冥王星（太阳系矮行星）
2023-06-18 21:48:57未知 作者:无限魅力物联网
冥王星（Pluto），是太阳系边缘的柯伊伯带中已知的最大天体，与太阳平均距离59亿千米。1930年2月18日由克莱德·汤博根据美国天文学家洛韦尔的计算发现。直径约为2370千米（小于月球），误差值为上下20公里，平均密度2.0克左右/立方厘米，质量1.290×10^22千克。公转周期约248年，自转周期6.387天。表面温度在-220℃以下，表面可能有一层固态氮冰及少许固态甲烷和微薄的大气。冥王星曾经是太阳系九大行星之一，在2006年8月24日国际天文学联合大会上，以绝对多数通过决议5A-行星的定义，决议6A-冥王星级天体的定义冥王星从此被视为是太阳系的“矮行星”，编号为134340。2015年7月14日，经过9年多的长途跋涉，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，并于9月17日传回冥王星近景图，弥补了冥王星近景图像的空白。
中文名冥王星
Pluto
134340号小行星；冥神星
矮行星
克莱德·威廉·汤博
平均密度
2.03±0.06g/cm³
2344
1.229km/s
14.53
6日9小时17分36秒
39.482天文单位
0.2488
247.68年(90465天)
7.057×10⁹km³
-229℃
5
49.305天文单位(73.760亿千米)
29.658天文单位(44.368亿千米)
甲烷、氮气、一氧化碳
概况
冥王星冥王星是太阳系中最后一个较大的行星，2006年以前与其他的八大行星并称九大行星。冥王星被人发现的时间是1930年。其英文名称Pluto是冥界之神的意思。
根据2006年08月24日国际天文学联合会大会的决议：冥王星被视为是太阳系的“矮行星”，不再被视为大行星。太阳系中有七颗卫星比冥王星大（月球、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、土卫六和海卫一）。冥王星是唯一一颗还没有太空飞行器访问过的行星。甚至连哈勃太空望远镜也只能观察到它表面上的大致容貌。
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）。[1]
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。就像天王星那样，冥王星的赤道面与轨道面几乎成直角。
冥王星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。冥王星的大气层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。
冥王星可以被非专业望远镜观察到，但是这是不容易的。Mike Harvey的行星天象图可以显示最近冥王星在天空中的方位（以及其他行星），但是还得靠更为细致的天象图以及几个月的仔细观察才能真正地找到冥王星。
发现
发现历史
冥王星是最晚发现的一颗行星。冥王星的亮度很弱，只有15等，即使在大望远镜拍摄的照片上，它和普通的恒星也没有什么差别，要想在几十万颗星星中找到它，真好比是大海捞针。在寻找冥王星的工作中，天文爱好者出身的美国天文学家洛韦尔详细计算了这颗未知行星的位置，用望远镜仔细寻找，付出了十几年的心血。直到1916年11月16日，他突然去世。
1925年，洛韦尔的兄弟捐献了一架口径32.5厘米的大视场照相望远镜，性能非常好，为继续搜寻新行星提供了优越的条件。1929年，洛韦尔天文台台长邀请美国天文学家克莱德·汤博(Clyde William Tombaugh)加入未知行星的搜索行列。他们一个一个天区地搜索，拍摄了大量底片，并对每张底片进行细心地检查，工作艰苦、乏味。
