探索冥王星的六大理由

一场声势浩大的“拯救冥王星任务”运动终于有了结果，目前科学家们正在加紧“新视野”号太空探测器的研制工作。如果2006年以前不能将探测器发射升空，那么等到冥王星再次运行至合适的位置，恐怕要到23世纪了。

长期以来，天文学家对太阳系的第9大行星———冥王星知之甚少。

1992年，天文学家在美国夏威夷的莫纳克亚火山(太平洋上最高的一座死火山，高度为4183米)天文台第一次清楚地观测到了围绕冥王星运行，构成其外晕的柯伊伯带天体(以荷兰天文学家杰拉德·柯伊伯的名字命名)。此后，天文学家们陆续观测确定了600多颗柯伊伯带天体，它们的直径从50千米到1200千米不等(冥王星的直径为2400千米)。

为了进一步查明冥王星的天文学特性，美国的天文学家要求美国国家宇航局(NASA)加大对冥王星探索计划的投入，NASA也曾对此做出过积极的回应，但庞大的预算经费(将近8亿美元)使得NASA于2000年秋决定暂时将这一计划搁置一旁。

然而公众的强烈要求使得NASA不得不重新考虑这一决定。美国行星协会发动了一场声势浩大的“拯救冥王星任务”运动。该协会发动其会员与国会议员广泛接触，告知以探测冥王星的重要性和紧迫性。他们向议员们发送了1万张“支持冥王星—柯伊伯任务”明信片，甚至在他们的网站上公布出各州议员的联系方法。

最终，NASA改变了策略，他们在大学校园和研究机构中发起了一场竞赛，看谁能提出花费不高于5亿美元的冥王星探索计划，并且要在2020年以前完成它。NASA此前从未向民间征集过这类计划方案———所以评论家们认为NASA此举是为了堵住批评者的嘴。

但是就在去年11月，来自美国得克萨斯圣安东尼奥西南研究院(SRI)和约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)的一个联合小组提出的名为“新视野”的研究计划终于通过了NASA的严格评估。“新视野”计划总的预算额为4.88亿美元，其中还包括8000万美元的贮备预算。如果计划得以进行，那么“新视野”号太空探测器将于2015年夏天抵达冥王星。

如果“新视野计划”得以进行，那么NASA要求科学家们至少要完成3项工作：第一，利用平均分辨率达1千米的望远镜观测并描绘冥王星和冥卫一的表面情况(现在分辨率最高的哈勃太空望远镜的分辨率为500千米左右)。第二，测定冥王星和冥卫一表面土壤的构成情况。第三，测定冥王星大气层的组成情况和“流逸”现象发生情况。此外，NASA还希望“新视野计划”能够监测到冥王星的表面温度波动情况以及将至少一个柯伊伯带天体作为冥王星的对照天体，并对其进行与冥王星完全相同的研究，以获得对照资料。

目前，科学家们正在加紧“新视野”号太空探测器的研制工作。为了保证飞行过程的顺利以及控制预算，科学家们在“新视野”的设计中借鉴了即将于今年7月升空的一艘名为“康托”的太空探测器的设计理念，希望“康托”的飞行经历能为“新视野”提供充足的经验。“新视野”的重量预计将达到416公斤。它将携带至少4套实验设备———一台地表分析光谱仪(可以利用红外线遥感技术探测冥王星和冥卫一的地表情况)，一台无线电探测装置(用以探测冥王星和冥卫一表面的大气组成和温度变化)，一台带电粒子探测仪(用以探测冥王星和冥卫一表面逸出的粒子以及它们的运行情况)，一台分辨率达50千米的摄像机(用以对经过光谱仪筛选的地域进行更高分辨率的地形图绘制工作)。

如果一切顺利，科学家们估计“新视野”将于2006年1月发射升空。升空后，探测器将首先飞向木星，然后利用木星的引力作用“弹射”向冥王星。在飞经木星的过程中，“新视野”还将顺便对木星和它的20多个卫星进行为期4个多月的探测工作。此后，探测器便将一直飞向冥王星，并于2015年的某一天抵达那里。在从木星飞向冥王星的这段时间里，“新视野”号探测器上的绝大部分仪器将处于“冬眠”状态，以减少能量消耗和仪器故障的发生。当然，地球上的控制人员将无时无刻不密切关注“新视野”的运行情况。为了保险起见，地面控制人员将每年“唤醒”一次“新视野”，并利用50天左右的时间对它上边的所有装置进行一次检查和校准工作。

