當(dāng)美國宇航局的一個(gè)探測(cè)器飛掠過這個(gè)遙遠(yuǎn)的星球時(shí),，它永遠(yuǎn)地改變了我們此前對(duì)這個(gè)神秘天體系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

在我們太陽系中歷經(jīng)了9.5年距離達(dá)50億千米的征程之后,，美國宇航局（NASA）的新視野號(hào)探測(cè)器對(duì)冥王星及其衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行了探測(cè),。2015年7月14日，當(dāng)它從冥王星表面上方12 400千米處飛過時(shí),，則把這部史詩推向了高峰?！靶乱曇啊鄙纤钶d的7臺(tái)科學(xué)儀器成功地進(jìn)行了超過1 000次的獨(dú)立觀測(cè),。此前擔(dān)心來自小型衛(wèi)星或者環(huán)的碎片對(duì)探測(cè)器的傷害被證明其實(shí)并不是問題。現(xiàn)在,，“新視野”距離冥王星已經(jīng)遠(yuǎn)在數(shù)千萬千米之外,，正在深入柯伊伯帶?？茖W(xué)家們希望它能在2019年飛掠一個(gè)和冥王星類似的柯伊伯帶天體,。

2015年8月初，也就是“新視野”剛剛飛掠冥王星之后短短2周,，其在飛掠過程中所獲得的95%的數(shù)據(jù)——包括最佳和最高分辨率的數(shù)據(jù)——仍存儲(chǔ)在它自身上,。地面對(duì)這些數(shù)據(jù)的獲取工作會(huì)一直持續(xù)到2016年底，所以你仍可以期待看到許多新的圖像、光譜和其他類型的觀測(cè)數(shù)據(jù),，當(dāng)然還有新的發(fā)現(xiàn),。2016年，“新視野”還有可能會(huì)發(fā)動(dòng)它的引擎,，以前往它要探測(cè)的柯伊伯帶天體,。

“新視野”的首批結(jié)果令人驚嘆。僅僅使用了近距離飛掠數(shù)據(jù)的5%,，這些發(fā)現(xiàn)就已經(jīng)徹底改變了我們對(duì)冥王星,、冥衛(wèi)一以及冥王星另外4顆小衛(wèi)星的認(rèn)識(shí)。

[圖片說明]：根據(jù)“新視野”的數(shù)據(jù),，冥王星表面水冰比此前料想的更普遍,。圖像發(fā)布時(shí)間：2016年1月29日。版權(quán)：NASA/JHUAPL/SRI,。

復(fù)雜的矮行星

即便是對(duì)冥王星研究了超過25年的天文學(xué)家也不得不承認(rèn),，它的實(shí)際情況絕對(duì)超出了所有的預(yù)期?？茖W(xué)家們驚訝于冥王星的表面是如此的多樣而復(fù)雜,，可以預(yù)見它將會(huì)深刻地改變我們對(duì)矮行星的認(rèn)識(shí)。

“新視野”帶來的首批驚喜之一便是在靠近冥王星赤道的地方發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)巨大的且具有高反射率的斑點(diǎn),。這個(gè)斑點(diǎn)是如此之大而明亮,，遠(yuǎn)在1.6億千米之外就能看見它。后來發(fā)現(xiàn)這個(gè)地區(qū)呈心形的紅色雙葉結(jié)構(gòu),。大約20年前行星科學(xué)家從地球所發(fā)現(xiàn)了一個(gè)冥王星上的一氧化碳富集區(qū),，該地區(qū)正與之相對(duì)應(yīng)?！靶乱曇啊眻F(tuán)隊(duì)已經(jīng)非正式地將冥王星上這一最顯著的區(qū)域命名為湯博地區(qū),，以紀(jì)念冥王星的發(fā)現(xiàn)者、美國行星天文學(xué)家克萊德·湯博（1906-1997年）,。

”新視野“的測(cè)量顯示,，冥王星的個(gè)頭竟然也出奇得大，接近其飛掠前估計(jì)的上限,。這些飛掠前的估計(jì)主要是根據(jù)冥王星掩星——冥王星遮擋遙遠(yuǎn)的恒星——做出的,，得到它的直徑在2 300～2 400千米之間。掩星測(cè)量之所以精度不高是因?yàn)橼ね跣堑拇髿鈱訒?huì)使得觀測(cè)結(jié)果無法真正反映出其表面所在的位置,。但是,，只要“新視野”靠近了，它就能直接測(cè)量冥王星的直徑,，通過冥王星的全球圖像測(cè)得其直徑了2 373±6千米,。

