高冷恐怖的冥王星為何有顆驛動的「心」

宇宙大爆炸以來，在太陽系裡，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，這八大行星，仿佛一個默契的大家庭，繞著太陽這顆耀眼的大火球，在各自的軌道上互不幹涉，互不阻撓地旋轉了幾十億年。

冥王星

然而，同時有一個星球也在這太陽系的黑暗深處，緘默沉靜了幾十億年。直到1930年2月18日，天文學家ClydeTombaugh，在這無盡的漆黑中找到了它——冥王星Pluto，在往後的76年裡，冥王星與現在的八大行星在一起，稱為九大行星，但後來被降為矮行星了。

冥王星的發現是對海王星外天體的首次探索。因為海王星外的世界離地球非常遙遠，大約44.96億公裡，這個地方寒冷、黑暗，充滿了許多未知，所以我們一開始對冥王星的誤解最深。宇宙之中有各種各樣的天體，環境也比較複雜。我們都知道宇宙之中有八顆行星，但事實上，科學家很早之前就發現了冥王星，並把它列入了九大行星的名單之中。自從上個世紀冥王星被發現以後，一直給人一種遙遠而神秘的印象。

希臘神話中，冥王普魯託(Pluto)是地底世界(冥界)之神，從名字來看，冥王星就是一個冰冷恐怖的星球。它的運行軌道與太陽的平均距離大約59億公裡，因此許多人猜測這顆星球表面一直處於黑暗。

2016年1月9日，為了探索冥王星及其最大的衛星卡戎和位於柯依柏帶的小行星群，一架名為「新視野號」的探測器在佛羅裡達州，被發射向了宇宙深處。

在新視野號發回的冥王星照片中，最引人矚目的亮點無疑是那個巨大的心形地貌。這顆聚焦著全世界目光的「冥王星之心」，甚至可能像木星的大紅斑或者土星的行星環那樣，就此成為人們對這顆星球的經典印象。

冥王星

這麼一個鬼斧神工的地貌究竟是如何形成的？新視野號團隊的研究成員凱裡·利瑟（Carey Lisse）在接受採訪時這樣告訴媒體：它可能是一片廣袤的「雪原」。只不過此雪非彼雪——新視野號的遙感探測表明，這片區域的主要成分是氮，而並非像地球上的雪那樣，主要是由水構成。

在捷報頻傳的驚喜之餘，或許會有這麼3個問題縈繞著你我的好奇心：為什麼科學家傾向於把「冥王星之心」解釋為雪原？冥王星上又怎麼會下雪？為什麼下雪後恰好形成這麼個心形？

當揭開太陽系早期歷史時，你就會發現，冥王星上會發生些什麼事情，其實早在46億年前它誕生之時，就「冥冥註定」地寫在這顆星球內在的歷史之中了。

新視野號在飛掠冥王星時，半定量地測定了它表面的化學組成——主要是固體的氮、冰、以及少量的甲烷和一氧化碳。這些成分，可能和不少人印象中的冥王星形象有一些差異。畢竟，在最直觀的印象裡，冥王星不應該是個石頭疙瘩才對嗎？

現實情況是：不光冥王星，甚至整個柯伊伯帶充斥著的無數大大小小的天體，主要成分都不外乎是冰、甲烷、氨氣這類熔點極低、在地球的常溫下甚至不可能維持固態的的物質。而經典印象中的「石頭」，在柯伊伯帶的物質比例裡反而不佔優勢。物質成分的顯著分化，簡直就如同被人為精挑細選過一樣。如果好奇這是怎麼回事的話，不妨把時間撥回到太陽系歷史的原點。答案，就在這裡。

我們知道，當太陽尚未形成之時，整個太陽系只是一團混沌的原始星雲，沒有明顯的引力或者溫度中心，物質分布要相對平均得多。後來，星雲裡發生了引力坍縮，太陽出現了。這個灼熱的大火球一經誕生，便形成了一個輻射範圍巨大的溫度梯度場。這個溫場，在46億年的浩瀚時空中雄辯地捍衛著這麼一句大實話——越靠近太陽，溫度越高。

於是呢，那些離太陽比較近的低熔沸點物質（像上面提到的冰啊、甲烷啊、氨啊…… 等等）就被統統蒸發成氣態，並被幼年太陽強烈的太陽風給吹向外側空間。太陽風一直吹著這些氣體分子遠離太陽，直到溫度低於它們凝固點的地方，氣體才紛紛結晶凝固，凝華為無數的塵埃。從氣體變為固體導致比重增加。當太陽風已經不足以再推動這些變重的塵埃時，它們便大量聚集下來。

就這樣，在很長一段時間內，年輕的太陽扮演的便是這麼一個整理者的角色。它用自身的溫度，將圍繞它旋轉的塵埃盤分出了一個截然分明的帶序——近處，由熔點高、比重大的巖石類物質組成，是為巖屑帶；而外側的，則由這些在熔點低、比重小的物質組成，是為冰塵帶。

