聚焦太阳系天文学研究中唯一的同胞团队

在过去的25年里，他们的职业生涯一直与冥王星的科学研究交叉，从帮助发现矮行星的大气层到绘制第一张详细的地图和揭开矮行星的神秘地形。

莱斯利·杨和埃利奥特·杨在萨默斯·鲍什天文台。资料来源:巴里·古铁雷斯

行星学家莱斯利·杨和艾略特·杨正在美国科罗拉多州博尔德的一间备用会议室里测试一名研究生，为即将到来的考试做准备。他们非常认真地履行职责。当涉及到冥王星和海卫一的问题时，他们经常打断学生的回答。

莱斯利对来自这些遥远天体的光的反射做了技术评论。艾略特注意到冥王星和火卫一在早期太阳系有非常相似的起源，然后开始以不同的方式发展。“这是先天性和后天性的经典案例。他们是“同胞”。”他说。

他们也是如此。莱斯利和艾略特是宇宙学家的孩子。他们对矮行星有同样的兴趣。"他们是太阳系中唯一的兄弟姐妹。"美国宇航局新视野项目首席研究员、行星科学家艾伦·斯特恩说。

在接下来的几个月里，年轻的兄弟姐妹和其他冥王星研究人员将努力推进这个项目。航天器携带的望远镜已经开始捕捉冥王星的模糊图像。当新视野探测器在7月14日到达离冥王星12500公里的地方时，它将提供这颗行星冰冻表面的第一个特写镜头，也是回答关于外太阳系演化的主要问题的最佳机会。

低空飞行标志着他们个人和专业领域的一个重要里程碑。他们目前在西南研究中心工作。在过去的25年里，他们的职业生涯一直与冥王星的科学研究交叉，从帮助发现矮行星的大气层到绘制第一张详细的地图，揭示了矮行星的神秘地貌。艾略特说:“在过去的几十年里，我们已经知道了许多关于冥王星工作原理的理论，我们最终验证了这些想法是否正确。”

家庭轨道

艾略特和莱斯利在马萨诸塞州长大，他们的家庭生活主要集中在他们的父亲拉里·杨身上，他是麻省理工学院的传奇研究员。拉里主要研究失重的生物学效应。尽管他从未进入宇宙，但他在航天飞机上接受了飞行训练。艾略特、莱斯利和哥哥罗伯特有时和来访的宇航员玩游戏。

拉里也非常喜欢滑雪，还研究滑雪损伤。冬天的周末，一家人会开车去新罕布什尔州。一路上充满了各种智力游戏和数学讨论。拉里对他的两个大孩子从事科学并不感到惊讶，但他不认为他们选择同时研究太阳系另一边的同一颗行星。

艾略特首先被布鲁托吸引。20世纪80年代末，作为麻省理工学院的研究生，他与吉姆·埃利奥特(Jim Elliot)和泰德·邓纳姆(Ted Dunham)一起工作，他们从事航空天文学项目的设备制造，包括冥王星研究。但是很快，他比他小3岁的妹妹开始研究这颗矮行星。一天，她来到艾略特的办公室，给他看她写的电脑代码。尽管埃利奥特仍是哈佛大学的本科生，但她仍然对自己的成就印象深刻，并愿意为她提供一份软件工作。

麻省理工学院的团队主要利用星掩星来研究遥远的世界。通过测量光线变暗的程度，星学家可以确定被阻挡物体的大小。此外，通过区分光线是突然变暗还是逐渐变暗，研究人员可以推断出天体是否有大气层。冥王星非常小(大约是月球的2/3大小)而且很远(太阳到地球距离的30~50倍)，所以天文学家需要使用他们能想到的所有创造性技术来整理信息。

天空观测

1988年6月的一个晚上，麻省理工学院团队的几名成员从夏威夷的火奴鲁鲁陆璐出发，前往柯伊伯航空天文台进行科学观测。天文学家怀疑冥王星有大气层，但没有人能证实。

虽然莱斯利还没有毕业，她也登上飞机帮助调查。她清楚地记得看到星星渐渐变暗时的兴奋，冥王星的大气层终于出现了。对同一掩星的陆基测量也支持了这一发现，这在当时引起了轰动。当罗伯特问是否应该修改教科书时，“我告诉他这很正确。”她说。