1930年1月21日，克莱德·汤博终于在双子星座的底片中发现了这颗新行星，后来命名为普鲁托(Pluto)，意思是罗马神话中的冥界之王，并且被归类为九大行星之一。历经76年后，在2006年降级为矮行星，为叁颗已被认可的矮行星之一，并且被赋予编号小行星134340。
此外，冥王星也是第一个被发现的克伯带星体。
命名由来
在希腊神话中，冥王星(希腊文：哈得斯Hades)是地底世界(冥界)之神。由于冥王星在远离太阳59亿千米的寒冷阴暗的太空中蹒跚前行，这情形和罗马神话中住在阴森森的地下宫殿里的冥王普鲁托非常相似。因此，人们称其为普鲁托（Pluto），在天文学中是普鲁托英文名字前两个字母PL，又是对冥王星发现有推动之功的美国天文学家洛韦尔（Percival Lowell）姓名的缩写。
在该星体被发现之后，日本人野尻抱影于1930年以意译建议命名“冥王星”，东亚多个使用汉字的国家大抵也以冥王星来命名。日本于1930年、东京天文台当初使用“プルートー”（“Pluto”的音译），至1943年采纳汉字名称“冥王星”。 中国于1933年采用“冥王星”。
外观
冥王星近景根据美国宇航局最新消息，NASA新视野号探测器传回信号确经从冥王星附近飞过，从而实现了人类历史上首次对这颗曾经的“第九大行星”的探测。[2]冥王星距离太阳十分遥远，最清晰的照片是由哈勃望远镜所拍摄的，但仅能显示冥王星表面的明暗程度，无法了解确切的地貌。冥王星的直径为2320公里，2007年准确程度已经达到1%。
冥王星的大小甚至比地球的卫星月球还要小，但是比克伯带星体赛德娜(Sedna)以及夸欧尔(Quaoar)还要大一些。
2015年9月17日（摄于2015年9月14日），NASA发布“新视野”拍摄的冥王星近景图，图中地表凹坑、冰川等清晰可见。
轨道
冥王星冥王星在发现之初曾被认为是一颗位于海王星轨道外的行星，但后来的事实证明并非完全如此。譬如，在1979年1月21日～1999年3月14日这段时间，冥王星就比海王星更靠近太阳。这是由于冥王星轨道的偏心率、轨道面对黄道面的倾角都比其它行星大。冥王星在近日点附近时比海王星离太阳还近，这时海王星成了离太阳最远的行星。
每隔一段时间，冥王星和海王星会彼此接近，在黄道投影图上两颗行星的轨道交叉。但不必担心它们会碰撞，因为它们的轨道平面并不重合，即使在交叉点附近，它们之间的距离仍然是很大的。它们会像运行于立体交叉公路上的车辆一样，各自飞驰而过。
自转
冥王星的自转周期，即它的一天，等于6.387地球日。 像天王星一样，冥王星在轨道平面的侧着旋转，转轴倾角120度，因此季节性变化非常大。到了至日（夏至和冬至），它的四分之一表面处于极昼之下，而另一四分之一处于极夜之中。这种不寻常的自转方向的原因已经引起争论。亚利桑那大学的研究表明，这可能由于天体会自转始终的以最大程度地减少能量的方式调整自转方向。这可能意味着天体会改变自转方向，以在赤道附近放置多余的质量，而缺乏质量的区域会趋向两极。这被称为极移。 根据亚利桑那大学发表的一篇论文，这可能是由于矮行星阴影区域积聚的大量冻结的氮冰所致。这些质量会导致天体改变自转方向，从而导致其异常的120°转轴倾角。由于冥王星距离太阳很远，赤道温度可能降至-240°C（33.1 K），导致氮气冻结成氮冰，就像水会在地球上结冰一样。在南极冰盖增大数倍的情况下，地球上也会观察到与冥王星的相同影响。
卫星
卡龙
Charon(“KAIR en”)是冥王星唯一一颗已知的卫星：
公转轨道：离冥王星19,640千米
卫星直径：1172千米
