冥王星

冥王星

冥王星(Pluto),是太陽系邊緣的柯伊伯帶中已知的最大天體,與太陽平均距離59億千米。1930年2月18日由克萊德·湯博根據美國天文學家洛韋爾的計算發現。直徑約為2370千米(小於月球),誤差值為上下20公里,平均密度2.0克左右/立方厘米,質量1.290×10^22千克。公轉周期約248年,自轉周期6.387天。表面溫度在-220℃以下,表面可能有一層固態氮冰及少許固態甲烷和微薄的大氣。冥王星曾經是太陽系九大行星之一,在2006年8月24日國際天文學聯合大會上,以絕對多數通過決議5A-行星的定義,決議6A-冥王星級天體的定義冥王星從此被視為是太陽系的“矮行星”,編號為134340。2015年7月14日,經過9年多的長途跋涉,新視野號探測器飛掠冥王星,成為人類首顆造訪冥王星的探測器,並於9月17日傳回冥王星近景圖,彌補了冥王星近景圖像的空白。

基本信息

概況

冥王星冥王星
冥王星是太陽系中最後一個較大的行星,2006年以前與其他的八大行星並稱九大行星。冥王星被人發現的時間是1930年。其英文名稱Pluto是冥界之神的意思。

根據2006年08月24日國際天文學聯合會大會的決議:冥王星被視為是太陽系的“矮行星”,不再被視為大行星。太陽系中有七顆衛星比冥王星大(月球、木衛一木衛二木衛三木衛四土衛六海衛一)。冥王星是唯一一顆還沒有太空飛行器訪問過的行星。甚至連哈勃太空望遠鏡也只能觀察到它表面上的大致容貌。

冥王星是太陽系中第二個反差極大的天體(次於土衛八)。冥王星的軌道十分地反常,有時候比海王星離太陽更近(從1979年1月開始持續到1999年2月)。

冥王星與海王星的共同運動比為3:2,即冥王星的公轉周期剛好是海王星的1.5倍。它的軌道交角也遠離於其他行星。就像天王星那樣,冥王星的赤道面與軌道面幾乎成直角。

冥王星地表上光亮的部分可能覆蓋著一些固體以及少量的固體甲烷一氧化碳。冥王星的大氣層主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷組成。大氣極其稀薄,地面壓強只有少量微帕。

冥王星可以被非專業望遠鏡觀察到,但是這是不容易的。Mike Harvey的行星天象圖可以顯示最近冥王星在天空中的方位(以及其他行星),但是還得靠更為細緻的天象圖以及幾個月的仔細觀察才能真正地找到冥王星

發現

發現歷史

人類獲得冥王星首張高清照片人類獲得冥王星首張高清照片
冥王星是最晚發現的一顆行星。冥王星的亮度很弱,只有15等,即使在大望遠鏡拍攝的照片上,它和普通的恆星也沒有什麼差別,要想在幾十萬顆星星中找到它,真好比是大海撈針。在尋找冥王星的工作中,天文愛好者出身的美國天文學家洛韋爾詳細計算了這顆未知行星的位置,用望遠鏡仔細尋找,付出了十幾年的心血。直到1916年11月16日,他突然去世。

1925年,洛韋爾的兄弟捐獻了一架口徑32.5厘米的大視場照相望遠鏡,性能非常好,為繼續搜尋新行星提供了優越的條件。1929年,洛韋爾天文台台長邀請美國天文學家克萊德·湯博(ClydeWilliamTombaugh)加入未知行星的搜尋行列。他們一個一個天區地搜尋,拍攝了大量底片,並對每張底片進行細心地檢查,工作艱苦、乏味。

1930年1月21日,克萊德·湯博終於在雙子星座的底片中發現了這顆新行星,後來命名為普魯托(Pluto),意思是羅馬神話中的冥界之王,並且被歸類為九大行星之一。歷經76年後,在2006年降級為矮行星,為叄顆已被認可的矮行星之一,並且被賦予編號小行星134340。

此外,冥王星也是第一個被發現的克伯帶星體。

命名由來

冥王星衛星群冥王星衛星群
希臘神話中,冥王星(希臘文:哈得斯Hades)是地底世界(冥界)之神。由於冥王星在遠離太陽59億千米的寒冷陰暗的太空中蹣跚前行,這情形和羅馬神話中住在陰森森的地下宮殿里的冥王普魯托非常相似。因此,人們稱其為普魯托(Pluto),在天文學中是普魯托英文名字前兩個字母PL,又是對冥王星發現有推動之功的美國天文學家洛韋爾(PercivalLowell)姓名的縮寫

