在直接围绕太阳运行的天体中,冥王星体积排名第九,质量排名第十。冥王星是体积最大的海外天体,其质量仅次于位于离散盘中的阋神星。与其他柯伊伯带天体一样,冥王星主要由岩石和冰组成。冥王星相对较小,仅有月球质量的六分之一、月球体积的三分之一。冥王星的轨道离心率及倾角皆较高,近日点为30天文单位(44亿公里),远日点为49天文单位(74亿公里)。冥王星因此周期性进入海王星轨道内侧。海王星与冥王星因相互的轨道共振而不会碰撞。在冥王星距太阳的平均距离上光需要5.5小时到达冥王星。 [1] 

1930年克莱德·汤博发现冥王星,并将其视为第九大行星。1992年后在柯伊伯带发现的一些质量与冥王星相若的冰制天体挑战冥王星的行星地位。2005年发现的阋神星质量甚至比冥王星质量多出27%,国际天文联合会(IAU)因此在翌年正式定义行星概念。新定义将冥王星排除行星范围,将其划为矮行星(类冥天体)。

2015年7月14日,美国宇航局发射的新视野号探测器飞掠冥王星,成为人类首颗造访冥王星的探测器。

2016年3月4日,美国航天局“新视野”号探测器项目团队最新发现冥王星的顶部也覆盖着皑皑“白雪”。

冥王星的名称由来

罗马神话中,普鲁托(希腊人称冥界的首领为Hades哈迪斯)是冥界的首领。这颗行星得到这个名字是由于他离太阳太远以致于一直沉默在无尽的黑暗之中,与人们想象的冥境相似。另外,凑巧的是,冥王星(Pluto)开头的两字母也是其发现者Percival Lowell名字的首字母缩写。曾经是太阳系中离太阳最远的行星。(不过由于其特殊的椭圆形轨道无法盖住海王星的运行轨道,所以它的运行轨道会与海王星的有部分重合)。

冥王星于1930年被发现,并被视为第九大行星。后续75年内对冥王星及太阳系内其他天体的研究挑战了冥王星的行星地位。自1977年发现小行星卡戎后,人们发现了众多轨道高度离心的冰质天体,就如彗星一般。2005年发现的离散盘天体阋神星质量甚至比冥王星质量多出27%。国际天文联合会(IAU)认识到冥王星仅为众多外太阳系较大冰质天体中的一员后,于2006年正式定义行星概念。新定义将冥王星排除行星范围,将其划为矮行星(类冥天体)。一些天文学家认为冥王星仍属于行星。

冥王星已知的卫星总共有五颗:冥卫一、冥卫二、冥卫三、冥卫四、冥卫五。冥王星与冥卫一的共同质心不在任何一天体内部,因此有时被视为一双星系统。IAU并没有正式定义矮行星联星,因此冥卫一仍被定义为于冥王星的卫星。

美国新视野号探测器于2015年7月14日成为第一艘飞掠冥王星的飞船。在飞掠的过程中,新视野号对冥王星及其卫星进行了细致的观测。

冥王星的星体特征

冥王星是太阳系中第二个反差极大的天体(次于土卫八)。探索这些差异的起因是计划中的冥王星特快计划中首要目标之一。冥王星的轨道十分地反常,有时候比海王星离太阳更近(从1979年1月开始持续到1999年2月)。冥王星与海王星的共同运动比为3:2,即冥王星的公转周期刚好是海王星的1.5倍。它的轨道交角也远离于其他行星。因此尽管冥王星的轨道好像要穿越海王星的轨道,实际上并没有。所以他们永远也不会碰撞。

冥王星围绕太阳公转一个周期大约需要248年,它的椭圆形轨道位于太阳系中被称为柯伊伯带的区域。冥王星的椭圆形轨道意味着,当它处于较近位置时,距离太阳大约44亿公里,而在最远位置时,距离太阳约为73亿公里。

冥王星的表面温度知道很不清楚,但大概在35到55K(-238到-218℃)之间。

冥王星的成份还不知道,但它的密度(大约2克/立方厘米)表示:冥王星可能像海卫一一样是由70%岩石和30%冰水混合而成的。地表上光亮的部分可能覆盖着一些固体氮以及少量的固体甲烷和一氧化碳,冥王星表面的黑暗部分的组成还不知道但可能是一些基本的有机物质或是由宇宙射线引发的光化学反应。

有关冥王星的大气层的情况知道得还很少,但可能主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成。大气极其稀薄,地面压强只有少量微帕。冥王星的大气层可能只有在冥王星靠近近日点时才是气体;在其余的冥王星的年份中,大气层的气体凝华成固体。靠近近日点时一部分的大气可能散逸到宇宙中去,甚至可能被吸引到冥卫一上去。冥王星特快任务的计划人想在大气滑凝固时到达冥王星。