质量：1.90e21kg
Charon（卡戎或查农--译注）是以神话中的人物命名的，他专门摆渡死者通过River Styx冥河来到冥界。冥卫一是在1978年被Jim Christy发现的。
尼克斯和许德拉
2005年5月哈勃太空望远镜发现S/2005 P1及S/2005 P2两颗冥王星的新卫星，并于翌年6月底的国际天文学合会会议上命名为Nix（尼克斯）与Hydra（许德拉）。
P4
2011年7月哈勃望远镜发现了第四颗卫星，临时命名为P4(S/2011(134340)1)，为冥王星最小的卫星，直径大约在13公里到34公里之间。
地质
表面
MVIC相机拍摄的冥王星高分辨率增强色照片
冥王星表面的平原由98％以上的氮冰、微量的甲烷和一氧化碳组成。 氮和一氧化碳在冥王星的背对冥卫一的表面上最丰富，位置在经度180°心形汤博地区（Tombaugh Regio）的西瓣斯普特尼克平原（Sputnik Planitia），而甲烷在其东部经度300°附近最丰富。 山脉则是由水冰构成的。 冥王星的表面变化很大，亮度和颜色都有很大差异。 [80] 冥王星是太阳系中反差最大的天体之一，与土卫八一样具有强烈的反差。 [81] 颜色从炭黑色到深橙色和白色不等。 [82] 冥王星的颜色与木卫一的颜色更相似，橙色比火星稍多，红色比火星少。 [83] 著名的地理特征包括汤博区域或心形区域（背对冥卫一的一个较大明亮区域），克苏鲁斑（Cthulhu Macula） 或鲸形区域（在后随半球的一个较大的黑暗区域），以及“黄铜指环”（Brass Knuckles，前导半球上的一系列赤道暗区）。
冥王星表面发现水冰的地区（蓝色区域）
斯普特尼克平原是心形区域的西瓣，一个1000千米宽覆盖氮冰和一氧化碳冰的盆地，分布着多角形对流单体，对流单体携着水冰壳和升华坑的漂浮块向其边缘移动，有明显的冰川流入和流出盆地的迹象。斯普特尼克平原没有新视野号可见的撞击坑，表明它的年龄不到1000万年。最新研究表明，该表面的年龄为18万年左右。新视野科学团队将初步发现总结为：“冥王星显示出令人惊讶的多种多样的地质地貌，包括由冰川学、地表-大气相互作用，以及撞击，构造，可能的冰火山和质量损失过程产生的地貌。” 在斯普特尼克平原的西部地区，由平原中心向周围山脉方向吹的风形成了横向沙丘。沙丘的波长在0.4-1千米范围内，很可能由200-300微米大小的甲烷颗粒组成。
内部结构
新视野号飞掠之前对冥王星内部结构的预测模型
冥王星的密度为1.860±0.013 g/cm3。由于放射性元素的衰变最终将加热冰物质，使岩石从冰中分离出来，因此科学家认为冥王星的内部结构与众不同，岩石物质沉降到被水冰幔包围的致密核心中。新视野号之前对核心的直径估计为1700千米，占冥王星直径的70％。 这种加热有可能持续进行，在地幔边界处形成100至180千米厚的液态水地下海洋。 2016年9月，布朗大学的科学家模拟了据认为形成了斯普特尼克平原的撞击，并表明这可能是碰撞后液态水从下方上升的结果，这意味着存在至少100千米深的地下海洋。冥王星没有磁场。 2020年6月，天文学家报告了冥王星首次形成时可能存在内部海洋的证据。
行星之争
初定位行星
冥王星刚被发现之时，它的体积被认为有地球的数倍之大。很快，冥王星也作为太阳系第九大行星被写入教科书。1930年美国天文学家汤博发现冥王星，当时错估了冥王星的质量，以为冥王星比地球还大，所以命名为大行星。然而，经过近30年的进一步观测，发现它的直径只有2300公里，比月球还要小，等到冥王星的大小被确认，“冥王星是大行星”早已被写入教科书，以后也就将错就错了。冥王星是目前太阳系中最远的行星，其轨道最扁，以致发现冥王星离太阳比海王星还近。