在該星體被發現之後,日本人野尻抱影於1930年以意譯建議命名“冥王星”,東亞多個使用漢字的國家大抵也以冥王星來命名。日本於1930年、東京天文台當初使用“プルートー”(“Pluto”的音譯),至1943年採納漢字名稱“冥王星”。中國於1933年採用“冥王星”。

外觀

冥王星近景冥王星近景
冥王星距離太陽十分遙遠,最清晰的照片是由哈勃望遠鏡所拍攝的,但僅能顯示冥王星表面的明暗程度,無法了解確切的地貌。冥王星的直徑為2320公里,2007年準確程度已經達到1%。

冥王星的大小甚至比地球衛星月球還要小,但是比克伯帶星體賽德娜(Sedna)以及夸歐爾(Quaoar)還要大一些。

2015年9月17日(攝於2015年9月14日),NASA發布“新視野”拍攝的冥王星近景圖,圖中地表凹坑、冰川等清晰可見。

軌道

冥王星冥王星

冥王星在發現之初曾被認為是一顆位於海王星軌道外的行星,但後來的事實證明並非完全如此。譬如,在1979年1月21日~1999年3月14日這段時間,冥王星就比海王星更靠近太陽。這是由於冥王星軌道的偏心率、軌道面對黃道面的傾角都比其它行星大。冥王星在近日點附近時比海王星離太陽還近,這時海王星成了離太陽最遠的行星。

每隔一段時間,冥王星和海王星會彼此接近,在黃道投影圖上兩顆行星的軌道交叉。但不必擔心它們會碰撞,因為它們的軌道平面並不重合,即使在交叉點附近,它們之間的距離仍然是很大的。它們會像運行於立體交叉公路上的車輛一樣,各自飛馳而過。

衛星

卡龍

冥王星冥王星

Charon ( “KAIR en”)是冥王星唯一一顆已知的衛星:

公轉軌道:離冥王星19,640千米

衛星直徑: 1172千米

質量:1.90e21kg

Charon(卡戎或查農--譯註)是以神話中的人物命名的,他專門擺渡死者通過River Styx冥河來到冥界。冥衛一是在1978年被Jim Christy發現的。

尼克斯和許德拉

2005年5月哈勃太空望遠鏡發現S/2005P1及S/2005P2兩顆冥王星的新衛星,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)。

P4

2011年7月哈勃望遠鏡發現了第四顆衛星,臨時命名為P4(S/2011(134340)1),為冥王星最小的衛星,直徑大約在13公里到34公里之間。

行星之爭

初定位行星

冥王星剛被發現之時,它的體積被認為有地球的數倍之大。很快,冥王星也作為太陽系九大行星被寫入教科書。1930年美國天文學家湯博發現冥王星,當時錯估了冥王星的質量,以為冥王星比地球還大,所以命名為大行星。然而,經過近30年的進一步觀測,發現它的直徑只有2300公里,比月球還要小,等到冥王星的大小被確認,“冥王星是大行星”早已被寫入教科書,以後也就將錯就錯了。冥王星是目前太陽系中最遠的行星,其軌道最扁,以致發現冥王星離太陽比海王星還近。從發現它到現在,人們只看到它在軌道上走了不到1/4圈,因此過去對其知之甚少。冥王星的質量遠比其他行星小,甚至在衛星世界中它也只能排在第七、第八位左右。

非行星論證

漫畫作品漫畫作品
進入21世紀,天文望遠鏡技術的改進,使人們能夠進一步對海王星外天體(trans-Neptunian objects)有更深了解。2002年,被命名為50000 Quaoar(夸歐爾)的小行星被發現,這個新發現的小行星的直徑(1280公里)要長於冥王星的直徑的一半。2004年,被命名為90377 Sedna(塞德娜)的小行星的最大直徑也達到了1800公里,而冥王星的直徑也只不過2320公里。

