16年前的今天,也就是2006年的8月24日註定會被載入天文學史冊。自1930年被發現時就列入九大行星行列的冥王星,長久以來因為與其他八大行星的諸多不同而飽受質疑,終於在第26屆國際天文聯合會(IAU)上從太陽系第九大行星降級為矮行星,並被重新命名為“134340號小行星”。
冥王星為什麼會被降級?
冥王星的存在最早是在20世紀早期由珀西瓦爾·洛厄爾提出的,他經過計算證明天王星和海王星軌道的擺動是由未知的第九行星的引力引起的。10年後的1930年3月13日,天文學家克萊德·湯博在洛厄爾天文台確認了冥王星的存在。
冥王星的發現者克萊德·湯博
從那時起,冥王星穩坐太陽系第九大行星的位置,直到2003年天文學家發現了2003-UB313,也被稱為鬩神星(Eris),它的體積幾乎和冥王星一樣大,但質量要大得多。
鬩神星的發現在天文界引發了激烈的爭論,如果冥王星是行星,那麼鬩神星也應該是。於是2006年8月24日在捷克首都布拉格舉行的第26屆國際天文學大會中確認了行星的稱謂與定義。“行星”指的是圍繞太陽運轉、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、並且能夠清除其軌道附近其他物體的天體。一顆不是衛星的天體如果只滿足了前兩個準則,將被分類為“矮行星”。
IAU認為構成行星的必要條件是:
1.擁有繞太陽運行的軌道;
2.有足夠的質量來保持流體靜力平衡(由於重力被壓成球形);
3.是其軌道上的主導天體。
最終,在國際天文學聯合會(IAU)發布了行星新標準後,這冥王星和鬩神星都被歸為矮行星。IAU最終裁定冥王星不再是行星的理由是,冥王星的軌道與海王星的軌道重疊。
除了冥王星和鬩神星外,太陽系還有三顆已知的矮行星,一顆是位於火星和木星之間小行星帶的穀神星,一顆是位於海王星軌道之外的妊神星,還有一顆是位於柯伊伯帶的鳥神星。
冥王星成了矮行星代表
冥王星位於太陽系柯伊伯帶,距離地球大約60億公里。主要由岩石和冰組成,這也是柯伊伯帶天體的特點之一。
當冥王星還是第九大行星的時候,它是九大行星中最小的那顆,但當它退回到矮行星行列,它就成了太陽系中體積最大、質量第二大的矮行星了。
冥王星與他的衛星“卡戎”和地球大小的對比
應該如何形容冥王星的大小和質量呢?就拿我們熟知的月球來作比較吧。它的質量只有月球的1/6,體積只有月球的1/3。不過,冥王星的外表看起來要比月亮絢麗得多,冥王星表面的顏色共有三種:炭黑色、淡橙色和白色。
冥王星表面的成分主要是固態氮,佔比超過了98%,剩下的就是微量的甲烷和一氧化碳了。
這些物質在冥王星上的分布也不同,面向冥衛一的那一面甲烷含量更多,而背向冥衛一的那一面一氧化碳和氮的含量更多。
由於冥王星內部的岩石和表面的冰層會在放射元素衰變的熱作用下分離,科學家認為冥王星的內部結構已經發生了分層變化:地心由岩石組成,包裹地心的地幔則是由冰構成,在地心和地幔之間,還有可能存在着液態水層。
它有顆浪漫的“小心心”
2006年1月19日,載着人類探索未知的無限希冀和冥王星發現者湯博的骨灰,美國宇航局的“新視野號”探測器發射成功。“新視野號”探測器上搭載了可見光—紅外成像光譜儀、遠程勘測成像儀、太陽風分析儀、紫外成像光譜儀、高能粒子光譜儀、無線電科學設備、塵埃計數器等 7 件儀器,用來研究冥王星大氣及地表物質的成分和溫度。
“新視野”號探測器
2015年7月14日,“新視野”號探測器在距離冥王星12550公里的距離,首次拍攝到了這顆遙遠神秘星球的特寫照。
當時這些照片一經公布就成了網紅。這顆寒冷的矮行星有着令人難以置信的多樣性和複雜的地形,讓極具想象力的研究人員和太空迷們都驚呆了。冥王星上有一塊巨大心形的明亮區域,這又給冥王星添上了一抹浪漫色彩。
帶有巨大“心形”的冥王星
在這個巨大的心形中,氮冰川緩緩流入冰冷的盆地深處,在氮冰川西側,有一座名叫“史波尼克”的高原。雖是高原,但因為坐落在盆地中,所以並不突出。冥王星的表面有不少隕石坑,但這片“心形”的區域卻能夠“出淤泥而不染”,依然保持着光滑的表面。
史波尼克高原開闊而光滑的地表
而且似乎是有某種神秘的力量,讓它的地表癒合了。這到底是怎麼回事呢?或許關鍵原因就在於形成這座高原的奇特材料。氮氣是冥王星大氣中含量最多的成分,但極低的溫度讓氮氣凝結成了氮冰,落在冥王星表面。這些處於史波尼克高原的氮冰表面布滿了蜂窩圖案。
蜂窩圖案
會不會是這些奇特的圖案抹掉了原本應該存在的隕石坑呢?科學家估計冥王星內部微弱的熱流驅動着溫熱的氮冰向上移動,就像液體發生對流現象一樣,高溫液體從底部上升,低溫液體從表面下沉,逐漸就形成了一片片拼接的蜂窩圖案。
液體對流現象形成的蜂窩圖案
冥王星大氣里的氮冰以氮霜的形式凝結在隕石坑地勢最低的地方,逐漸填滿凹陷部分,“自愈”成了今天我們看到的心形蜂窩高原。
氮冰填滿凹陷部分
冥王星上的那片心型區域,後來以發現冥王星的科學家克萊德·湯博的名字命名,被稱為“湯博區”。在克萊德·湯博去世之後,他的家人將他的一些骨灰裝入鋁罐中,隨着”新視野“號探測器飛向冥王星,一生都沒有真正看清冥王星的湯博成為了最接近它的人類。關於冥王星還有着許許多多的疑問和謎團,這一切或許只有科學再次進步,或者人類有能力踏上冥王星的那天,才會被一一揭開。
綜編:央視科教、“浩瀚宇宙”微信公眾號、科技日報