諸緣來去何增減？笑擁斜陽照海天。。。 短暫人生幾番風雨情。 匆匆走過幾度回眸戀。 心坎鑲著足痕淚光影。 誰悟得無生法忍行去。 *幻羽*捻題一*悟行* 2023/01/03/18:34:58

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          科技版~超遜偵探~UOD之55~太陽系之冥王星

 

冥王星，正式名稱134340號小行星，是太陽系中已發現的第十大圍繞太陽旋轉的天體。它於1930年2月18日被發現，並以羅馬神話中的冥王普路托（Pluto）命名，中文意譯為冥王星。起初，它被認為是太陽系中的一顆行星，但是在2006年8月24日於布拉格舉行的第26屆國際天文聯會中通過第五號決議，將冥王星劃為矮行星（dwarf planet）。而在2008年6月，國際天文學會再將冥王星做為子分類類冥矮行星(Plutoid)的原型。

 

之前多次搜索冥王星失敗的原因是它比人們預計的要暗弱得多。在1919年，天文學家休姆遜曾以攝影方法紀錄到冥王星，但其中一張照片中的冥王星像在汙點上，在另一張相片中冥王星則靠在明亮的恆星附近，結果沒有被發現。

 

1894年，美國亞利桑那州的天文學家帕西瓦爾·羅威爾建造了以其名字命名的羅威爾天文臺。他試圖在那處搜尋一顆可能存在的新行星，一顆攝動海王星公轉的天體，稱之為「行星X」。羅威爾計算出了那顆行星的所在位置，然而在他有生之年卻未能找到這顆行星。

 

1916年羅威爾去世後，天文學家克萊德·湯博繼續在羅威爾天文臺進行搜尋，把在同一天空、不同時間拍攝的照片底片，在背後燈光的照射下輪流先後顯示，就會看到所有的恆星都沒有變動，只有被拍攝到的行星會有位置變化，這樣就能發現行星和小行星。

 

1930年1月18日與23日，湯博在雙子座拍攝兩張照片，在這兩張照片上發現一個移動的小點，從而發現冥王星。他在同年2月18日公開這項發現。

 

冥王星距離太陽的平均距離約為59億公里，是地球與太陽平均距離的40倍。而且，它環繞太陽運行的速度只有地球的六分之一，因而要花上248個地球年才能圍繞行太陽一圈。冥王星於1989年9月5日通過近日點（下次為2237年9月16日）、並將於2114年2月19日過遠日點（上次為1866年6月6日）。

 

冥王星的軌道是一個非常扁的橢圓，在遠日點約有74億公里；近日點也有44億公里。另外，軌道偏心率較大，使冥王星有時比海王星離太陽還要略近一些（例如在1989年～1999年2月9日），但冥王星不會因軌道與海王星相交而與之碰撞，因為冥王星的軌道和海王星軌道相比是傾斜的，冥王星近日點時的位置在海王星軌道「上方」，距離海王星軌道3.78億公里以上。

 

1988年6月9日，冥王星剛好運行到一顆恆星的前面，根據恆星被遮掩的時間，天文學家們測定冥王星直徑約2344公里，比月球還要小，其質量也只有月球的五分之一。所以冥王星是個小小的世界。

 

冥王星離太陽極其遙遠，因而在冥王星上看到的太陽，也只是一顆普通的恆星而已。即使是最靠近太陽的時候，它所獲得的太陽光也只有地球的九百分之一，所以冥王星十分寒冷（從-212℃到-234℃）。

 

冥王星的表面溫度為43K，低於其衛星凱倫的表面溫度。科學家認為冥王星表面存在「反溫室效應」是造成這種現象的原因。一種理論模型認為，陽光將冥王星表面的氮冰加熱成為氣體，從而沒有加熱到冥王星的表面。

 

冥王星因為擁有衛星—冥衛一（凱倫），曾經因此被定義為行星。但天文學家其後相繼發現小行星243（愛達）等部份小行星同樣皆有衛星，所以擁有衛星被認為不再是判定行星的標準。

 

1998年曾有建議把冥王星剔除太陽系行星之列，但當年國際天文聯合會（IAU）否決。2006年8月24日下午，在第26屆國際天文聯合會通過決議，由天文學家以投票正式將冥王星劃為矮行星，自行星之列中除名。

 

2006年9月7日，國際小行星中心把已知或即將成為矮行星的天體賦與編號，冥王星現編號為小行星134340號。2008年，國際天文聯合會再次將冥王星劃為類冥矮行星的原型，為矮行星項下的子分類。

 

冥王星現有三顆已知的天然衛星。冥衛一名為Charon（凱倫），於1978年被發現。據天文學家計算所得，它與冥王星形成了一個雙行星系統：它們的質心在冥王星表面以外。2005年5月哈柏太空望遠鏡發現S/2005 P1及S/2005 P2兩顆冥王星的新衛星，並於翌年6月底的國際天文學合會會議上命名為Nix（尼克斯）與Hydra（許德拉）。