當不同帶別「塵埃落定」之後，各個帶內的塵埃便互相吸引、碰撞、增生，開始朝著成熟行星的方向一步步演化了。演化的過程是一個正反饋。初步聚合成的物質叫星子。某些星子的質量佔據優勢，它的引力便可以吸附周邊的塵埃，吸附後自身引力變得更大，從而得以吸引更多的物質。不同的星子之間相撞，還會發生質量的直接倍增。那個年代的太陽系儼然就是一場大型滾雪球。滾到最後的結局，大部分塵埃都沒有了。取而代之的是，巖屑帶裡就此多了4個巖石行星：水星、金星、地球、火星；而冰塵帶裡則誕生了4個氣體巨人：木星、土星、天王星、海王星。

冰塵帶那些大行星比較霸道。由於它們質量巨大，沿著軌道轉上若干圈，那些沿途的大量「小冰塊」們，不時被吸附，就是被彈飛（想想新視野號進行引力加速的原理）。這些小行星中，一些被彈到內帶，不是被太陽蒸發掉，就是砸向四大巖石行星；而另一些則被彈到了外側，安頓在了比大行星們更加靠外的地方，也就是柯伊伯帶。這便是今天的柯伊伯帶主要由大量冰塵物質構成的原因了。

柯伊伯帶

在柯伊伯帶這個由「被彈飛的傢伙們」所組成的區域裡，冥王星是（目前已發現的）當之無愧的「老大」。它的體型已經說明了一切——它是為數不多具有球體外觀的柯伊伯天體，而球體外觀，則是一顆星球的引力大到足以達到靜力平衡的標誌。這樣的星球，將不可避免發生成分的重力分異。

什麼是重力分異？地球就是最有代表性的例子。在地球內部，不同的成分嚴格按照自身的比重大小，從內到外依次排列成截然分明的圈層——從最深處的鐵質地核、到鎂鐵質的地幔、再到矽鋁質地殼、以碳為主的地表生物圈，以氮為主的大氣層，直至更外側以游離的氫為主的外層大氣。

冥王星的原理跟地球相同。不一樣之處在於，作為冰塵帶天體，它的整體成分要輕一些。於是，科學家推測它有一個巖石質的「地核」、一個冰質的地幔、以及一個主要由固體氮組成的「地殼」——也就是新視野號當下實際拍攝到的地表圖像。

我們知道，只要不是絕對零度，任何物質的表面都不可避免會發生擴散現象。冥王星表面再冷也不例外。比月亮還小的冥王星，它的引力雖然無法清空公轉軌道上的其他成員（當年就是這麼從行星寶座上被拉下來的），但把地表升華的氮蒸汽吸附在表面，這點小事還是可以做到的。於是，它的表面，好歹也算糊了那麼一層稀薄的「大氣」。

長期以來，大氣氮的凝華速率和固體氮的升華速率之間不免要達到平衡。但是，這個平衡並不是突然不動的。直觀便可想到，最大的影響因素是溫度。

觀察冥王星的軌道可以發現，它到太陽的距離是會大幅度變化的。冥－日距離的變化，足以讓它的地表溫度發生顯著變化，並進一步調整凝固和升華的平衡。怎麼調節呢？暖和一點時，更多的固體氮升華進入大氣；冷一點時，更多的氮氣凝華落回地殼。瞧，「冥土之雪」就這麼產生了。

至於為什麼降下來的雪正好形成了心形？老實說，沒有人知道。新視野團隊在當下階段給出的可能解釋之一是：它是冥王星表面由於小天體撞擊而產生的衝擊坑。

冥王星的發現者ClydeTombaugh

有人大膽猜測：當氮雪沉降在冥王星高低錯落的地表上之後，如果這些未固結的積雪很偶然地受到斜坡失穩或者別的什麼內部/外部因素擾動的話，就觸發了沉積學行為——雪是密度流，而任何流體都傾向於「水往低處流」。流進並充填隕擊坑之後，由於隕擊坑的輪廓使然，便恰好形成了心形。

冰冷的心並不是永恆的。離太陽更近，它說不定就會化掉，如果再次接受天體碰撞，它則可能會碎掉，但故事巧就巧在——人類的信使跨越了將近10年，偏偏在它存在的這個時間節點裡，與它完成了最終的相遇。萬物之理的必然、陰錯陽差的偶然；在時光中交織成了這個在驚喜中帶著些許浪漫的故事。

縱然時光流逝，縱然天地滄桑，已經發生的故事卻是永遠不會改變的——冥王星之心，它是某一場邂逅曾經存在過的證明；他是某位偉大的旅人，曾經到訪至此的證明，他就是當初發現者ClydeTombaugh。