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我们今天继续来讲冥王星。2006年，天文学界发生了一件让世人震惊的事件——代表人类天文学认识水平的2500多名科学家，聚会捷克斯洛伐克的布拉格，以争吵数天的方式，慎重投票做出决定，将冥王星逐出太阳系大行星之列，太阳系的九大行星顿时变成了八大行星。
冥王星被“开除”出九大行星，被划归为“矮行星”了，这件事，使无数众生将思索的目光投向浩渺天宇，此时，不知有没有人发现：上帝笑了。
冥王星原就是距离地球最远的行星，因为远了才琢磨不透，它在太阳系的行星当中，混了70多年。太阳系九大行星，早成了凡人皆知的常识。其实，30年前就有人发现，冥王星它的质量比月球还小，它的轨道也很怪。尤其是随着谷神星——卡戎和2003UB313（阋神星）等新天体的陆续发现，冥王星的行星地位受到了挑战。当时，天文学家面临两个选择：要么修改行星定义，将这些形同冥王星的新天体，都纳入行星行列，那就该叫十三大行星；要么坚持原有的行星定义，根据新掌握的数据，将冥王星逐出现有的行星行列，那就该叫八大行星。这次，国际天文学联合会否决了前一方案。所有的教科书瞬间都出现了一个需要订正的错误，“九大行星”要改称“八大行星”。时至今日，这件事在学术界仍有争议，有的科学家认为，应该将其开除，有的则反对，各执一词。
从望天数星开始，人类就开始了研究宇宙的历史。折腾到现在，人类也只登了登月球——地球的卫星；碰了碰火星——与地球毗邻的行星。瞅了瞅冥王星，这颗离地球最远的行星，瞅了70多年，才瞅出它不像行星。于是，人类就有些兴奋，为自己的这点发现而兴奋。如果换个角度想想，就这八九颗太阳系的行星，就让人类折腾了70多年。除了行星，太阳系还有许多复杂的天体。要是走出太阳系，走向太阳系所属的银河系，那又会怎样呢？据说银河系拥有2000亿颗星星，从这头到那头，最长的距离是10万光年。再走出银河系，想想整整宇宙吧。据说宇宙有10万个类似银河系的星系……若真有俯瞰万物的上帝，看见人类为瞅出了冥王星不像行星而兴奋不已的时候，恐怕真是会掩口窃笑的。
但是上帝有笑的权利，并不影响人类有认真思考的权利。
现在的课堂上讲到行星，老师肯定会告诉学生，“九大行星”错了，改叫“八大行星”了。要知道，“星星还是那颗星星，月亮还是那颗月亮”，人类改变的不是星星，而是对星星的认识，是认识星星的方法，这才是人类真正有理由骄傲的地方。
还算幸运，冥王星的发现者汤博没看到这一天。这个1930年发现太阳系第九颗行星的堪萨斯农家男孩在1997年1月离开人世，享年90岁。不过，2006年1月，汤博又一次“离开”这个世界：“新视野”号太空探测器把他的骨灰送入太空。但是，就在2015年“新视野”号穿过小行星带与冥王星相会的时侯，地球上的一群天文学家却宣布，它的目的地现在属于另一类天体：矮行星。汤博93岁的妻子帕特里·夏说，若汤博生前就知道，他是能够理解这个决定。但是，就她自己而言则有点失望。她对《亚利桑那明星日报》记者说：“我并没有觉得冥王星被降级，反而觉得自己被降级了。她说，我本来是某颗行星的发现者的妻子，现在却成了某颗矮行星发现者的妻子……”
不管人类对冥王星的定义如何改变——从当初发现它和现在否定它，冥王星始终默默无闻，始终都沿着自己的那条轨道默默地行进。从人类发现它到现在，它才走过轨道的五分之一，而它始终是客观存在的。
在“新视野”号抵达冥王星之前，人类对冥王星的认知非常有限。因为冥王星离我们太远了，到地球的距离要比木星到地球的距离还远8倍，而且冥王星的体积又非常小，它比月球还小，视面积比木星要小4900倍。所以，即便是在哈勃太空望远镜这么一个强大的观测能力下，冥王星也不过就是一个小小的圆盘，除了表面上似乎有一些大规模的斑块外，几乎看不到任何细节。此外，我们还知道冥王星有5颗卫星，还有一些稀薄的大气，表面是红色的，含有固态的甲烷、氮和一氧化碳。还有证据表明它有一个极区覆盖着冰盖，当然不是水冰，而是氮冰。对冥王星的认知，在“新视野”号抵达之前，基本上也就是这些了。冥王星期待着人类对它的造访，新视野号对冥王星的成功拜访，大大增加了人类对冥王星的了解，其中有相当多的新发现是令人惊喜的，也是意想不到的。
