卡戎是矮行星冥王星五顆已知天然衛星中最大的一顆，也叫冥衛一，大陸譯作卡戎（中國台灣譯作凱倫），平均半徑為606km，於1978年在美國華盛頓特區的海軍天文台被發現。卡戎的直徑是冥王星的一半，質量是冥王星質量的八分之一，與冥王星相比，相當於是這個矮行星的一個非常大的月亮。名稱源於羅馬神話中冥王普路托的役卒卡戎，向亡魂索取金錢為他們划船渡過冥河。天文學家在2005年發現另外兩顆冥王星的衛星：冥衛二和冥衛三，2011年7月哈勃太空望遠鏡發現了第四顆衛星，臨時命名為S/2011 P4，2012年7月11日又宣布發現了第五顆衛星S/2012 P1。依現行的定義，冥衛一是冥王星最大的衛星，可與冥王星組成雙矮行星。新視野號於2015年7月14日飛掠冥王星和卡戎，也是唯一拜訪過冥王星的探測器。
基本介紹
- 中文名：卡戎
- 外文名：Charon
- 別稱：冥衛一
- 分類：矮行星
- 發現者：詹姆斯·克里斯蒂
- 發現時間：1978年6月22日
- 質量：1.52×1021千克（2.54×10^−4 地球質量）
- 平均密度：（1.65 ± 0.06）克/立方厘米
- 直徑：1207±3 km（0.095 地球直徑）
- 表面溫度：-220℃（53K）
- 逃逸速度：0.580 km/s
- 反照率：0.36 ～ 0.39
- 視星等：16.8
- 絕對星等：1
- 自轉周期：6.387230±0.0864 d
- 公轉周期：248個地球年
- 軌道傾角：0.080°
- 表面重力：0.288 m/s2
- 表面積：4,580,000平方千米
- 大氣層：無
- 太空任務：新視野號
- 表面積：4.6×10^6 km^2（0.0090地球表面積）
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研究歷史
衛星發現
1978年6月22日，美國天文學家詹姆斯·克里斯蒂以高放大率檢查拍攝到的冥王星的照相底片時，注意到有一個微小的凸起會周期性的出現，由此推斷冥王星有一顆衛星。之後，回溯到1965年4月29日的底片也確認了這個凸起。這個新發現的天體最終被正式命名為卡戎。
新視野號探測器拍攝的卡戎（左）與冥王星
新視野號探測器拍攝的卡戎（左）與冥王星衛星研究
卡戎過去被認為是冥王星的衛星，又名冥衛一，離冥王星約有19740 千米。它於1978年被美國天文學家詹姆斯·克里斯蒂發現。
2006年，冥王星和卡戎被定義為矮行星。由於卡戎的體積與冥王星相差不大，冥王星-卡戎的質心落在這兩個天體之外（如圖），因此冥王星與卡戎是一個雙矮行星系統。
卡戎與遠處的冥王星
圖中可見冥王星-卡戎的質心落在這兩個天體之外
卡戎與遠處的冥王星圖中可見冥王星-卡戎的質心落在這兩個天體之外冥王星和卡戎的表面，從光度的變化被確認是在相互掩蔽的時期。冥王星和卡戎在潮汐鎖定的狀態下，以6.387天的周期互繞，所以永遠以相同的位置遙遙相對。兩者的平均距離是19,570 千米（12,163英里）。卡戎的發現使天文學家可以精確的測量冥王星系統的總質量，而互掩可以計算各自的大小(直徑)，但是個別的質量依然只能用估計的，直到2005年發現冥王星外圍的衛星，才依據外面衛星的軌道細節揭露出卡戎的質量大約是冥王星的11.65%，同時也顯示密度為1.65±0.06公克/厘米3，並建議有55±5%是"岩石"，45%是冰。冥王星的密度較高，約有70%的"岩石"。
衛星命名
卡戎原來的臨時名稱是S/1978 P 1，是根據當時大會制定的新的命名規則給予的。稍後，克里斯蒂稱之為“卡戎（Charon）”，但直到1985年國際天文聯合會才認同這個名字是官方的名稱。在希臘神話中卡戎是死者的擺渡人，與冥王哈得斯（在羅馬神話是普魯托）在神話圖中是緊密聯繫在一起的神祇。
