什么是冥王星和柯伊伯带？

整个20世纪，天文学家都在预言，太阳系的边缘有一颗比地球质量还大的行星，它是太阳系的第十颗行星，那时它被称为行星X。实际上，这颗X行星并不存在。X行星存在的依据来源于观测到的天王星和海王星的位置，它们总是稍稍偏离理论计算值。X行星的主张者认为，这种偏离就是因为在冥王星之外的某处还存在着第十颗行星。

冥王星是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，它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。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1.290×1022千克。公转周期约248年，自转周期6.387天。表面温度在-220℃以下。

然而事实上，天王星和海王星位置的观测与理论值的偏差，仅仅是因为观测和设备误差以及先前对海王星质量的不准确估计造成的。1989年，旅行者2号探测器分析到了海王星质量的正确数值，研究者随即校正了旧的观测位置数据并发现了另一些误差。现在，天王星和海王星在轨道上的运行位置已经与理论预期值精确符合，这也就消除了X行星存在的任何意义。

寻找X行星的活动与两个世纪前人们猜测在火星与木星轨道间有一颗“遗失行星”的活动有很多相似之处。成千上万的小行星在火星和木星轨道间的空隙中来回游荡，人们曾猜测那里很可能有一颗独立的行星。与此类似，在X行星被认为可能存在的地方，应该存在一条彗星带。1992年，天文学家戴维·居维特和珍妮·露利用位于夏威夷的直径2.2米的望远镜，在一次非常精心的搜索中发现了这条彗星带里的第一个天体。这是一个直径大约200千米的原始冰块，在海王星与太阳距离的1.5倍处绕着太阳公转。

此后，人们陆续发现了l000多个大小相当的海王星轨道外（30-100倍的日地距离）的天体。这些宇宙大冰球就是海外天体，它们构成了柯伊伯带。它以著名天文学家格哈德·柯伊伯的名字命名，因为柯伊伯于1951年预言了柯伊伯带的存在。柯伊伯带很可能包含有1亿个直径超过1千米的天体，直径更小的则不计其数，它们的总质量与地球差不多。

理论学家推算，在太阳系形成的早期，柯伊伯带的物质总量应该比现在更多——足够形成另一个海王星。但是，太阳系并未形成第5颗气态巨行星，留下的只有柯伊伯带。作为众多具有讽刺意味的历史性天文发现之一，事实上，冥王星只是20世纪我们关心最多的柯伊伯带天体中的其中一员。

哈勃空间望远镜拍摄的冥王星和它的卫星冥卫一。

冥王星的轨道为非常扁的椭圆，其轨道周期是248年，这导致它在离太阳30到49个天文单位（1AU=1个日地距离，译者注）的范围间运动，这就使得冥王星上有了季节交替。冥王星上的夏季在近日点处降临，换句话说，就是在冥王星运行到距离太阳最近时。这时，冥王星上的甲烷冰和氮冰将达到升华点，从固态变为气态，从而形成一层薄薄的大气。1989年9月12日正是冥王星到达近日点的日子，因此从那开始的这些年里，冥王星正经历着夏日到达巅峰，温度开始下降的阶段。

21世纪的第一个十年中，在哈勃空间望远镜的极限分辨率下，我们观测到了冥王星表面明暗特征的重要变化。这些变化无疑是季节循环引起的温度升高和重新冷冻造成的影响。为了好好利用冥王星的季节活动，一艘名为新视野号的无人飞船会于2015年到达冥王星。从到达前的150天开始，新视野号就将向地球传回冥王星及其卫星冥卫一的图像，这些图像会比以往在地球上拍摄的都更好。

2015年7月14日，新视野号终于到达离冥王星最近的一点，我们看到了与在地球上用望远镜看月球时一样清晰的图像。这无疑是天文学史上的又一里程碑，使得科学家对这颗遥远的天体有了更详尽的了解。最后，我们必须谈一谈还没提及的，现代天文学上最著名的事件之一：因为考虑到与外太阳系的气态巨行星相比，冥王星显得十分不合群，所以在2007年，冥王星不再被认定为太阳系的第九大行星，而被降级为一颗矮行星。