 

美國國家航空暨太空總署在2006年1月19日發射無人探測船新視野號，對冥王星及古柏帶進行探索任務。新視野號飛船（New Horizon Spacecraft，也譯作新地平線號飛船）於2006年1月19日在美國佛羅里達州卡納維拉爾角甘迺迪航太中心發射升空，預計2015年7月飛近冥王星探訪，接著對柯伊伯帶天體KBO-Kuiper Belt Object)進行歷時五年的探訪。由於這些天體離地球很遙遠，即使要發現它們都很困難，因此至今對它們仍不很瞭解。新視野號飛船遠航開拓太空探測的新前沿，將揭示太陽系深空天體的秘密，有助於瞭解太陽系的形成和演化。

在制定這探索計劃與發射探測器當時，冥王星是太陽系中唯一一個尚未有人造衛星探測器到訪的行星，但有點諷刺的是當探測器經過漫長的旅行成功到達目的地前，冥王星已於2006年8月24日被列入為矮行星。當然，冥王星的等級劃分並不會真的影響到探索任務本身。

 

冥王星是九大行星中離太陽最遠的一顆，也是最小的一顆，直徑只有2300千米左右。冥王星的亮度很弱，用世界上最大的望遠鏡觀測，冥王星也僅僅像一粒小米。冥王星沿著很扁的橢圓軌道繞太陽運行在它上面過一年，等於在地球上過了248.5年。從1930年被發現至1990年，它在軌道上只走了不到1/4圈，它是公轉最慢，週期最長的行星了。由於冥王星軌道很扁，所以當它走到近日點時，可以跑到海王星軌道裏面，這時比海王星離太陽還近。冥王星和海王星一樣也是側向自轉。它離太陽比地球離太陽遠38倍半，所以接受的太陽光和熱要少得多，估計太陽光照到的表面溫度為 -223°C，背面可低到-253°C，這麼低的溫度下，除氫、氦、氖可能是氣體外，其他絕大部分物質都已凝結為固態或液態。

小小的冥王星卻有一顆大衛星，冥衛“卡戎”的直徑被定為1200千米，為冥王星直徑的52%，如此之大的衛星與行星直徑之比，在太陽系裏卻是“只此一家”。在大望遠鏡裏，冥王星呈淡黃色。它有亮度的變化，週期6天多，變化幅度0.22等。這是因為它表面反射太陽光不均勻（有人認為其表面是個髒雪球），同時又具有6天多的自轉週期。 

冥王星曾經被認為是一顆太陽系之外的行星，但後來的事實證明並非如此。例如，在1979年1月21日-1999年3月14日這段時間，冥王星比海王星更接近太陽，這是，海王星成了太陽系中最外的一顆行星了。每隔一段時間，冥王星和海王星會彼此接近，在黃道投影上兩顆行星的軌道交叉。冥王星發現至今，只有60多年，再加上它又小又遠，是目前大行星中面目最模糊的一個。20世紀70、80年代，許多的探測器涉足過其他的8個行星，惟有冥王星是一個“死角”。許多的資料上不是空白就是帶有問號的資料。

 

科學家們最終決定要向冥王星和庫珀帶(Kuiper Belt)發射探測飛船，那是太陽系中唯一還沒有被人類勘查過的地方。而那裏可能蘊藏著有關外太陽系形成的極其重要的線索。探測冥王星和庫珀帶就相當於對外太陽系的歷史進行一次考古發掘，研究人員可望從中獲得極有價值的發現。

從冥王星發現到大約10年前，大多數天文學家都還僅僅把它當作一個性質怪異的星體。太陽系中除冥王星之外，其他行星都能很好地符合天文學家們對太陽系結構的規律性認識——4顆主要由岩石構成的較小的行星在裏邊的軌道上；4顆大型氣態行星則在外側軌道上運行。

而離太陽最遠的冥王星卻一直是個謎，它由冰構成，運行在海王星外側的一個特殊軌道上。美籍荷蘭天文學家傑勒德·庫珀(Gerard Kuiper)在上世紀50年代提出，冥王星可能並不是一顆獨立的行星，而是在同一區域內運行的大量星體集合中最亮的一顆。這個星體集合後來被稱為庫珀帶(Kuiper Belt)。

但對庫珀帶的尋找工作一直沒有取得什麼進展。直到1992年，天文學家在夏威夷的冒納凱阿火山天文臺發現了第一個庫珀帶天體(KBO)，它的大小只有冥王星的1／10左右，亮度僅為冥王星的萬分之一。從那以後，天文學家們已經發現了600多個庫珀帶天體，直徑從50公里到1200公里不等(冥王星的直徑約為2400公里)。