行星科学家对冥王星的表面是否存在着崎岖的地貌已经争论了数年。有一些科学家认为，冥王星的表面不可能存在太大的起伏，因为氮冰十分脆弱，很容易在自身重力下坍塌，因此，厚厚的一层氮冰让冥王星不可能形成任何高海拔的地貌。新视野号能不能像我们的眼睛一样，从两个不同的角度观测地形，是不是可以测量山顶等高海拔区域与低海拔地貌的“视差”或者相对运动呢？当新视野号抵达冥王星时，最初获取到的一些高清图像就表明，这颗行星表面的山脉高度可达惊人的4500米，说明冥王星表面的氮冰或许只是一层薄薄的壳。
进一步的数据显示，冥王星的地貌多样性令人惊叹。有大片的冰川、绵延几百公里的断层系统和巨型冰块碎裂产生的杂乱多山地貌，还有被消退的甲烷冰所切削出来的悬崖。在一些山上，还有甲烷构成的雪顶。另外，还发现了几个直径1.6 – 10 公里的深坑，估计是赤道平原处的氮冰升华形成的。
有一个非常重要的发现是在冥王星表面有一块巨大的冰川，当然也是氮冰冰川，它被命名为斯普特尼克平原，为了纪念人类首次太空任务的斯普特尼克号。这块平原的面积达到了80万平方公里，相当于8个江苏省那么大。“新视野”号还观测到，周围的山脉会通过冰川或者雪崩为它补充冰。
按照传统的观点，冥王星这么小的天体应该很早就冷却了，不应该有什么地质活动。但是观测证据却表明，这种观点完全错了。有两个发现证明了冥王星存在活跃的地质运动。
第一个证据是，在斯普特尼克平原上有冰在流动，而且有纹路，这说明在平原下面有热源，产生了活跃的地质活动。
第二个证据是，冥王星表面的撞击坑分布极不均匀，有40多亿年历史，饱受摧残的古老表面，也有1 – 10 亿岁的中年表面，还有几乎没有任何撞击坑的大平原，年龄不会超过3000 万年，甚至有可能年轻得多。这样大的地表年龄跨度是科学家们始料未及的，这充分证明冥王星有活跃的地质运动。但是，这些地质运动的能量来源是什么呢？这就是新视野号留给我们的谜题了。
通过分析新视野号发回的照片，冥王星又留给了我们另一个谜题。 根据可见光 - 红外成像光谱仪的探测数据，在冥王星上还发现了水冰。发现水冰这个倒不算是稀奇，像冥王星这样的冰冻星球，有水冰是很正常的，太阳系中的绝大多数冰冻星球都有水冰，可以说水是太阳系中最常见的物质之一。不过液态水是极为金贵的。但这次的发现很不寻常，因为“新视野”号发现了暴露在地表的水冰。这就很奇怪了，因为相对于氮冰、甲烷冰来说，水冰的挥发性要低得多，所以冥王星上的绝大部分地区都应该被氮冰和甲烷冰等更具挥发性的冰覆盖，水冰一般只能掩埋在其他冰层的下面，很难露在地表。而且，新视野号只在冥王星的红色区域发现了裸露的水冰，他们之间是否有一些什么样的特殊关系呢？
另一项有趣的发现是冥王星的天空是蓝色的，和地球上的蓝天居然很像。这次新视野号对冥王星的大气层有了进一步的了解。冥王星大气层也有几百千米厚，有十多个同心的雾层，这些雾层由一种很复杂的有机分子构成，这种有机分子与土卫六大气中的有机分子有本质的相似，他们被卡尔·萨根命名为索林斯，这是这些有机分子让冥王星的天空看起来是蓝色的，但在冥王星的上空中几乎没有云。
“新视野”号对冥王星的质量、体积、形状都进行了非常精确的测量，有了这些数据，行星科学家们就可以构建冥王星的内部结构模型，间接证明冥王星在地表几百千米下的温度和压强有望达到水的熔点，那里可能存在液态水的海洋。
除了以上这些较为重大的发现，新视野号还有一些有趣的发现，例如，在冥王星上的固态甲烷堆积成了一座座高度超过300米的尖塔，有规则地排列在一起，绵延几百公里。还有年轻的巨型冰火山，大约只有3 - 6亿岁。还有一定的迹象表明，冥王星上极可能存在河道网络和一个冰冻的湖泊，这意味着冥王星以前的气压要高得多，甚至比今天的火星还要高，当时液体可以在表面流动，它才能形成湖泊。
所有这些发现都让科学界震惊，矮行星的复杂程度，竟然也能和地球、火星比肩。