這一發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)重要的后果,。首先，它徹底地終結(jié)了有關(guān)更遙遠(yuǎn)的柯伊伯帶天體鬩神星是否有可能比冥王星更大的爭(zhēng)論,。直徑2 326±12千米,，鬩神星顯然要更小一些，這使得冥王星成為了海王星軌道之外已知最大的天體,。其次,，冥王星較大的直徑意味著它有更大的體積，因此其密度也要比科學(xué)家先前認(rèn)為的更小,。我們現(xiàn)在知道冥王星的密度為每立方厘米1.86±0.01克,，這反過來又意味著它會(huì)比此前想象的包含有更多的冰、更少的巖石——巖石可能約占60%,，冰占40%,。這將對(duì)了解冥王星及其衛(wèi)星的形成過程有著重要的意義。

冥王星的大氣層也給我們帶來了一些驚喜,?！靶乱曇啊卑l(fā)現(xiàn)，冥王星的大氣延伸出去的范圍遠(yuǎn)超以前的想象,，可以達(dá)到其表面之上至少1 700千米的地方,。之前從地面和地球軌道上所測(cè)得的冥王星大氣厚度僅數(shù)百千米。

“新視野”還發(fā)現(xiàn),，在冥王星的表面上其大氣壓僅7～10個(gè)微巴（約為地球海平面上氣壓的0.001%）,，只有此前估計(jì)的一半。此外,，在冥王星的大氣中還發(fā)現(xiàn)了幾種痕量的烴類物質(zhì),，包括乙烯和乙炔，以及一個(gè)高度近150千米的全球性霾層,，其結(jié)構(gòu)似乎會(huì)隨地點(diǎn)和時(shí)間發(fā)生變化,。冥王星表面的圖像還揭示出了風(fēng)條紋，根據(jù)它可以了解其大氣環(huán)流模式,。

[圖片說明]：根據(jù)2015年7月的近距離飛掠數(shù)據(jù),，科學(xué)家合成出了冥王星表面冰火山的高分辨率圖像。圖像發(fā)布時(shí)間：2016年1月14日,。版權(quán)：NASA/JHUAPL/SRI,。

冰冷的仙境

雖然有關(guān)冥王星大小和大氣的發(fā)現(xiàn)令人興奮且在許多方面是意料之外的,，但是“新視野”所發(fā)現(xiàn)的最大驚喜都來自于冥王星的表面,。首當(dāng)其沖的就是它地形和地貌的豐富多樣性。從反射率的簡(jiǎn)單差異到顏色和成分的變化,，再到地表地質(zhì)學(xué)的大相徑庭,，在太陽系中同等規(guī)模的行星和衛(wèi)星中，冥王星的表面似乎是最紛繁復(fù)雜的。

這樣一個(gè)復(fù)雜的地方必定有著一段同樣復(fù)雜的歷史,。試想一下,，冥王星上有峽谷、極冠,、廣闊的赤道深色區(qū)域,、冰山、冰原,、大大小小的環(huán)形山以及一個(gè)大小和美國德克薩斯州相當(dāng)?shù)某嗟辣ā环钦降胤Q為“人造衛(wèi)星”平原,！

[圖片說明]：“新視野”所獲得的冥王星上“人造衛(wèi)星”平原的高分辨率影像。圖像發(fā)布時(shí)間：2015年10月15日,。版權(quán)：NASA/JHUAPL/SRI,。

此后，“新視野”又向地球發(fā)回了這個(gè)高原——湯博地區(qū)的西半側(cè)——的影像,，分辨率達(dá)到了每像素400米,。這些照片揭示出了驚人的細(xì)節(jié)。其中之一便是,，在這個(gè)冰冷,、富含一氧化碳和氮的廣袤平原周圍散布著多邊形和橢圓形的區(qū)域。這些結(jié)構(gòu)可能是由于地表之下未知熱源所引發(fā)的冰對(duì)流所形成的,。

