星。
作为一名科学家,能够获得被证实的发现是很好的。但当出现新的问题时,会更令人兴奋。“新视野号”将引出很多问题。像冥王星这样的天体表面是否散布着冰冷的喷泉?如此微小的气氛是否会产生天气?卡戎过去是否真的有冰火山,如果有,冰火山到底是什么,它是如何工作的?
自45亿年前形成以来,有多少流星撞击过这些天体?有许多问题需要回答,但最有趣的问题将是我们尚未想到要问的问题。
最终,“新视野号”将帮助我们了解太阳系是如何形成的。这部分是因为柯伊伯带古老的地表比海王星等气态行星更能长久地保留它们历史的痕迹。所以我想提出一个新的标语:“首个任务抵达最后的边疆”。
迈克·布朗是加州理工学院的行星天文学家,也是《我如何杀死冥王星以及为什么它罪有应得》一书的作者。
本文最初发表于2015年7月版的《大众科学》杂志。