2005年7月9日,又一顆新發現的的海王星外天體被宣布正式命名為厄里斯(Eris)。根據厄里斯的亮度和反照率推斷,它要比冥王星略大。這是1846年發現海王星之後太陽系中所發現的最大天體。儘管當初並沒有官方的共識,它的發現者和眾多媒體起初都將之稱為“第十大行星”。也有天文學家認為厄里斯的發現為重新考慮冥王星的行星地位提供了有力佐證。就連冥王星的顯著特徵——它的衛星和大氣,也並不是獨一無二的,海王星外天體帶中的一些小行星也有自己的衛星。而且厄里斯的天體光譜分析也顯示它和冥王星有著相似的地表,此外厄里斯也有一個較大的衛星戴絲諾米婭(Dysnomia)。

開除“星籍”

根據國際天文學聯合會2006年8月24日通過的決議,被稱為行星(planet)的天體要符合三個主要條件。

1、該天體須位於圍繞太陽的軌道之上

2、該天體須有足夠大的質量來克服固體應力以達到流體靜力平衡(hydrostatic equilibrium)的形狀(近於球形)

3、該天體須有足夠的引力清空其軌道附近區域的天體

而冥王星則不符合上述第三條行星標準。國際天文學聯合會進一步決議通過冥王星應該歸入矮行星(dwarf planet)之列,而且可以作為尚未命名的一類海王星外天體的原形。

探索研究

“哈勃”於2006年所拍攝的冥王星及其三顆衛星的照片。“哈勃”於2006年所拍攝的冥王星及其三顆衛星的照片。

2006年1月17日美國國家航空暨太空總署發射無人探測船“新地平線號”,2015年到達冥王星進行觀測。對冥王星及柯伊伯帶進行探索任務。

2010年2月4日,美國航天局公布了哈勃太空望遠鏡2002年到2003年間拍攝的部分冥王星圖像。天文學家對這批圖像進行分析後認為,冥王星正逐漸變紅。 

2010年2月5日,據美國國家地理網站報導,由美國宇航局“哈勃”太空望遠鏡所拍攝的一批冥王星照片被公開。美國西南研究院科學家根據對照片進行研究發現,冥王星表面正隨著季節的變化發生著急速的變化。照片顯示,冥王星與通常想像的不一樣,它更像是一個動態天體。

據科學家介紹,在最新照片中,冥王星的橙色和灰色應該是表面甲烷被陽光破壞後的結果,從而留下了富含碳元素的殘留物。然而,“哈勃”太空望遠鏡的照片仍然沒有細緻到足以辨認出冥王星表面的特徵。科學家們認為,在冥王星表面黑暗區和明亮區存在驚人的差異,這表明冥王星表面的地形具有高度多樣化的特徵。

2011年12月,美國宇航局西南研究所和內布拉斯加衛斯理公會大學的研究人員在美國宇航局哈勃空間望遠鏡搭載的宇宙起源光譜儀獲取的最新高靈敏數據中發現冥王星表面存在紫外波段的強吸收特徵,科學家們據此認為冥王星表面似乎存在複雜的碳氫化合物或/和腈分子物質。這種化學物質是可以通過陽光或宇宙射線和冥王星表面的冰蓋物質,如甲烷,一氧化碳和氮相互作用而產生的。

2015年4月16日,美國國家航空航天局的“新視野”號探測器(NewHorizons)在太陽系航行9年後,剛傳送回首個冥王星(Pluto)彩色照片。照片顯示兩個橙色的圓形,它們代表的是冥王星以及它的衛星卡戎(Charon)。期間,“新視野”將已飛行30億英里。

2015年7月14日,美國宇航局的新地平線號探測器飛越冥王星,測得冥王星直徑約2370km,其衛星卡戎直徑約1208km。通過這次探測得知冥王星比之前預想的稍大一些,這也標誌著人類首次冥王星飛掠探測任務成功。

大小爭議

冥王星屬於柯伊伯帶,柯伊伯帶含有在海王星軌道之外圍繞太陽運行的1000多個已知天體,其中大多數都比冥王星小。2005年,天文學家發現了冥王星最大的對手:厄里斯,他們聲稱厄里斯的大小絕對超過了冥王星。然而在2010年,厄里斯在移動到一個遙遠恆星前方時露出了馬腳——這一掩星現象持續的時間揭示,厄里斯的直徑只有2326千米,可能要小於冥王星,後者的直徑在2300千米到2400千米之間。不確定性的存在是因為,與厄里斯不同,冥王星的大氣混淆了觀測數據。