从发现它到现在，人们只看到它在轨道上走了不到1／4圈，因此过去对其知之甚少。冥王星的质量远比其他行星小，甚至在卫星世界中它也只能排在第七、第八位左右。
非行星论证
进入21世纪，天文望远镜技术的改进，使人们能够进一步对海王星外天体（trans-Neptunian objects）有更深了解。2002年，被命名为50000 Quaoar（夸欧尔）的小行星被发现，这个新发现的小行星的直径（1280公里）要长于冥王星的直径的一半。2004年，被命名为90377 Sedna（塞德娜）的小行星的最大直径也达到了1800公里，而冥王星的直径也只不过2320公里。
2005年7月9日，又一颗新发现的的海王星外天体被宣布正式命名为厄里斯（Eris）。根据厄里斯的亮度和反照率推断，它要比冥王星略大。这是1846年发现海王星之后太阳系中所发现的最大天体。尽管当初并没有官方的共识，它的发现者和众多媒体起初都将之称为“第十大行星”。也有天文学家认为厄里斯的发现为重新考虑冥王星的行星地位提供了有力佐证。就连冥王星的显著特征——它的卫星和大气，也并不是独一无二的，海王星外天体带中的一些小行星也有自己的卫星。而且厄里斯的天体光谱分析也显示它和冥王星有着相似的地表，此外厄里斯也有一个较大的卫星戴丝诺米娅(Dysnomia)。
开除冥王星行星“星籍”
根据国际天文学联合会2006年8月24日通过的决议，被称为行星（planet）的天体要符合三个主要条件。
1、该天体须位于围绕太阳的轨道之上
2、该天体须有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡（hydrostatic equilibrium）的形状（近于球形）
3、该天体须有足够的引力清空其轨道附近区域的天体
而冥王星则不符合上述第三条行星标准。国际天文学联合会进一步决议通过冥王星应该归入矮行星（dwarf planet）之列，而且可以作为尚未命名的一类海王星外天体的原形。
观测与探测
冥王星与地球的距离过于遥远，使其难以被深入研究和探索。 2015年7月14日，NASA的新视野号太空探测器飞越了冥王星系统，提供了许多信息。
观测
计算机生成的图像的旋转与基于观察的哈伯太空望远镜2002-2003年
冥王星的视星等平均为15.1，在近日点增亮至13.65。要想看到它，需要大约30厘米（12英寸）口径的望远镜。 冥王星看起来像星星，即使在大型望远镜中也看不到圆盘，它的角直径只有0.11秒。冥王星最早的地图是1980年代后期制作的，在冥卫一对其近距离掩食期间，通过对冥王星-冥卫一系统的总体平均亮度的变化进行观测。例如，掩盖冥王星上表面的亮区比掩盖暗区的总亮度变化更大。大量观察结果数据交由计算机处理，创建亮度地图。这种方法也可以跟踪亮度随时间的变化。 更好的地图是由哈勃太空望远镜（HST）拍摄的图像生成的，有更高的分辨率并且显示更多细节，亮度变化精确到数百千米范围，包括极地地区和大的亮区。 这些地图是通过复杂的计算机处理生成的，通过哈勃太空望远镜提供的像素点找到了最合适的投影。 直到2015年7月新视野号飞越冥王星系统之前，这些地图仍然是冥王星最详细的地图，因为哈勃太空望远镜上用于拍摄这些照片的两个镜头已不再使用。
探测
新视野号飞船于2015年7月对冥王星进行了飞掠观测，这是首次也是仅有的一次直接探索冥王星的尝试。新视野号于2006年发射，2006年9月下旬，在对其搭载的远程侦察成像仪进行测试时，拍摄了冥王星的第一张遥远图像。 [144] 这些图像是从约42亿千米的距离拍摄的，证实了该航天器能够追踪远距离目标的能力，这对于向冥王星和其他柯伊伯带天体的航行至关重要。 2007年初，飞船通过木星的引力弹弓效应进行加速。
