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尽管距离太阳数十亿公里，寒冷的冥王星却拥有类似地球的空气：主要由氮气组成的大气层，与我们呼吸的空气中 78% 的成分相同。但是冥王星绕太阳运行的轨道是如此的椭圆，以至于当它最远和最冷的时候，所有这些气体都可能会冻结在其表面。然而，在 5 月 4 日，冥王星从人马座的一颗恒星前面经过，使观察者能够看到大气层阻挡了一些恒星的光线，并推断出大气层非常大，永远不会消失。
西南研究所位于科罗拉多州博尔德市的行星科学家凯瑟琳·奥尔金说，这次经过是理解大气层未来的关键，她的团队追踪了所谓的掩星现象。在提交给《伊卡洛斯》杂志的研究中，她和她的同事报告说冥王星的大气层现在比以往任何时候都厚。
天文学家在 1988 年发现了大气层，当时冥王星遮蔽了另一颗恒星。一个没有空气的冥王星会突然切断恒星的光线，但相反，星光逐渐消退，揭示了空气的表面压力大约是我们自己的十万分之一，相当于地球大气层 80 公里的高度。
冥王星非常遥远，完成一次轨道需要 248 年。冥王星在 1989 年最接近太阳，此后一直在远离太阳。当冥王星到达其最远点时（在 2113 年），它将比 1989 年远 30 亿公里，并且其表面的阳光将减弱 36%。奥尔金说：“许多科学家预测，随着冥王星远离太阳，它的大气层将会崩溃。”“由于接收到的阳光较少，气体将凝结到表面。”火星的轨道也相当椭圆，每次当其南半球经历冬季时，火星气体冻结到南极冰盖上，都会暂时损失四分之一的空气。
冥王星主要由岩石组成，但其地壳由水冰组成。在冥王星约 40 开尔文（–233 摄氏度）的温度下，水硬如岩石，构成了氮气和甲烷在冰和气体之间来回跳舞的舞台。
新的观测表明，冥王星的空气现在比 1988 年浓密三倍，这与预测大气层有朝一日会消失的模型相矛盾。相反，奥尔金说，较高的压力与一个模型相符，该模型表明，地表下约一百米处的区域在冥王星靠近太阳时会保留热量，并且只会缓慢释放热量，从而保持表面足够温暖，以便一些氮气始终保持气态。奥尔金说：“当冥王星绕太阳运行时，其大气层不会完全凝结。”她的研究表明，冥王星的水冰层是紧密的，因为多孔的地下层会迅速失去其温暖。
空间望远镜科学研究所的行星科学家约翰·斯坦斯伯里说：“这是一项很好的工作。”“这些类型的观测对于研究冥王星上的季节演变至关重要。”然而，斯坦斯伯里担心冥王星比模型假设的更复杂，这意味着大气层的行为不如奥尔金断言的那样清晰。“基于这些结果，当然可以说冥王星的大气层不会很快崩溃，但是说它会在 2140 年存在可能有点牵强，”斯坦斯伯里说。
奥尔金和斯坦斯伯里都同意一个更著名的争议：冥王星是一颗行星。2005 年，天文学家发现了阋神星，一个被宣布比冥王星更大的遥远世界，这增加了冥王星应该失去其行星地位的论点，并促使人们预测，大量超过冥王星大小的世界等待着被发现。
但是事情并没有那样发展。2010 年，阋神星从一颗恒星前面经过，未能达到人们的期望。掩星的持续时间很短，显示阋神星的直径只有 2,326 公里，而冥王星的直径约为 2,350 公里。而且，没有人发现在海王星轨道之外的任何东西超过冥王星的大小。
然而，冥王星的直径是不确定的：它可能小至 2,300 公里或大至 2,400 公里。具有讽刺意味的是，罪魁祸首是大气层，它在掩星期间会弯曲星光，并使直径的测量变得复杂。
幸运的是，帮助即将到来。2015 年 7 月，美国宇航局的新视野号航天器将飞掠冥王星及其五个已知的卫星。“我不确定我们会看到什么，但我迫不及待地想去那里，”奥尔金说。“它将彻底改变我们的观点。”