冥王星，生日快乐！自1930年2月18日发现冥王星以来，围绕这颗矮行星的争论、研究和探索持续不断。《科学》杂志近日回顾了冥王星发现至今的历程，人们不仅能从中知晓天文学已经发展至何处，更会明白前面的路还有多远。
才露尖角
图1. Percival Lowell建立了之后发现冥王星的天文台，但在找到这颗星球之前就去世了。图片来源：Lowell天文台
1905年，科学家发现天王星的行为有些奇怪：它的轨道似乎受到其他引力的影响。经过大量计算，天文学家排除了海王星的“嫌疑”。幸运的是，一位波士顿富豪Percival Lowell提出了另一个假设：还有一颗遥远、神秘的行星造成了这股引力——他将其戏称为X行星。Lowell终其一生寻找太阳系中的这颗神秘天体，但直到1916年逝世，未得答案。
遇见冥王星
图2. 这些照片是相隔6天的底片，Clyde Tombaugh从中看出了冥王星的所在。箭头标记出了它每天的位置。图片来源：Lowell天文台档案
由于Lowell的遗孀和天文台之间混乱的遗产争夺战，冥王星的搜寻工作中止了10年。最终，23岁研究员Clyde Tombaugh继续了这个沉闷工作。他需要对比一组组夜晚星空的图片找出其中哪些点改变了位置。1930年2月18日，经过数月的艰苦工作，他终于发现了一处偏移：在那里，他这凡人手中握着的就是Lowell的第九个行星。
名字由来
图3. 米老鼠的朋友和冥王星同名（Pluto） 图片来源：迪士尼动画
自1930年3月宣布其存在后，Lowell天文台收到了无数起名字建议。从数百个候选中，研究团队决定选用一个11岁英国小女孩的建议——冥王星（Pluto，地狱之神），这正适合一颗远离太阳、公转周期达248年的行星。此外，前两个字母P、L恰好是寻找冥王星的第一人Percival Lowell的名字首字母。不过，几个月后，出现了另一个Pluto，不过这次不是星星，而是只狗。
身份危机
图4.柯伊伯带天体艺术图 图片来源：ASA、ESA和G. Bacon
发现冥王星之后，仅仅平静了一小段时间，直至众多科学疑问显露了出来。进一步观测发现，它比预测的小得多，轨道是奇怪的长椭圆形。科学家考虑是否将其称作“独特的小行星或者特殊的彗星状天体”更准确。接着，通过重新检查Lowell的原始计算，天文学家发现天王星的轨道异状并不需要一颗X行星解释，冥王星的发现纯粹是侥幸。但搜寻X行星的工作还在继续，天文学家现在怀疑在冥王星所在的散布着小小冰块的柯伊伯带之外有一颗巨大的气体行星。
从不孤单
图5.首次发现的冥王星卫星：冥卫一。图片来源：NASA/JHUAPL
似乎冥王星在柯伊伯带略显寂寞，不过，它并不孤单，因为有数颗卫星相伴。第一颗卫星——冥卫一（卡戎）于1978年发现，科学家从而得以计算冥王星的质量：仅有地球的0.2%，因此不可能导致天王星的轨道反常。1992之后，利用新望远镜技术，天文学家在该区域发现了数千个冰封的天体，这更加动摇了冥王星的行星称号——尽管之后发现冥王星至少是该区域内最大的。
最终降级
图6.在华盛顿西雅图，中学生抗议冥王星的新分类。图片来源：AP Photo
有关冥王星应如何分类的争论持续升温，尤其是2001年，当时美国自然历史博物馆在其关于太阳系的展览中忽略了这个冷冰的成员，一时间舆论哗然以至于著名天文学家Neil de Grasse Tyson自觉有必要站出来为该决定辩护。
最终，冥王星在2006年8月24号正式从行星的队伍中出局。剥夺称号后，其被重新划分为矮行星。国际天文联合会给行星定了几个条件：必须绕太阳运动，要足够大可以靠自身引力聚集，且在其轨道附近占主要地位。冥王星满足前两点但与第三点不符。不过，它还得了一个安慰奖：冥王星的降级带出了一个新词汇“plutoed”（降级），美国俚语协会于2006年投票收录。
一张特写
图7.冥王星上的冰丘，暗示内部有热源。图片来源：NASA
经过数年长途跋涉，NASA（美国宇航局）的“新地平线号”航天器在2015年成功与冥王星擦肩而过，为人们展示了这颗矮行星之前从展示的细节。其中一张照片在NASA的分享图片库获得了最多“赞”。利用这些新的观测结果，科学家从一片模糊的地质形态中分辨出了山脊和坑洞，拼凑起这颗遥远矮行星的点滴信息：这里有高达数千米的冰山。于是，他们推测下面可能有热源，显示其地质活动颇为活跃。
有生命吗？
图8.艺术家想象中的“新地平线号”面对着冥王星和冥卫一。图片来源：约翰斯·霍普金斯大学
通过对“新地平线号”发来的数据持续筛选分析，2016年科学家宣称，冥卫一北极点略带红色的棕色冠盖的组分为托林——有机小分子的聚合物，可作为形成生命的基本成分。生命形成与其余谜团，例如冥王星如何形成、它的卫星从何而来、柯伊伯带为何有这么多天体等，大部分仍未解决。“新地平线号”也仍在旅途中，从冥王星赶往另一个柯伊伯带的天体，有希望在2019年新年到达。届时，新数据对理解冥王星和太阳系有会有怎样的帮助？人们静候佳音。（张章编译）
更多阅读
《科学》报道原文（英文）