冥王星冰质的山脉和平坦的冰原的全景，可以看见薄雾层
在经过3462天的飞越太阳系的旅行之后，新视野号于2015年7月14日完成对冥王星近距离的飞掠。对冥王星的科学观测始于飞掠之前五个月，并且在飞掠之后持续了至少一个月。使用包括成像仪器和无线电测量工具在内的遥感组件包进行了观察，也开展了光谱分析及其他实验。 新视野号的科学目标是测量冥王星及冥卫一的全球地质和形态，绘制其表面组成，分析冥王星的中性大气及其逃逸速率。在2016年10月25日，美国东部时间下午05:48，地面从新视野号收到了冥王星系统的最后数据（总共500亿比特即6.25 GB数据）。
自新视野号飞掠冥王星以后，科学家一直倡导执行一次新的轨道探测任务，发射新的轨道探测器到冥王星以实现新的科学目标。其中包括以每像素9.1米的精度绘制表面，观测冥王星的小卫星，观察冥王星自转轴如何变化，以及绘制因轴向倾斜而长期处于黑暗的区域的地形图。最后一个目标可以使用激光脉冲实现，生成冥王星的完整地形图。新视野号首席研究员艾伦·斯特恩（Alan Stern）提倡研制一种类似卡西尼号的轨道探测器，该轨道器2030年左右发射（发现冥王星100周年），到达冥王星系统后根据需要使用冥卫一的引力来调整其轨道以实现科学目标。 在完成所有冥王星探测的科学目标之后，轨道探测器可以利用冥卫一的引力离开冥王星系统，并研究更多的柯伊伯带天体。由美国国家航空航天局创新先进概念（NIAC）计划资助的一项概念研究，该项目基于普林斯顿场反转结构的聚变反应堆，包括冥王星轨道探测器和着陆器。
探索研究
2006年1月17日美国国家航空暨太空总署发射无人探测船“新地平线号”，2015年到达冥王星进行观测。对冥王星及柯伊伯带进行探索任务。
2010年2月4日，美国航天局公布了哈勃太空望远镜2002年到2003年间拍摄的部分冥王星图像。天文学家对这批图像进行分析后认为，冥王星正逐渐变红。
2010年2月5日，据美国国家地理网站报道，由美国宇航局“哈勃”太空望远镜所拍摄的一批冥王星照片被公开。美国西南研究院科学家根据对照片进行研究发现，冥王星表面正随着季节的变化发生着急速的变化。照片显示，冥王星与通常想象的不一样，它更像是一个动态天体。
据科学家介绍，在最新照片中，冥王星的橙色和灰色应该是表面甲烷被阳光破坏后的结果，从而留下了富含碳元素的残留物。然而，“哈勃”太空望远镜的照片仍然没有细致到足以辨认出冥王星表面的特征。科学家们认为，在冥王星表面黑暗区和明亮区存在惊人的差异，这表明冥王星表面的地形具有高度多样化的特征。
2011年12月，美国宇航局西南研究所和内布拉斯加卫斯理公会大学的研究人员在美国宇航局哈勃空间望远镜搭载的宇宙起源光谱仪获取的最新高灵敏数据中发现冥王星表面存在紫外波段的强吸收特征，科学家们据此认为冥王星表面似乎存在复杂的碳氢化合物或/和腈分子物质。这种化学物质是可以通过阳光或宇宙射线和冥王星表面的冰盖物质，如甲烷，一氧化碳和氮相互作用而产生的。
2015年4月16日，美国国家航空航天局的“新视野”号探测器（New Horizons）在太阳系航行9年后，刚发送回首个冥王星（Pluto）彩色照片。照片显示两个橙色的圆形，它们代表的是冥王星以及它的卫星卡戎（Charon）。期间，“新视野”将已飞行30亿英里。
2015年7月14日，美国宇航局的新地平线号探测器飞越冥王星，测得冥王星直径约2370km，其卫星卡戎直径约1208km。通过这次探测得知冥王星比之前预想的稍大一些，这也标志着人类首次冥王星飞掠探测任务成功。
大小争议
