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冥王星和柯伊伯帶的發(fā)現(xiàn)過程十分艱難，是象征人類探索精神的重要事件之一。自1846年，海王星被首次發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)家一直在努力尋找新的海外行星（即海王星外的行星）。冥王星的質(zhì)量?jī)H有地球的0.21%，其質(zhì)量不足于影響海王星的軌道，因此基本不可能根據(jù)天體力學(xué)的方法計(jì)算冥王星的軌道，大量的軌道計(jì)算后來被證明無一中的。由于無法預(yù)測(cè)冥王星可能經(jīng)過的天區(qū)，大量的實(shí)際觀測(cè)也無功而返。
直到1930年，年僅24歲的農(nóng)家少年、羅威爾天文臺(tái)新招聘的觀測(cè)助理湯博，在寒冷的亞利桑那州高原上經(jīng)過8個(gè)月艱苦的巡天式觀測(cè)和仔細(xì)比對(duì)后（搜索會(huì)運(yùn)動(dòng)的天體是發(fā)現(xiàn)新行星的重要手段之一。因此，需要大量比對(duì)不同時(shí)間拍攝的照片，以發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的天體，但變星和彗星經(jīng)常干擾這種比對(duì)工作。），首次發(fā)現(xiàn)了冥王星。這是首次由美國(guó)天文學(xué)家利用美國(guó)的觀測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)的新行星，是標(biāo)志世界科學(xué)中心從歐洲大陸轉(zhuǎn)移到美國(guó)的重要事件之一，美國(guó)人對(duì)此充滿自豪，親切地稱冥王星為“美國(guó)行星”。
1978年，在冥王星的附近發(fā)現(xiàn)了冥衛(wèi)一（卡戎，其質(zhì)心實(shí)際上落在兩個(gè)天體之外，因此并非真正繞冥王星公轉(zhuǎn)。且兩者質(zhì)量相差不大，因此不能被視為冥衛(wèi)，而是矮行星，與冥王星組成雙矮行星系統(tǒng)。）。而冥王星和卡戎所處的太陽系外緣一直被認(rèn)為是空空蕩蕩的，沒有其他大型天體。1987年，當(dāng)時(shí)在麻省理工學(xué)院工作的天文學(xué)家大衛(wèi) 朱維特不相信太陽系外圍居然如此空曠。他和當(dāng)時(shí)的研究生劉麗杏，經(jīng)過對(duì)這一區(qū)域連續(xù)五年的觀測(cè)，終于在1992年8月30日發(fā)現(xiàn)除冥王星和卡戎外的第一個(gè)柯伊伯帶天體——直徑250千米的小行星15760，半年后又發(fā)現(xiàn)第二個(gè)天體(181708) 1993 FW，從而證實(shí)柯伊伯帶的存在。兩人因發(fā)現(xiàn)柯伊伯帶天體的貢獻(xiàn)而獲2012年度邵逸夫天文獎(jiǎng)?，F(xiàn)在我們知道，柯伊伯帶是位于海王星軌道以遠(yuǎn)黃道面附近、散布著大量冰凍小天體的環(huán)形區(qū)域，是太陽系里的“冷庫(kù)”。
冥王星直徑2301千米，是柯伊伯帶的主要天體，一直以來都被認(rèn)為是太陽系九大行星之一。冥王星的軌道是一個(gè)非常扁的橢圓，遠(yuǎn)日點(diǎn)約為74億千米，近日點(diǎn)為44億千米，與太陽的平均距離約為59億千米，是日地平均距離的40倍，繞太陽一圈需要漫長(zhǎng)的248年。但從體積上，冥王星卻是圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的第十大天體。這是因?yàn)槊赘?布朗等三位天文學(xué)家2005年7月發(fā)現(xiàn)了太陽系中最大的矮行星、直徑2326 12千米的鬩神星（Eris）。鬩神星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的0.27%，比冥王星重約27%。它距離太陽97個(gè)天文單位，公轉(zhuǎn)周期為557年，位于比柯伊伯帶更遠(yuǎn)的太陽系離散盤，不屬于柯伊伯帶天體。除了鬩神星，他們同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了鳥神星。2天后發(fā)現(xiàn)妊神星。至此，柯伊伯帶至少有冥王星、鳥神星、妊神星三顆矮行星。同一年，還發(fā)現(xiàn)了冥王星的兩顆衛(wèi)星冥衛(wèi)二（Nix）和冥衛(wèi)三（Hydra）；2011年和2012年，先后發(fā)現(xiàn)冥衛(wèi)四（Kerberos）和冥衛(wèi)五（Styx）。除此之外，海王星外的大型天體還包括賽德娜、小行星225088、創(chuàng)神星、亡神星等。
由于鬩神星的體積比冥王星大，曾經(jīng)被考慮接納成為太陽系的第十顆行星?，F(xiàn)在柯伊伯帶發(fā)現(xiàn)的天體數(shù)量已經(jīng)超過1000個(gè)，實(shí)際的天體數(shù)量可能超過十萬個(gè)，而且有一些是與冥王星大小相近的天體。如果全部接納為行星的話，太陽系的行星家族將不斷擴(kuò)大；如果不接納，天文學(xué)家就不得不對(duì)行星的定義做出明確界定。
2006年8月，國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)第26屆大會(huì)通過第5號(hào)決議，更改了行星的定義：行星是繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)、質(zhì)量足夠大使之成球體、不是衛(wèi)星的天體，必須具有清除軌道區(qū)域內(nèi)大小相當(dāng)天體的能力?？乱敛畮У倪@些天體雖然繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)、體積和質(zhì)量較大而成球體，也不是行星的衛(wèi)星，但由于不具有清空其軌道區(qū)域的能力，不能稱為行星。行星的定義要求其質(zhì)量在其軌道區(qū)域所有天體中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其清空軌道的能力和程度均比矮行星高5個(gè)數(shù)量級(jí)以上。冥王星由此被降級(jí)為矮行星，我們從小所熟知的太陽系九大行星被改寫為八大行星。2008年，國(guó)際天文聯(lián)合會(huì)再度將冥王星劃分為類冥矮行星。從此，冥王星慢慢淡出公眾視線，現(xiàn)在冥王星的正式名稱是134340號(hào)小行星。