冥王星和海王星的不寻常的运行轨道以及相似的体积使人们感到在它们俩之间存在着某种历史性的关系。有人曾认为冥王星过去是海王星的一颗卫星,但是认为并不是这样。一个更为普遍的学说认为海卫一原本与冥王星一样,自由地运行在环绕太阳的独立轨道上,后来被海王星吸引过去了。海卫一,冥王星和冥卫一可能是一大类相似物体中还存在的成员,其他一些都被排斥进了Oort奥尔特云(Kuiper柯伊伯带外的物质)。冥卫一可能是像地球与月球一样,是冥王星与另外一个天体碰撞的产物。

2009年有科学家确定,冥王星的大气比以前认为的相对更加温暖,但对于我们来说,这颗矮行星周围的大气温度非常低,一般约零下180摄氏度。而冥王星表面温度低达约零下220摄氏度。

有趣的是,在冥王星表面有一个心形区域,被称为“冥王之心”,在2015年7月15日,美国航天局“新地平线”任务团队宣布以冥王星的发现者克莱德·威廉·汤博将其命名为“汤博区”,而在这片心形区域中,新地平线号探测器发现了冰原。 这片冰原以人类发射的第一颗人造卫星的名字“斯普特尼克”来命名。

2015年9月新视野号传回冥王星最新照:陨石坑环绕巨大冰原。

冥王星的卫星系统

冥王星有五个已知的天然卫星:1978年詹姆斯·克里斯蒂发现的冥卫一、2005年发现的冥卫二和冥卫三、2011年发现的冥卫四、2012年发现的冥卫五。冥王星的卫星轨道都为圆形(离心率小于0.006)、与冥王星赤道共面(倾角小于1°)。

冥王星的卫星与冥王星轨道平面的夹角为120°。冥王星系统非常紧凑,五颗卫星都处于稳定顺行轨道可能存在区域中最靠内的部分。冥王星-冥卫一系统的质心在冥王星外。剩下的四颗卫星都位于冥卫一轨道外。

冥王星卫星的轨道都处于或接近轨道共振。冥卫二、冥卫三、冥卫五的轨道周期比例在计入进动作用后为18:22:33。冥卫一、冥卫二、冥卫三、冥卫四、冥卫五的轨道周期之比也接近——1:3:4:5:6。

冥王星-冥卫一系统的质心在中心星体外,此类系统在太阳系内部不多。一些天文学家据此将冥王星-冥卫一系统称为双矮行星。冥王星与冥卫一相互潮汐锁定。两天体沿质心公转的周期与各自自转周期相同。2007年双子星天文台在冥卫一表面观察到氨水和水的晶体,暗示了活跃冰火山的存在。

一般认为冥王星的卫星由太阳系早期冥王星与较小天体碰撞产生的碎片聚集而成。然而冥卫四的反照度比其他卫星都低,无法用撞击说解释。

冥王星的除名内幕

不过科学家明确表态,重回行星家族是不可能的,因为冥王星根本不是行星。那么这个冥王星到底有什么特殊呢,又为什么被除名?

1、冥王星非常小:许多人认为冥王星体积非常小,像普通的小行星一样,事实上这颗矮行星直径2360公里,是月球直径的三分之二,木卫二直径的四分之三。冥王星最大的卫星冥卫一直径大约1207公里。

2、冥王星曾是海王星的“卫星”:1965年,研究人员发现一个轨道共振——冥王星和海王星之间轨道存在一个最佳引力点,这个轨道共振能够避免两颗星球过于彼此接近。

冥王星(3张)

3、冥王星是一颗冰冷星球:冥王星表面覆盖着大量冰层,其中包括冰冻氮和甲烷,但是冥王星密度整体上是冰水的两倍,这颗矮行星质量是由三分之二岩石和三分之一冰水构成,因此,冥王星精确地讲是一颗带有冰壳的岩石星球。

4、冥王星总是处于“黑暗”:冥王星运行轨道距离太阳大约48亿公里,因此许多人猜测这颗星球表面一直处于黑暗。美国科罗拉多州西南研究所“新视野号”探测器项目负责人阿兰-斯特恩(Alan Stern)说:“情况并非如此,即使在中午照射至冥王星的阳光也低于人们的预期,它可能像地球非常阴暗的天气或者黄昏落薄暮。”

5、冥王星缺少空气:上世纪80年代,研究人员发现冥王星存在大气层,主要包含氮气,就像地球大气层一样。但是冥王星的空气还包含一氧化碳和甲烷,比地球大气层更稀薄,更多地延伸至太空环境。

6、冥王星的轨道太扁:冥王星的轨道呈椭圆状,与太阳的最近距离是44.3亿公里,最远距离是73.1亿公里。这颗矮行星轨道相对于黄道(地球环绕太阳的轨道平面)的倾角为17度,此外,冥王星轨道参数与其它8颗太阳系行星完全不同。

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