当“新视野”距离冥王星还有100万公里(大约相当于75天的飞行时间)的时候，各种机载设备就要开始工作了。在接下来的时间里，科学家们将借助各种机载设备对冥王星和冥卫一进行全方位的探测。当探测器飞过冥王星到达它的阴面时，探测器将借助于冥卫一反射过来的光线继续对冥王星阴面的地表情况进行探测。此外，地球上的控制人员将开始向冥王星发射无线电波。那些穿过冥王星大气层的无线电波被探测器上的巨型天线接收后，探测器上的仪器就会根据无线电波的折射情况推算出冥王星大气层的温度和密度。当探测器最终飞越冥王星系后，它还要利用5年时间对冥王星系附近的柯伊伯带进行一系列类似的探测。对柯伊伯带的探测数目将由当时的动力储备情况决定。

如果在2006年以前科学家们不能将探测器发射升空，那么届时太阳系各大行星的排列位置将发生变化(由它们的公转运动所致)，探测器将无法利用木星这一天然助推器的“弹射”作用飞向冥王星。那样的话，科学家们就不得不再等上至少12年，因为木星下一次的理想位置要到2018年才出现。而那个时候，冥王星将运行到距离太阳数亿公里的位置，加上冥王星独特的倾角，届时冥王星表面将有400多万平方公里的面积被冰帽覆盖，表面温度也将明显下降。科学家们担心，如果那样的话，探测器将无法完成预定的地表探测和气温监测工作，而要等到冥王星也运行到合适的位置，恐怕要到23世纪了。

探索冥王星的六点理由

究竟是什么使得天文学家对冥王星如此关注呢？专业人士分析，原因可能有以下几个方面：

第一，冥王星外围的柯伊伯带天体。已知柯伊伯带天体是远古行星构造过程的产物，它可能为人类探索太阳系外层的形成过程提供重要的线索。很多天文学家都利用计算机模拟技术模拟过冥王星柯伊伯带的形成过程，结果发现这些形成于50亿年前的天体起初的质量应该是现在的100倍，也就是说，当初的冥王星外围曾经有过体积庞大的固态物质，这些物质足以形成与天王星或海王星大小相近的行星。那么究竟是什么因素使得它们最终分崩离析了呢？它们与天王星或海王星有没有“血缘关系”呢？

第二，冥王星的卫星———冥卫一也引起科学家们的兴趣。冥卫一的直径达1200千米，接近冥王星的二分之一。因为它们的体积如此接近(在太阳系中还没有类似的情况———大多数卫星的直径都只及它们所围绕的行星的百分之几)，所以前些年有科学家提出，冥王星和冥卫一会不会是一对双子星呢？虽然近年来天文学家陆续发现了一些成对的小行星，但人类还从来没有接近过它们。

第三，天文学家们还想了解为什么冥王星和冥卫一的“外貌”差异如此之大。地球天文台和哈勃太空望远镜的观测结果表明，冥王星的表面有很高的反光性，提示冥王星上有广阔的冰帽存在。而冥卫一的表面黯淡，没有明显的标记物。此外，冥王星的表面有大气层存在，而冥卫一则没有。那么究竟是什么原因使得这两个邻居的地理环境如此不同呢？是它们的形状、构成成分，还是形成原因？

第四，冥王星的密度、形状和地表组成与海王星最大的卫星——海卫一很相似。先前的航海者2号太空探测器在飞经海王星系时发现海卫一的表面有剧烈的火山活动。那么在冥王星或者是它外围的柯伊伯带天体上是否也有类似的活动呢？现有的天文学理论认为应该没有，但当初科学家们不是也没有预料到海卫一的表面会有火山活动吗？这些现象提示，人类的天文学理论知识还相当有限，有些还可能从根本上就是错误的。

第五，冥王星表面的大气层也令人神往。现有的理论认为，冥王星表面的大气层密度比地球低将近3万倍，主要由氮气、一氧化碳和甲烷组成。1989年，冥王星运行到了它的近日点。当它转过近日点向远离太阳的方向运行时，绝大多数天文学家都认为冥王星表面的温度会因此下降，表面的气体会凝结成雪。但这仅仅是推测，科学家们还没有亲眼看到过除了地球以外的其他天体上下过雪。

第六，此外，冥王星表面大气最外层的分子可以获得足够的能量挣脱冥王星的引力作用，此种现象被称为“流逸”现象。在其他天体上，科学家们目前还没有发现类似的现象，而现有的理论认为，地球表面之所以能形成如今这种适合人类居住的地理和气候环境，就在于“流逸”使得地球表面大量的氢元素的释放。对“流逸”现象的研究也许可以帮助人类找到其他适合人类居住的星球。还有，冥王星表面的有机物(如甲烷)和星体内部蕴藏的冰也让科学家们感到兴奋。