冥王星属于柯伊伯带，柯伊伯带含有在海王星轨道之外围绕太阳运行的1000多个已知天体，其中大多数都比冥王星小。2005年，天文学家发现了冥王星最大的对手：厄里斯，他们声称厄里斯的大小绝对超过了冥王星。然而在2010年，厄里斯在移动到一个遥远恒星前方时露出了马脚——这一掩星现象持续的时间揭示，厄里斯的直径只有2326千米，可能要小于冥王星，后者的直径在2300千米到2400千米之间。不确定性的存在是因为，与厄里斯不同，冥王星的大气混淆了观测数据。
天文学家发现，对冥王星大气层中的甲烷气体的分析表明，冥王星的直径约为2368千米，因此它比厄里斯大，从而成为了柯伊伯带中的冠军。天文学家将把研究报告发表在《伊卡洛斯》杂志上。
研究事件
冥王星的表面有冰山、平原等多样化的地形2015年4月29日公布的最新影像显示，美国国家航空暨太空总署的“新地平线”号宇宙飞船捕捉到有史以来最佳的冥王星影像，照片可以观察到星球表面特征，其中包括疑似极区冰帽。
2015年7月14日，美国宇航局的新地平线号探测器飞越冥王星，测得冥王星直径约2370km，其卫星卡戎直径约1208km。通过这次探测得知冥王星比之前预想的稍大一些。
2016年根据对之前“新视野”号传回照片的分析，研究人员日前发现，在冥王星一块被非正式命名为“克苏鲁”的深色区域中，有一条长约420公里的山脉，山顶被“有着异星情调的冰雪”覆盖。科学家认为，这些冰雪的主要成分是冥王星大气中的甲烷，冷凝后降到山顶上。“新视野”号项目团队科学家约翰·斯坦斯伯里在一份声明中说，这种物质只覆盖在山峰顶部，这意味着甲烷就像地球大气中的水那样，会在高纬度凝结成“冰雪”。
冥王星及其卫星系统最重要的十项科学发现
冥王星和其卫星“卡戎”1、冥王星及其卫星系统的复杂性大大超出了天文学家之前的预测。
2、冥王星地表活动的剧烈程度，以及某些地区的地质构成年代之新，令科学家震惊。
3、冥王星的大气结构比预想的更低更朦胧，其逃逸比率和之前预测的模型都不一样。
4、卡戎赤道地区存在明显外延地质结构，显示在远古时期，这里有可能存在过冰海洋。新视野号传回的其他证据显示今天的冥王星地表之下有可能存在内部海洋。
5、冥王星的卫星中，能够由陨石坑确定年龄的那些均是同时诞生的，这验证了科学家的一个设想：这些卫星是在远古时期由冥王星和另一颗柯伊伯带天体发生的一次猛烈撞击中形成的。
6、卡戎拥有一个阴暗红色的北极，这在太阳系其他已知天体中从未出现，科学家猜测这是从冥王星逃逸的大气物质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强烈对流形成，宽达1000公里，这也是太阳系中已知最大的冰川结构。
8、“新视野”号证据显示，冥王星的大气存在巨大的压力差，这意味着在冥王星表面可能曾有过液体挥发现象，目前我们只在地球、火星和土卫六“泰坦”几颗太阳系星球上观测到这个现象。
9、“新视野”号的拜访大大丰富了科学家们关于冥王星其它几颗小卫星的认识。
10、冥王星的大气是蓝色的。
“难以置信，仅仅在一年之前，我们对冥王星系统的认识竟是如此之少，”“新视野”号任务科学家赫·韦弗介绍说，“然而今天，我们认识到冥王星竟然是如此的特别，它推翻了我们之前的种种设想。更让人激动的是，它还在持续不断给我们带来惊喜的发现。”
图像精度
由于新视野号最接近背向冥卫一的冥王星半球，面向冥卫一半球的赤道区域仅以低分辨率成像。新视野号拍摄了冥王星北半球以及赤道地区以南约30度的图像。冥王星南半球高纬度地区仅有从地球观测到的图像，分辨率非常低。 1996年哈勃太空望远镜拍摄的影像覆盖了冥王星表面的85％，包括南纬75度的大型反照率特征。这足以显示温带区黄斑的程度。由于哈勃太空望远镜仪器的细微改进，后来的图像分辨率稍好一些，但不包括冥王星最南端部分。