天文學家發現,對冥王星大氣層中的甲烷氣體的分析表明,冥王星的直徑約為2368千米,因此它比厄里斯大,從而成為了柯伊伯帶中的冠軍。天文學家將把研究報告發表在《伊卡洛斯》雜誌上。

研究事件

冥王星的表面有冰山、平原等多樣化的地形冥王星的表面有冰山、平原等多樣化的地形
2015年4月29日公布的最新影像顯示,美國國家航空暨太空總署的“新地平線”號宇宙飛船捕捉到有史以來最佳的冥王星影像,照片可以觀察到星球表面特徵,其中包括疑似極區冰帽。

2015年7月14日,美國宇航局的新地平線號探測器飛越冥王星,測得冥王星直徑約2370km,其衛星卡戎直徑約1208km。通過這次探測得知冥王星比之前預想的稍大一些。

2016年根據對之前“新視野”號傳回照片的分析,研究人員日前發現,在冥王星一塊被非正式命名為“克蘇魯”的深色區域中,有一條長約420公里的山脈,山頂被“有著異星情調的冰雪”覆蓋。 科學家認為,這些冰雪的主要成分是冥王星大氣中的甲烷,冷凝後降到山頂上。“新視野”號項目團隊科學家約翰·斯坦斯伯里在一份聲明中說,這種物質只覆蓋在山峰頂部,這意味著甲烷就像地球大氣中的水那樣,會在高緯度凝結成“冰雪”。

冥王星及其衛星系統最重要的十項科學發現
冥王星和其衛星“卡戎”冥王星和其衛星“卡戎”
1、冥王星及其衛星系統的複雜性大大超出了天文學家之前的預測。

2、冥王星地表活動的劇烈程度,以及某些地區的地質構成年代之新,令科學家震驚。

3、冥王星的大氣結構比預想的更低更朦朧,其逃逸比率和之前預測的模型都不一樣。

4、卡戎赤道地區存在明顯外延地質結構,顯示在遠古時期,這裡有可能存在過冰海洋。新視野號傳回的其他證據顯示今天的冥王星地表之下有可能存在內部海洋。

5、冥王星的衛星中,能夠由隕石坑確定年齡的那些均是同時誕生的,這驗證了科學家的一個構想:這些衛星是在遠古時期由冥王星和另一顆柯伊伯帶天體發生的一次猛烈撞擊中形成的。

6、卡戎擁有一個陰暗紅色的北極,這在太陽系其他已知天體中從未出現,科學家猜測這是從冥王星逃逸的大氣物質重新聚集在卡戎地表形成的。

7、“冥王星之心”所在的史波尼克平原由氮冰強烈對流形成,寬達1000公里,這也是太陽系中已知最大的冰川結構。

8、“新視野”號證據顯示,冥王星的大氣存在巨大的壓力差,這意味著在冥王星表面可能曾有過液體揮發現象,目前我們只在地球、火星和土衛六“泰坦”幾顆太陽系星球上觀測到這個現象。

9、“新視野”號的拜訪大大豐富了科學家們關於冥王星其它幾顆小衛星的認識。

10、冥王星的大氣是藍色的。

“難以置信,僅僅在一年之前,我們對冥王星系統的認識竟是如此之少,”“新視野”號任務科學家赫·韋弗介紹說,“然而今天,我們認識到冥王星竟然是如此的特別,它推翻了我們之前的種種構想。更讓人激動的是,它還在持續不斷給我們帶來驚喜的發現。”

太陽系內五大矮行星

2005年發現的鬩神星,是質量最大的矮行星,比冥王星還要大27%,也正是由於它的原因才使得行星的定義重新修訂,“冥王星”被排除出行星之列。按照新的定義,太陽系內總共有八大行星和五大矮行星。
冥王星 | 穀神星 | 鬩神星 | 妊神星 | 鳥神星

太陽系

行星水星金星地球火星木星土星天王星海王星
矮行星穀神星冥王星妊神星鳥神星鬩神星
衛星月球火星的衛星;小行星衛星木星的衛星;土星的衛星
天王星的衛星;海王星的衛星;冥王星的衛星;鬩衛一
太陽系小天體(小行星祝融型小行星;阿波希利型小行星;近地小行星;主帶小行星
半人馬小行星;海王星外天體
太陽系小天體(彗星掠日彗星周期彗星;無周期彗星
太陽系小天體(流星體流星雨流星隕石黃道光;黃道塵

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條