冥王星在外太阳系的地图上仍然是一个模糊的点，尽管其他遥远的行星已经非常清晰。美国宇航局的旅行者2号在1986年访问了天王星。三年后，它越过了海王星，但没有接近冥王星。研究人员对这颗行星知之甚少，除了表面似乎主要是冰而不是岩石。冥王星还有一颗卫星，冥王星，只有这颗矮行星的一半大。

在编程技术的帮助下，莱斯利取得了一系列重要的发现，包括在冥王星的大气中检测到甲烷，在其表面冰层中检测到氮。"如果有人问我最喜欢的颜色，我会说是2.15微米."这是冥王星表面冻结的氮所吸收的光的波长。

在接下来的几年里，莱斯利开发了计算机模型来描述冥王星的表面和大气如何相互作用。因为矮行星的轨道是一个非常细长的椭圆，到达其表面的阳光会随着冥王星的年份(大约248个地球年)而发生显著变化。当冥王星处于其最近的轨道时，甲烷、氮气和其他冰将升华并形成一个稀薄的大气层——大约是地球大气层厚度的百万分之一。一些研究人员还说，当冥王星远离太阳时，大气中的气体会冻结并滴落到表面，尽管莱斯利的最新模型显示冥王星的大气从未完全消失。

冥王星表面

带领莱斯利进入冥王星研究领域的大哥也取得了自己的成就。艾略特致力于用几何一致性绘制冥王星的表面。从1985年到1990年，冥王星和冥王星的轨道平面如此倾斜，以至于从地球的角度来看，这两个天体有规律地在彼此前方经过，使得天文学家能够观察到一系列的相互日食。通过测量冥王星表面的暗淡状态，研究人员可以计算出哪些区域是黑色的，哪些区域是明亮的，即所谓的恒星反照率。

相关图远非完美:“分辨率就像一个人喝醉时戴着深度近视镜看月亮。”艾略特说。但是它提供了冥王星可能出现的第一个真正的理解。"这是关于冥王星的令人兴奋的基本信息."西南研究所的冥王星天文学家马克·布伊说。布依和艾略特正在竞争绘制冥王星的地图，但他说，“我想不出艾略特在100万年后提出的一些数据处理方法。”

从那以后，哈勃太空望远镜一直试图绘制更清晰的冥王星表面图像。到今年5月，新视野探测器将足够靠近冥王星，比哈勃捕捉到更好的图像，这颗矮行星最终将变得更加清晰。在高分辨率照片中，科学家可以分辨出像纽约*公园那么小的湖泊。

也许它最著名的工作是绘图，但是艾略特说他对冥王星科学最实际的贡献是模拟隐藏星光曲线的方法。他对技术和空间科学的结合非常满意。“我的心可能还是一名工程师。”他说。邓纳姆目前在洛厄尔天文台工作，他记得埃利奥特在研究生期间能够制造自己的电脑。

近年来，艾略特花在冥王星上的时间更少了，他投入了更多的精力来推进技术边界——允许气球飞越地球大气层观察行星。

艾略特和莱斯利的母亲乔迪·威廉姆斯对他们职业生涯的紧密并不感到惊讶。在童年时代的新罕布什尔州之旅中，艾略特和莱斯利能够在没有电视或干扰的情况下一起玩几个小时，按照共同的规则建造小城镇和幻想世界。现在威廉姆斯说:“每次艾略特遇到麻烦，他都会告诉莱斯利，而莱斯利从不让他失望。”

目前，艾略特仍然扮演着哥哥的角色:他负责社会关系，是他们两人的代言人，并为行星天文学家所熟知。莱斯利更低调，有时首先被注意是因为她是艾略特的妹妹。“他们知道我是艾略特的妹妹，他们认为我值得听。”她说。

但是这对兄妹为他们的血缘关系感到骄傲。他们可以经常交换意见和进行讨论。“我们彼此更了解。”斯特恩说。(张张)

《中国科学日报》(第三版国际版，2015年3月18日)