更引人注目的是,，“人造衛(wèi)星”平原的最北側(cè)有一個(gè)高出它1千多米的高地，那里有冰流的明顯跡象,。這些冰流可以延伸數(shù)百千米,，表明在這些障礙物周圍有著大尺度的冰川運(yùn)動(dòng)。在“人造衛(wèi)星”平原中充滿了氮冰,，這些冰川活動(dòng)可能是由于氮冰的柔軟物理性質(zhì)所造成的,。它甚至還暗示在氮冰之下可能還存在有液氮，它們是由氮冰在該平原自身的重壓之下液化而成的,。

在7月14日的飛掠過程中,，“新視野”還發(fā)現(xiàn)了冥王星上的山脈。其山峰相對(duì)于周圍的高度超過了美國的落基山,，對(duì)于我們了解冥王星給予了至關(guān)重要的啟示,。如果它們是由冥王星上的冰——無論是氮、一氧化碳或甲烷——構(gòu)成的,，那么它們陡峭的山壁都無法維持,。為什么呢？雖然冥王星的溫度極低,，但這些冰依然很脆弱,。因此,，即便冥王星的表面重力只有地球的約6%，這些山峰仍會(huì)在自重下崩塌,。

這些山脈現(xiàn)在被非正式地稱為諾蓋山和希拉里山,，它們的屹立不倒意味著在冥王星的表面之下還存在著更為堅(jiān)硬的物質(zhì)。這些物質(zhì)幾乎可以肯定是水冰,，這也證實(shí)了一個(gè)長(zhǎng)久以來的懷疑,，即在冥王星的內(nèi)部水冰非常普遍。這同時(shí)也表明,，“新視野”在冥王星表面上所看到冰只不過是一些深度較淺的浮飾,。如果能通過光譜證實(shí)這些底層水冰——在某些地方也許會(huì)冒出地表——的存在，那它將支持冥王星擁有層化內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn),，即冥王星擁有巖質(zhì)核心,，上面是水冰幔。

最后,，在有關(guān)冥王星的早期發(fā)現(xiàn)中,，最值得一提的應(yīng)該是對(duì)其表面環(huán)形山的統(tǒng)計(jì)。根據(jù)目前已經(jīng)獲得的影像資料,，結(jié)果顯示,，在包括“人造衛(wèi)星”平原在內(nèi)的一個(gè)巨大范圍內(nèi)，沒有發(fā)現(xiàn)任何的環(huán)形山,。然而,，在冥王星的其他地方卻分布著大量的環(huán)形山。這表明,，冥王星的表面有著差異極大的年齡,，其中一些可能還不足太陽系年齡的2%！冥王星上的地質(zhì)活動(dòng)似乎已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十億年,，而事實(shí)上這些活動(dòng)甚至在今天仍是活躍的,。這么小的矮行星是如何保持活躍的，或者是什么能源在驅(qū)動(dòng)它,，對(duì)這個(gè)問題的解答將對(duì)行星科學(xué)產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響,。

[圖片說明]：根據(jù)在2015年7月的近距離飛掠中所獲得的最佳數(shù)據(jù)，揭示出來冥王星上冰原的最高分辨率圖像,。圖像發(fā)布時(shí)間：2016年1月8日,。版權(quán)：NASA/JHUAPL/SRI。

多樣的衛(wèi)星

盡管冥王星無疑是主角,，但“新視野”也花費(fèi)了大量的時(shí)間去探測(cè)它的5顆衛(wèi)星,。自從1978年詹姆斯·克里斯蒂（James Christy）和羅伯特·哈林頓（Robert Harrington）發(fā)現(xiàn)冥衛(wèi)一以來，它就一直被認(rèn)為是冥王星的小妹妹,?！靶乱曇啊贝_信無疑地證實(shí)，冥王星是一個(gè)更有趣的天體,，但它同時(shí)也發(fā)現(xiàn)冥衛(wèi)一的表面也要遠(yuǎn)比人們預(yù)料的更為多樣和復(fù)雜,。

改變對(duì)冥衛(wèi)一認(rèn)識(shí)的首批發(fā)現(xiàn)之一是它有一個(gè)呈暗紅色的極地，被非正式地稱為“魔多”,。這種近似圓形的地貌是“新視野”在其表面上所看見的最突出的特征,，其中心區(qū)域直徑275千米，外層顏色稍淺的區(qū)域直徑450千米,。早期的圖像顯示,，它可能是一個(gè)巨大的撞擊盆地，或者是一個(gè)由冥衛(wèi)一地殼運(yùn)動(dòng)或變形所形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu),。待仍存儲(chǔ)在“新視野”上的更高分辨率數(shù)據(jù)傳回地球之后,，也許能幫助確定其成因。