而這些發現可以說僅僅是冰山一角。根據目前已經觀測過的一小部分天空區域，研究人員估計庫珀帶大約包含10萬個直徑大於100公里的天體，同時還保留有更多從太陽系產生時遺留下來的古老的冰和有機質成分。

現在科學家們已經清楚冥王星並不是一顆異常的行星。事實上是在離太陽50億到至少80億公里範圍內有一大群較小的天體，冥王星處在它們中間。這一遙遠的區域可能保留有太陽系形成早期的重要線索，然而它們與地球的遙遠距離限制了觀測的品質，即便是靈敏的哈勃太空望遠鏡也只能顯示出冥王星表面上或亮或暗的區域。而且儘管“先行者”號、“旅行者”號和“伽利略”號探測器曾經傳回過木星、土星、天王星和海王星的清晰的近距離畫面，但到目前為止還沒有空間探測器到達過冥王星、冥王星衛星或庫珀帶。

天文學家對冥王星及其衛星以及庫珀帶表現出了濃厚的興趣。他們使用電腦建模技術類比了50億年前從氣體和塵埃渦旋盤中聚合生成行星系統時庫珀帶天體的形成過程，發現遠古時庫珀帶的品質大約是現在的100倍，也就是說，當初的冥王星週邊曾經有過體積龐大的固態物質，這些物質足以形成與天王星或海王星大小相近的行星。那麼究竟是什麼因素使得它們最終分崩離析了呢?

與此同時這項模擬還表明，如果沒有外界的擾動，與海王星類似的大行星將會在非常短的時間內從庫珀帶天體中自然增大。很明顯，在冥王星形成時庫珀帶受到了某種擾動，但科學家們還沒有確定這種擾動的原因。而不管什麼原因，庫珀帶失去了它的大部分品質，在該區域內星體的生成也突然被阻止了。

 

另外值得注意的是，冥王星的衛星大得讓人吃驚，其直徑約有1200公里，大約是冥王星的一半。由於二者體積上如此接近，有科學家提出，冥王星和冥衛一會不會是一對雙星呢?在太陽系中還沒有類似的情況，大多數衛星的直徑只是其行星的百分之幾。但由於天文學家在最近幾年中已經發現了許多成對的小行星，可以確信像冥王星及其衛星一樣的雙星體在太陽系中是很普遍的，其他星系中很可能也是如此。但人類的探測器還從來沒有造訪過這樣的雙星體。

研究人員還想瞭解為什麼冥王星和它的衛星在外觀上差異如此之大。從地球和哈勃太空望遠鏡上進行的觀測都表明冥王星表面的反射率很高，而且上面有擴張性極地冰冠存在的跡象。與此相比，冥衛一的表面反射率就要低得多，上面的痕跡也不明顯。冥王星有大氣層，冥衛一則沒有。這些明顯的差異是由於它們演化過程不同，或是由於它們不同的體積和成分，還是最初形成的過程不同?這些目前還無從知曉。

此外還有更讓人感興趣的事情，冥王星的密度、體積和表面成分都與海王星探測最大的衛星海衛一(Triton)十分相似。先前的“旅行者”2號對海王星探測時發現海衛一上有劇烈的火山活動。冥王星是否也會有火山活動呢?現有的天文學理論認為應該沒有，但當初科學家們不是也沒有預料到海衛一的表面會有火山活動嗎?這些現象提示，人類的天文學理論知識還相當有限，通過探測冥王星和庫珀帶天體，科學家們希望能夠對這類天體有更深入的瞭解。

冥王星另外一個吸引人的地方是它奇怪的大氣層。冥王星的大氣層密度只有地球大氣的3萬分之一，主要由氮氣、一氧化碳和甲烷組成。冥王星在1989年到達它的近日點，隨著它逐漸遠離，多數天文學家認為其表面平均溫度將會降低，其大氣層中的大多數成分將會凝結，像雪一樣降落下來。冥王星可能是太陽系中季節變化最為明顯的行星。

除此之外，冥王星大氣的逃逸率與彗星十分相似。上層大氣的多數氣體分子都具有足夠逃脫冥王星引力的能量。這種速度極快的氣體散失稱為流體逃逸(hydrodynamic escape)。在其他天體上，科學家們目前還沒有發現類似的現象，而現有的理論認為，地球表面之所以能形成如今這種適合人類居住的地理和氣候環境，其中一個因素是“流逸”使得地球表面大量的氫元素釋放。冥王星現在是太陽系中唯一可供科學家們研究這一現象的行星。

還有，最近對庫珀帶天體的研究表明它們有可能儲存大量的冰和有機物。人們一般認為這些物質在數十億年前飄散到了內太陽系的幾顆行星上，從而使年輕的地球開始了初等生命體的演化。(續)

 

無人探測船<新視野號>對冥王星及古柏帶進行探索任務