雖然在傳統的英語發音中神話圖中的是堅硬的k聲音，但是克里斯蒂在這顆衛星的發音上將k的發聲改為ch的發音，之後他的妻子Charlene的綽號就是“Char”（碳灰），而sh的發音也在天文界流行了，大家也都隨俗的使用這樣的發音。在除了英語以外的歐洲語系，依然是使用神話中的發音，念ch的聲音。
形成原因
魯賓·卡努普的工作就是建立一個數學模型，通過計算機模擬，再現這一過程。魯賓·卡努普模擬計算的結論顯示，當年有一顆直徑在1600公里到2000公里的星體與冥王星發生了碰撞，碰撞後在冥王星附近產生了彼此相距不遠的很多碎片，這些碎片逐漸結合在一起，最後形成了卡戎。
魯賓·卡努普模擬計算的結論不僅解釋了卡戎的形成過程，而且還證實，在太陽系形成的初期，星體碰撞對太陽系的最後形成起到重大作用。
羅賓·坎二做了一次模擬的結果在2005年出版，建議卡戎是在約45億年前的大碰撞中形成的，非常像地球和月球的狀況。在這個模型中，一個巨大的柯伊柏帶天體以高速撞擊冥王星，摧毀了自己，也轟掉了冥王星大部分的地幔，卡戎則從這些碎片中聚合而成。但是，這樣的撞擊應該會使冥王星有比我們發現的更多岩石成分，而卡戎會有更多凍的成分。因此認為冥王星和卡戎在軌道上碰撞之前就是兩個不同的天體，而這次碰撞雖然猛烈，但僅能將冰像甲烷一樣的蒸發掉，卻不足以造成瓦解的情形。
天體特點
卡戎的質量約為月球的1/45。但以衛星與其行星的大小之比而論，它卻是太陽系裡最大的衛星。冥王星的質量大約只是卡戎的10倍左右，而地球的質量卻是月球的81倍，木星比它最大的衛星大上千倍。
卡戎繞冥王星公轉的周期，恰好等於卡戎自身的自轉周期和冥王星的自轉周期，也就是說它們始終保持同一面朝向對方。卡戎繞太陽公轉的周期與冥王星同樣是248個地球年。它與太陽的距離也與冥王星基本相同，平均約59億公里。
此外，卡戎自身的引力大到足以使它呈球形，而冥王星和卡戎的共同重心位於外空間裡，並不位於冥王星內部。這些特徵使一些天文學家認為，冥王星與卡戎更像是一個雙星系統，彼此是平等的伴星關係，而不是行星與衛星的關係。
卡戎的直徑約為750英里，正好約為冥王星的一半，表面積約為|4,580,000平方千米，表面布滿了冰凍的氮和甲烷。與冥王星不同的是，卡戎的表面看起來可能是被凍結的不易揮發的水。卡戎表面溫度約為-230℃，密度為1.63克/立方厘米cm3，顯示組成成分中，岩石占了一半多，冰則比一半少一點。其表面大氣僅約為0.1毫巴左右，是地球表面大氣濃度的萬分之一，稀薄到幾近於無，現時科學家正努力研究冥衛一的表面，以確定該衛星有沒有大氣層。
“新視野號”在美國東部時間7月13日晚10：41分，拍攝距離約為29萬英里，傳回的照片上可以看出，“卡戎”北極為深色區域。該區域被研究人員稱為“魔多”（Mordor）。奧爾金表示，深色或代表著該區域表面覆蓋著一層“薄薄的物質”。
地位爭議
在國際天文學聯合會的年會中有一項草案是2006年行星重定義，建議行星必須繞著太陽運轉，並且有足夠大的重力使本身成為球體。在這樣的草案下，卡戎有資格成為行星，因為草案明確定義衛星的條件是系統的重心必須在主要的天體內部。但最後的重分類將冥王星歸類為矮行星，但卻沒有正式的定義行星的衛星，使卡戎的身分變得很不明確。(迄今，卡戎仍未被國際天文學聯合會列入矮行星的認可名單中)
國際天文學聯合會的行星標準規定：在一個繞恆星公轉的多天體系統中，如果主天體是行星，次天體也是球狀，又滿足一定的條件也可稱為行星，也就是主天體和次天體之間的引力中心不在主天體的內部。這樣卡戎星就符合這個條件。
