冥王星正向太阳的最近点靠近。因为冥王星驶向这轨道每248年只有一次,所以对这颗小行星的详情渴望之久的天文学家正想方设法创造天文领域的伟大奇迹。
冥王星不像其他行星,教科书中的记载还不到两代人的时间,它体积小,距离地球甚远,因此研究太阳系的最外行星成了一项艰巨的任务。此项研究极其重要,不仅因为冥王星与其他行星相比科学家们对它了解甚少,而且因为科学家们想了解的东西有潜力改变火星以外的行星是怎样形成的这一概念。
行星科学家说在近两年里,他们希望有关冥王星及其卫星——凯伦(Charon)的一些最基本的详情有较清楚的了解。亚利桑那州(Ariz)图森(Tucson)行星科学院的理查德、宾塞尔(Richard p. Binzel)说:“我们正在探索的主要问题是冥王星及其卫星的直径密度、大气以及其他特征。”
为了搜集一些这方面的资料,天文学家们利用从地球中得知的论据了冥卫凯伦正直接从冥王星的前后经过。
通过测量从这些所谓相互作用中得出的反光数量上的变化以及利用冥卫凯伦的轨道辐射线,夏威夷大学的天文学家大卫 · 汤伦(David · J · Tholen)计算出冥王星的直径是2,330公里(1,456英里),冥卫凯伦的直径为1,225公里,冥卫凯伦的轨道辐射线是19,800公里。他说这些数字比他和一些同伴最近在德克萨斯州的奥斯汀(Austin)参加的美国天文协会召开的一次会议上得的出数字更为精确。根据天文学家们进一步的观察,他们将继续修正这些数字。
根据体积大小得出的密度计算相应地对太阳系的总体构成提供了线索。宾塞尔博士(Binzel)说冥王 - 冥卫凯伦星系的平均密度大约为水的2倍。这表明它们至少含有一些石类物质,目前却是个谜。对于一个外围行星来说其密度比我们预计的要高。他说因为冥王星可能跟海王星的卫星之一海神(Triton)卫星相似,因此天文学家们正亟待1989年8月旅行者2号飞越海王星和海神卫星,如果得出的海神卫星密度比冥王星小得很多的话,“那么冥王星在外围行星中是反常的。如果海神卫星的密度跟冥卫星的密度一样的话,”他补充说:“冥王星将不是外围行星的唯一怪物,这将可能使科学家们重新考虑外围行星是怎样形成的这一构想。”
冥王星和冥卫凯伦星的相互作用也使得科学家们搜集其光谱,其光谱表明了两个星体表面的化学构成最新观察已证实冥王星的表面有大量的甲烷冰块,也有一些水冰块。冥卫凯伦星的表面有大量的水冰。
汤伦博士(Dr. Tholen)说行星的大气密度问题对冥王星的观察家们来说是比较有趣的问题之一。大气密度比许多科学家曾想象的要大,这一证据正在搜集,1983年从红外线人造天文卫星中收集到的图像表明了由甲烷形成的两极冰帽的证据。汤伦(Tholen)说:“一定厚度的大气将导致在行星的周围形成温度,因而不可能有两极冰帽的存在”。
冥王星距离太阳的最远点,有50个天文单位的距离(40亿英里),因此冥王星是如此的冷以至于其大气层被甲烷冰块所封闭。奥斯汀(Austin)的德克萨斯大学的天文学家劳伦斯 · 特雷弗顿(Laurance M. Trafton)说,由于行星趋近太阳,冰块开始蒸发,大气开始膨胀,加上有足够的速度摆脱冥王星极弱的引力,一块块的甲烷就脱离进入太空。特雷弗顿博士(Dr. Trafton)认为在现在太阳系的过程中,冥王星已经失去了 2%的质量。但是他还认为稀薄空气的大部分被冥王星和冥卫凯伦的合引力所留存,尽管其大气极为稀薄,还是把冥王星和冥卫凯伦星包围在一个普通的大气中。
特雷弗顿说“光环”现象还未观察到。他补充说如果光环存在的话,休伯(Hubble)太空望远镜使用后,就能观察到这个甲烷光环。
检测冥王星的大气及其体积的另一方法是当冥王星在一颗遥远的恒星前流过之际观察冥王星,科学家们希望于六月份(88年)在北太平洋的某个地方进行一次这样的观测。来自麻萨诸塞理工学院的一支队伍已确定了观察时间,地点在国家航天局的古伯(Kuiper)空中观察室,来追踪恒星的速食。
特德 · 德哈姆(Ted Durham)是麻省理工学院地球、大气和行星科学系的科学家。他说关键的问题在速食间记下冥王星阴影的痕迹,“我们知道确定经度的时间在10分钟之内”。他说:“但是十分钟不能确定纬度,这就意味着我们可能离开了12000英里。”在现在和速食这段时间之间,他和他的同伴希望得到更加精确的数据。
当恒星运行到冥王星的背后时,天文学家们将观察星光消失得多快。如果冥王星的大气密度大的话,星光将逐渐消失。如果大气很少或者完全没有,那么恒星将会很快消失。技术人员也希望得出有关大气和气压的珍贵资料。
德哈姆博士(Dr. Durham)说恒星披食也可用来确定冥王星的直径,而且这一方法比单靠冥卫凯伦星和冥王星的相互作用还要更加精确,其原理是一样的,即在恒星运行到冥王星背后之际观察其合光变化。但是因为恒星披食需要10分钟时间,相对冥王星、冥卫凯伦星食的两小时,其被照的结果变化更加微小,因此得出更加精确的计算。
一些科学家感到困惑的另一个问题就是冥卫凯伦星是否是冥王星的唯一卫星。其他的外围行星都有几个卫星。特雷弗顿(Trafton)说冥王、冥卫凯伦星系所占据的空间相对小一些,却为其他卫星留有空间,因此他和其他天文学家将寻找其他的卫星。
最后,许多行星科学家想看到太空探测器发射到冥王星上去。汤伦(Tholen)说:“通过地面观察,我们能了解到很多东西,但有许多东西我们却无法了解到。在1990年冥王星、冥卫凯伦星最后相互作用以后,围绕冥王星的问题还会有争议。解决问题的唯一途径就是到冥王星上去。”
[The Christian Science Monitor 1988年1月]