魔多地區(qū)偏紅的顏色可能與冥衛(wèi)一兩極在其長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的冬季所俘獲的揮發(fā)性化合物有關(guān),，這些物質(zhì)會(huì)在較低的溫度下凝結(jié),。這些揮發(fā)性物質(zhì)的潛在來源包括從冥王星逃逸出的氣體、彗星的撞擊,，或者是冥衛(wèi)一內(nèi)部所釋放出的氣體,。暴露在輻射之下冰會(huì)被轉(zhuǎn)化成更復(fù)雜紅色物質(zhì)，被統(tǒng)稱為“索淋”（tholin）,，它們?cè)陉柟庵乱廊豢梢源嬖?。待更高分辨率的圖像和該地區(qū)的光譜圖被發(fā)回地球之后，將有助于搞清楚這一點(diǎn),。

另一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)來自于冥衛(wèi)一的環(huán)形山,。在不同的地方，冥衛(wèi)一表面上的環(huán)形山數(shù)目存在顯著的不同,，表明它在很長(zhǎng)一段時(shí)間里仍然很活躍,。不過，最有趣的似乎是一些環(huán)形山有明亮的條紋,，而另一些的條紋則是黑色的,。這些條紋是由因撞擊形成環(huán)形山所拋射出的物質(zhì)所構(gòu)成的。有兩種條紋的存在表明在冥衛(wèi)一的不同地區(qū)其地下成分各不相同,。

令人驚訝的是,，“新視野”發(fā)現(xiàn)冥衛(wèi)一也具有構(gòu)造特征。在朝向冥王星一側(cè)的半球上,，可以看到覆蓋其大部分表面的由裂隙和峽谷所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò),。其中最大的兩個(gè)被非正式地稱為麥克羅斯峽谷和寧靜峽谷，它們所形成的帶狀區(qū)域長(zhǎng)度至少達(dá)到了1 050千米,，深度則有數(shù)千米,。

最后,，值得一提的是“新視野”在冥衛(wèi)一上所發(fā)現(xiàn)的一個(gè)真正奇特的地方，它完全不同于我們?cè)谔栂档钠渌胤揭姷竭^的：有幾座山峰被類似壕溝的洼地所圍繞,，這些洼地的深度在1?3千米,。其中最突出的被非正式地稱為庫布里克山，長(zhǎng)20千米,，寬25千米,，高2千米。這又是誰的鬼斧神工呢,？

[圖片說明]：“新視野”所獲得的冥衛(wèi)一的高分辨率影像,。圖像發(fā)布時(shí)間：2015年10月1日。版權(quán)：NASA/JHUAPL/SRI,。

冥王星的小衛(wèi)星

“新視野”還探測(cè)了冥王星所有的4顆小衛(wèi)星——冥衛(wèi)二,，冥衛(wèi)三、冥衛(wèi)四和冥衛(wèi)五,。雖然它也搜尋了新的衛(wèi)星,，但在比冥衛(wèi)五——已知最暗的冥王星衛(wèi)星——還要暗20～30倍的亮度上沒有任何的發(fā)現(xiàn)。參考冥衛(wèi)一35～40%的反射率,，這一亮度范圍對(duì)應(yīng)的大小不會(huì)超過1?3千米,。

在靠得足夠近能分辨出它們的表面細(xì)節(jié)之前，“新視野”就拍攝了數(shù)百張這4顆小衛(wèi)星的圖像,。天文學(xué)家可以用這些數(shù)據(jù)來完善對(duì)這4顆衛(wèi)星軌道和質(zhì)量的知識(shí),，由這些圖像還能確定這4顆衛(wèi)星的光變曲線、自轉(zhuǎn)周期和形狀,。

此外,，“新視野”所獲得影像和分光數(shù)據(jù)將會(huì)用于對(duì)它們表面、地質(zhì)學(xué)和成分的研究,。不過,，眼下僅有能分辨出冥衛(wèi)二和冥衛(wèi)三的圖像被傳送回了地球。它們揭示了兩顆大相徑庭卻又有著同一難題的衛(wèi)星,。

