冥王星“兄妹”聚焦太陽系天文學研究中唯一的同胞團隊

　　在過去25年里，他們的事業與冥王星科學研究不斷交集，從幫助發現矮行星大氣層到描繪第一批詳細地圖，揭開矮行星地貌的神秘面紗。

LeslieYoung和Eliot Young在 Sommers Bausch天文臺。

　　在美國科羅拉多博爾德的一間備用會議室里，行星學家Leslie Young和Eliot Young在為一名研究生進行測試，以便為其即將到來的考試作準備。他們在十分認真地履行職責，在涉及有關冥王星和海衛一的問題時，他們時常打斷學生的回答。

　　Leslie針對這些遙遠天體的光反射進行了技術評論。然后，Eliot注意到冥王星和海衛一在太陽系早期的起始非常相似，之后按不同的路徑開始發育。“這是一個經典的先天和后天的案例。它們是‘同胞’。”他說。

　　他們也是如此。Leslie和Eliot是一位宇宙學家的孩子，他們對矮行星有著共同的興趣。“他們是太陽系中唯一的兄妹團隊。”美國宇航局（NASA）新地平線項目首席研究員、行星學家Alan Stern說。

　　Young兄妹和其他冥王星研究人將在未來數月努力推動該項目發展。宇宙飛船攜帶的望遠鏡已經開始捕捉冥王星的模糊圖像。當新地平線探測器在7月14日到達距離冥王星12500公里的范圍內時，它將提供有關該星球的冰凍表面的首個特寫，以及回答有關太陽系外圍進化主要問題的最佳機會。

　　低空飛行標志著二人在個人和專業領域中的一個重大里程碑式突破，他們目前供職于西南研究中心。在過去25年里，他們的事業與冥王星科學研究不斷交集，從幫助發現矮行星大氣層到描繪第一批詳細地圖，揭開了矮行星地貌的神秘面紗。Eliot說：“過去幾十年，我們已經知道了許多有關冥王星是如何工作的理論，我們最終驗證這些想法是否正確。”

　　家庭軌跡

　　Eliot和Leslie在馬薩諸塞州長大，家庭生活主要以他們的父親、麻省理工學院（MIT）傳奇研究員Larry Young為中心。Larry主要研究失重狀態的生物學效應，盡管從未進入宇宙，但他曾在航天飛機中接受過飛行訓練。Eliot、Leslie 和弟弟Robert有時會跟來訪的宇航員玩游戲。

　　Larry還十分熱愛滑雪，同時也研究滑雪損傷。在冬季的周末，他們一家會驅車趕往新罕布什爾州。一路都充滿了各種智力游戲和數學討論。Larry對自己兩個年長的孩子從事科學事業并不感到驚訝，但他沒想到他們同時選擇研究太陽系另一端的同一顆行星。

　　Eliot首先被冥王星吸引。上世紀80年代末，作為MIT的一名研究生，他與從事機載天文項目設備制造的Jim Elliot和Ted Dunham共事，而這些項目也包括冥王星研究。但很快，比他小3歲的妹妹也隨之開始研究這顆矮行星。一天，她來到Eliot的辦公室，給他看自己編寫的計算機編碼。盡管她還是哈佛大學的一名本科生，Elliot仍被其成果所打動，并愿意為她提供一份軟件方面的工作。

　　MIT團隊主要利用恒星掩星研究遙遠世界。通過測量光線變暗的程度，行星學家能確定被阻礙天體的大小。而且，通過分辨光線是突然或逐漸變暗，研究人員能推斷該天體是否擁有大氣層。冥王星很小（約為月球大小的2/3），而且距離遙遠（與太陽的距離是日地距離的30~50倍），因此天文學家需要使用他們能想到的每個創意技術梳理信息。

　　天空觀察

　　1988年6月的一個夜晚，該MIT團隊的幾位成員從夏威夷火奴魯魯起飛，乘坐柯伊伯機載天文臺進行科學觀測。當時天文學家懷疑冥王星有一個大氣層，但沒有人能證實。

　　盡管Leslie還沒畢業，但她也登上飛機幫助進行測量工作。她清楚地記得當看到恒星光線逐漸變暗時的興奮之情，冥王星大氣層最終現身。同一次掩星的陸基測量結果也支持了該發現，這在當時轟動一時。當Robert詢問是否應該修改教科書時，“我告訴他這非常對。”她說。

