為什麼冥王星和冥衛一如此的不同？

歷時九年多，長途跋涉了30億英裡（約50億公裡），新視野號探測器蹣跚著步子，終於來到了冥王星，我們也終於得以近距離地觀察了一次太陽系最外一層的世界，並且發現了以下幾個驚人的事實：

（1）冥王星存在著由氮氣，一氧化碳和甲烷組成的大氣層；

（2）冥王星存在著一顆巨大的近地軌道衛星——卡戎，和其他四個外層衛星——Styx, Nix, Kerberos and Hydra

（3）冥王星整體顏色偏紅，對光線的反射程度很強烈。

當然，當我們最終到達冥王星的時候，所有這些都會變得更加有趣！

圖片來源：約翰霍普金斯大學應用物理實驗室

隨著探測器離冥王星越來越近，我們發現了一些正如我們所期待那樣的事情：一顆顏色微紅，看上去很細膩的冥王星，表面經常會發生著有趣的變化。除此之外，我們還發現卡戎和冥王星之間也存在著潮汐鎖定，它們永遠都是用一張永不變化的皺巴巴的臉龐相望著彼此。

但兩個星球之間卻有著明顯的差異。

圖片來源：NASA /約翰霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所

冥王星上冰塊很多，山也很多，還有著許多新發現的一個火山口都沒有的大塊平原，但卡戎似乎卻是地表較為平坦並且布滿了巖石，看上去顏色有點發灰。在卡戎的一極有著一個神秘的暗紅色的斑點，我們目前知道的是這並不是由於鐵元素的密集，而是一種名叫「託林」的東西所造成的。

「託林」是在太陽系邊緣的行星上由最初的甲烷、乙烷等簡單結構有機化合物在紫外線照射下形成的一種共聚物。冥王星上地形複雜多變，有著像落基山脈一樣高的冰山，被厚厚的「甲烷雪」所覆蓋著的地方，還有著由飄浮的氮冰組成的各種千奇百怪的東西，但是和冥王星形成鮮明對比的卡戎，卻更像是月球或者是水星，看上去平平無奇，哪裡都一樣。

圖片來源：NASA /約翰霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所

冥王星比卡戎更加明亮。卡戎到處都是隕石坑，而冥王星卻有著超過一百萬平方千米的，完全沒有隕石坑的地方（在太陽系中，唯一一顆表面有著更少隕石坑的地方是木星的一顆衛星，因為這顆星球的表面不斷地被熔巖一次又一次的覆蓋起來）。冥王星是一個被各種揮發物和化合物覆蓋住的世界，這些化合物不斷地在陽光下升華，直接從固體變成氣體，慢慢地上升到高層大氣，再慢慢冷卻下來，凝結,最終又沉澱下來，周而復始。冥王星表面的主要成分 ，例如水、甲烷、一氧化碳、氮，它們有著不同的密度和性質，這就導致了冥王星表面不斷地發生變化。群山起伏，裂谷形成，冥王星的地貌在時間的長河裡一次次地被重塑。但卡戎就根本不是這樣，這顆衛星並沒有這些揮發性的成分。

圖片來源：NASA /約翰霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所

為什麼這兩個星球會有如此巨大的差異？探測計劃中的新視野號再次給了我們答案，它在冥王星和卡戎之間飛行時,選擇了一條有陰影遮蓋的路，首先會飛到冥王星的陰影中去，然後再是卡戎。當新視野號飛入一個星球的陰影之中時，它就會在「月食」中看到這顆星球。道理很簡單，因為太陽光被完全阻擋了，所以新視野號看到的唯一光是這個星球的大氣折射的光。