冥衛(wèi)二是一個(gè)非常細(xì)長(zhǎng)的天體,，平均35千米。不幸的是,，目前還沒有足夠的數(shù)據(jù)來確定其真實(shí)形狀和精確的尺寸,。已有的圖像顯示它含有不同的成分，包括成斑點(diǎn)狀分布的紅色物質(zhì),，它們可能與一座環(huán)形山有關(guān),。“新視野”還發(fā)現(xiàn)，冥衛(wèi)二的平均反射率為在43%～50%之間,。這個(gè)數(shù)值高于天文學(xué)家的預(yù)期,，表明冥衛(wèi)二上可能覆蓋有遠(yuǎn)古的水冰。

冥衛(wèi)三的圖像顯示其具有拉長(zhǎng)的塊狀形狀,，有點(diǎn)像一個(gè)棒球接球手的手套,，長(zhǎng)43千米，寬33千米,。在它表面上有幾個(gè)類似環(huán)形山的結(jié)構(gòu)和各異的表面反射率，據(jù)估計(jì)它的平均反照率為51%,。因此,，就像冥衛(wèi)二，冥衛(wèi)三如此高的反照率表明那里也存在相對(duì)干凈的水冰,。

在數(shù)十億年的時(shí)間里,，冥衛(wèi)二和冥衛(wèi)三是如何保持其表面干凈明亮的，這還是個(gè)謎,。這可能暗示,，有來自其他地方——例如冥王星或冥衛(wèi)一——的明亮物質(zhì)會(huì)掉落到這兩顆衛(wèi)星的表面。如果是這樣的話,，那么冥衛(wèi)四和冥衛(wèi)五也會(huì)具有相似的反照率,。在“新視野”把它們的影像傳回地球之后，就能知道事實(shí)是不是真的如此,。

[圖片說明]：根據(jù)已有數(shù)據(jù)制作的冥王星衛(wèi)星全家福,。冥衛(wèi)一直徑約1 212千米，冥衛(wèi)二和冥衛(wèi)三直徑相當(dāng)約為20千米,，冥衛(wèi)四和冥衛(wèi)五的直徑則約為10～12千米,。圖像發(fā)布時(shí)間：2015年10月12日。版權(quán)：NASA/JHUAPL/SRI,。

“新視野”的未來

如前面所說的,，到2015年8月1日，“新視野”從近距離飛掠冥王星系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)有95%仍存儲(chǔ)在星上,。這些數(shù)據(jù)從2015年9月開始陸續(xù)傳回地球,。

根據(jù)優(yōu)先級(jí)，率先傳回地球的數(shù)據(jù)將包括全球地質(zhì)學(xué),、色彩,、成分圖、大氣光譜,、成像資料和逃離速率數(shù)據(jù),。然后是優(yōu)先級(jí)稍低但仍然有價(jià)值的數(shù)據(jù)，例如高分辨率圖像條帶和立體影像，由此可以反演出地形,，以及可以用于搜尋冥衛(wèi)一周圍大氣層和冥王星周圍電離層的數(shù)據(jù),。接著“新視野”將發(fā)回其他的數(shù)據(jù)，包括溫度測(cè)量,、對(duì)環(huán)的搜尋以及在飛離冥王星系統(tǒng)時(shí)所獲得的數(shù)據(jù),。

[圖片說明]：冥王星表面一處從山脈到平原的過渡區(qū)，彰顯了其地貌和地形的多樣性,。圖像發(fā)布時(shí)間：2015年9月24日,。版權(quán)：NASA/JHUAPL/SRI。

可以預(yù)見,，根據(jù)這些數(shù)據(jù)所開展的大氣,、地質(zhì)和對(duì)該系統(tǒng)形成理論的研究，會(huì)有更多有關(guān)冥王星系統(tǒng)的新發(fā)現(xiàn)在等待著我們,。

“新視野”任務(wù)的一大科學(xué)要點(diǎn)就是檢驗(yàn)科學(xué)家們從水星到海王星所獲得的知識(shí)是否也適用于冥王星,。但顯然，冥王星系統(tǒng)并沒有遵循這一點(diǎn),。鑒于此前所做出的新發(fā)現(xiàn)和驚喜僅僅來自飛掠過程中所獲得數(shù)據(jù)的5%,，可以這樣評(píng)分：“新視野”任務(wù)滿分，現(xiàn)有的行星科學(xué)模型“不及格”,。不過,，這并不是行星科學(xué)家的“錯(cuò)”，只因?yàn)橼ね跣菍?shí)在是太神奇了,。