　　在外太陽系地圖上，冥王星仍是一個模糊的點，即便其他遙遠行星已經十分清楚。NASA的航海者2號在1986年拜訪了天王星，3年后它掠過海王星，但沒有接近冥王星。除了這顆星球表面似乎大部分是冰而非巖石外，研究人員對那里知之甚少。冥王星還附有一顆衛星——冥衛一，該衛星是這顆矮行星的一半大小。

　　在編程技術的幫助下，Leslie得出了一系列重要發現，其中包括檢測冥王星大氣層中的甲烷，及其表面冰層中的氮。“如果有人問及我喜愛的顏色，我會說是2.15微米。”這是冥王星表面的冰凍氮吸收光的波長。

　　在隨后的幾年中，Leslie開發出電腦模型，描述冥王星的表面和大氣層間如何相互影響。因為這顆矮行星的軌道是一個極為細長的橢圓形，到達其表面的陽光會隨著冥王星年（約為248地球年）出現顯著變化。當冥王星位于近日軌道時，甲烷、氮和其他冰會發生升華，并形成一個稀薄的大氣層——約為地球大氣層厚度的百萬分之一。一些研究人員還表示，當冥王星遠離太陽時，大氣層中的氣體將凍結，并滴到表面，盡管Leslie的最新模型顯示，冥王星大氣層從未完全消失。

　　冥王星表面

　　帶領Leslie進入冥王星研究領域的大哥也獲得了自己的成績。Eliot致力于利用幾何學一致性描繪冥王星表面圖譜。1985~1990年，冥王星和冥衛一的軌道平面十分傾斜，以至從地球看來這兩個天體定期從彼此前面通過，使得天文學家能觀測到一系列相互的蝕。通過測量冥王星表面的黯淡情況，研究人員能計算出哪些區域是黑的、哪些區域是亮的，即所謂的星體反照率。

　　相關圖譜遠不夠完美：“該分辨率就像一個戴深度近視鏡的人喝醉后看月亮。”Eliot說。但它提供了有關冥王星可能外貌的首個真實認知。“這是令人興奮的有關冥王星的基礎信息。”西南研究所冥王星天文學家Marc Buie說。Buie與Eliot在繪制冥王星圖譜方面存在競爭，但他表示，“Eliot提出的一些處理數據的方法，我100萬年也想不出。”

　　自那時以來，哈勃太空望遠鏡正設法繪制更清晰的冥王星地表圖像。到今年5月份，新地平線探測器將足夠靠近冥王星，捕捉比哈勃更好的圖像，而且那顆矮行星將最終變得清晰。在高分辨率照片中，科學家能夠挑出小到紐約中央公園大小的湖泊。

　　或許其最著名的工作是地圖繪制，但Eliot表示自己對冥王星科學最實用的貢獻是模擬掩星光變曲線方法。他最開心的是技術和空間科學的結合。“我的內心可能仍是一個工程師。”他說。現就職于洛厄爾天文臺的Dunham記得，Eliot在研究生時期就能自己制造電腦。

　　近年來，Eliot在冥王星方面花費的時間減少，并將更多精力投放于推動技術邊界——讓氣球飛躍地球大氣層進行行星觀測。

　　Eliot和Leslie的母親Jody Williams對他們的職業非常接近并不驚訝。在他們童年去往新罕布什爾州的旅行中，沒有電視或干擾因素，Eliot和Leslie也能一起玩幾個小時，依照共同規則建設小城鎮和幻想世界。現在，Williams說：“每次Eliot遇到麻煩，他就會告訴Leslie，而她從未讓他失望。”

　　目前，Eliot仍扮演著長兄的角色：他負責社交，是他們兩個的發言人，也更為行星天文學家所熟知。Leslie則更低調，有時首先因為她是Eliot的妹妹受人注意。“他們知道我是Eliot的妹妹，而且他們認為我值得傾聽。”她說。

　　但這對兄妹得意于他們的血緣關系。他們能夠時常交流自己的觀點，并進行討論。“我們彼此更加了解。”Stern說。