冥王星有5颗卫星，其中最大的一颗叫卡戎。实际上，卡戎算不算是冥王星的卫星，这个一直就有很大的争议。因为卡戎的个头与冥王星相比，实在是太大了，它的直径刚好是冥王星的一半，也就是说一个冥王星也就是八个卡戎的大小。因此，他们的共同质心是在冥王星的外部的，所以准确地说，并不是卡戎绕着冥王星转，而是他们俩手拉着手一起转圈。另外，卡戎的质量也足以让它成为一个球形。所有这些特征都符合国际天文学联合会2006年对矮行星的定义，所以，冥王星和卡戎应当是构成了一个双矮行星系统。但习惯的力量很强大，从1978年发现起，我们就一直把卡戎叫做冥王星的卫星，很难改过来了。
这次“新视野”号也对卡戎和另外四颗卫星进行了观测。人类也首次看到了卡戎的外貌，它也是一颗发红的天体。最明显的特征有两个，一个是颜色特别红的极区，还有一个就是有一条很深的大峡谷，比美国的科罗拉多大峡谷还要深5倍，峡谷的两边有大量的山脉。卡戎没有大气，表面也没有易挥发物质。不过，在卡戎的表面覆盖着特有的氨冰（氨气的氨）。通过对撞击坑的计数，科学家们推测出卡戎的表面似乎有40亿岁了，而且不同地区的年龄差异不大，这说明卡戎是一颗死气沉沉的星球，地质活动在它形成后不久就停止了。
那个特征最明显的就红色极低冰盖，根据推测，似乎是由甲烷和氮构成的，而这些气体则来自冥王星，它们从冥王星的大气层中逃逸出来落在了卡戎冰冷的两极，在那里经过紫外线的照射，变成了红色的碳氢化合物，也就是索林斯。
冥王星的另外四颗卫星都很小，小到都无法形成球。“新视野”号在它们身上也发现了一些奇怪的事情，它们的表面物质和卡戎几乎一样，但是反射率却是卡戎的两倍，这就显得很奇怪，目前还没有合理的解释。
我在这里要特别提醒大家的是，以上这么多丰富的发现，可不是像我们之前探测其他大行星那样，探测器绕着大行星一圈圈地转，逐步收集到的数据。因为冥王星的质量太小，探测器的相对飞行速度大约是14公里每秒，所以，探测器根本不可能进入冥王星的轨道，成为冥王星的卫星。所以，“新视野”号是在一次性飞掠冥王星的时候，一次性地采集所有需要的数据，然后再全部发回给地球。这就好像你坐在高铁上，呼啸着经过一个小站，你只能先记录下看到的一切，然后再慢慢分析。
现在，“新视野”号所记录下来的所有数据都已经传回了地球，但是分析工作还远没有结束，这些数据量非常庞大，还需要很多年才能消化完所有的数据，预计还会有更多有关冥王星表层结构、内核、起源、大气、还有卫星的科学发现。
“新视野”号圆满完成了探测冥王星的任务，但是它的任务并没有结束。2016年，NASA批准了为期五年的延期计划，把新视野号的工作期限延长至2021年中期，目标是探测柯伊伯带的小天体。有一个重要的日期大家需要记住---2019年1月1日，“新视野”号将近距离地掠过一颗被命名为2014 MU69的柯伊伯带小天体。这块古老的红色岩石在远离太阳的深空，冰冷地被封存了四十多亿年，保持着太阳系形成之初的原始状态。令人惊奇的是，这个小天体的直径只有30千米，却拥有自己的卫星。当新视野号飞掠过它时，全套设备将会再次开启。这很像是太阳系考古活动，让我们可以回溯到太阳系形成之初。
在“新视野”号延期服役的五年中，至少可以近距离地研究24颗小天体，同时，它还将在柯伊伯带的深处，测量宇宙环境的性质，如氦气、太阳风、以及远离太阳势力范围的带电粒子。艾伦相信，五年结束后，NASA还会进一步延长“新视野”号的探测任务，直到2035年或更久，因为“新视野”号目前状态良好，还有足够的燃料和电力供它继续运行并与地球通信。我相信“新视野”号在未来的很长一段时间内，都还会一直给我们带来各种意想不到的新发现，在这里，我要向艾伦和他的团队表达我的敬意，他们的出色工作满足了我们无止尽的好奇心。
好了，关于“新视野”号星际探测器和冥王星我们就聊到这里，让我们一起认知越狱，自我迭代，格致教育工作坊每天都在这里等着你。
讲座时间：2018年08月 30日
文字整理：曾宝俊 于 洁
录音整理：刘 惠
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