那麼我們到底看到了什麼？

圖片來源: 美國宇航局/約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所

一顆非常壯觀的冥王星。

正如這張接近全彩的照片所展示的那樣，冥王星的大氣是藍色的，這點很像我們的地球。我們能夠測量出它的大氣有哪幾個層次，它們各自的成分是什麼，溫度分布又是怎什麼樣，並可以觀察到不同的成分是如何在低、中、高層大氣中分離開來的。冥王星的大氣緊密結合， 實際上在我們的設想裡，冥王星會有一個更加寬鬆的大氣環境，氣體甚至會以一定的速度逸出，但我們觀察到的逸出速度實際還達不到我們預測的 1%。儘管大氣壓力只是冥王星大氣層的一個小的組成部分，冥王星卻有著一個豐富的天氣系統，根據這一點，我們可以進行更加深入的調查。

當然，最引人注目的是，由於陽光的折射作用，冥王星周圍有著一道 「環」，光線在冥王星大氣中傳播時由於折射而變得彎曲，新視野號的相機就把這樣的景觀記錄了下來。但是我們卻沒有一張卡戎的照片，這不是因為新視野號獲取不到數據，實際上它一直在勤勤懇懇地工作。之所以沒有照片可以給你看其實是因為沒有光。新視野號已經盡了最大的努力，但它還是無法探測到卡戎周圍任何大氣層的痕跡。不到地球大氣的十億分之一，也達不到冥王星的萬分之一，卡戎真的只是一個完全沒有大氣的世界。

圖片來源: 美國宇航局/約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所

最大的問題是卡戎為什麼會是這樣。沒有人能夠預料到這兩個世界竟會如此的不同。從物質的密度上來看，冥王星似乎是由 30% 冰和 70% 巖石構成。要是卡戎沒有冰全是巖石的話，那它會更暗，質量也會更加龐大。但實際上卡戎的密度要低得多，好吧攤牌了，它實際上幾乎就是 100% 的冰。那為什麼卡戎的顏色和冥王星的顏色這麼不一樣呢？為什麼它上面到處都是火山口？儘管目前我們不知道這些問題的答案，但我們為這對「雙胞胎」拍攝的一組照片，或許可以提供一些線索。

圖片來源: 美國宇航局/約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室/西南研究所

我們來看這張圖片：在冥王星上面，沒有火山口的平原上也有著一些坑坑窪窪的地方。假設在這些地方發生了升華，也就是固體氮冰直接變成了氣態，這樣就只留下了下面的那些不容易揮發的物質。你可能會發現，這些坑的底部看起來比冥王星表面的其餘部分更加黯淡。可是我們還沒有確定的證據，但是很可能這些冰的下面的東西實際上也會像我們在卡戎表面上看到的那樣，換句話說，去掉所有覆蓋在冥王星表面的冰，在冥王星的表面之下，有一個像卡戎一樣的世界。

那麼卡戎上面曾經擁有的揮發物經歷了什麼？如果冥王星是 30% 的冰和70% 的巖石，那麼卡戎就幾乎是 100% 的冰，這就意味著它們並不是一起形成的!它們有著不同的起源！我們把兩個世界放在一起來思考一下，一個密度更大、質量更集中的世界很有可能會把另一個世界上相對鬆散的物質剝離吸引過來。所以卡戎也曾經擁過許多揮發性的物質，像氮氣和甲烷，但冥王星偷走了它們!

圖片來源: ESO，一位藝術家對雙小行星 90 安提普的印象。如果這兩顆小行星都有大氣層，那麼更密集、更大規模的小行星可能會偷走另一顆小行星的整個大氣層。

如果卡戎和冥王星從未靠近彼此，卡戎很可能仍然擁有這些容易揮發的物質，並且也會像冥王星看起來的那樣明亮。這也就意味著柯伊伯帶中的大多數星體我們看上去都會和冥王星有些相似，而不是像卡戎。在很長一段時間裡 ，大概有將近50年的歲月，我們一直都認為冥王星很可能是太陽系外部的一個孤獨的天體。現在，我們知道它不僅是柯伊伯帶中最大的星體，也了解了柯伊伯帶裡存在著數百萬個星體，以及數十到數百個大的天體。