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儘管距離太陽數十億公里，寒冷的冥王星卻擁有類似地球的空氣：主要由氮氣組成的大氣層，與我們呼吸的空氣中 78% 的成分相同。但是冥王星繞太陽執行的軌道是如此的橢圓，以至於當它最遠和最冷的時候，所有這些氣體都可能會凍結在其表面。然而，在 5 月 4 日，冥王星從人馬座的一顆恆星前面經過，使觀察者能夠看到大氣層阻擋了一些恆星的光線，並推斷出大氣層非常大，永遠不會消失。
西南研究所位於科羅拉多州博爾德市的行星科學家凱瑟琳·奧爾金說，這次經過是理解大氣層未來的關鍵，她的團隊追蹤了所謂的掩星現象。在提交給《伊卡洛斯》雜誌的研究中，她和她的同事報告說冥王星的大氣層現在比以往任何時候都厚。
天文學家在 1988 年發現了大氣層，當時冥王星遮蔽了另一顆恆星。一個沒有空氣的冥王星會突然切斷恆星的光線，但相反，星光逐漸消退，揭示了空氣的表面壓力大約是我們自己的十萬分之一，相當於地球大氣層 80 公里的高度。
冥王星非常遙遠，完成一次軌道需要 248 年。冥王星在 1989 年最接近太陽，此後一直在遠離太陽。當冥王星到達其最遠點時（在 2113 年），它將比 1989 年遠 30 億公里，並且其表面的陽光將減弱 36%。奧爾金說：“許多科學家預測，隨著冥王星遠離太陽，它的大氣層將會崩潰。”“由於接收到的陽光較少，氣體將凝結到表面。”火星的軌道也相當橢圓，每次當其南半球經歷冬季時，火星氣體凍結到南極冰蓋上，都會暫時損失四分之一的空氣。
冥王星主要由岩石組成，但其地殼由水冰組成。在冥王星約 40 開爾文（–233 攝氏度）的溫度下，水硬如岩石，構成了氮氣和甲烷在冰和氣體之間來回跳舞的舞臺。
新的觀測表明，冥王星的空氣現在比 1988 年濃密三倍，這與預測大氣層有朝一日會消失的模型相矛盾。相反，奧爾金說，較高的壓力與一個模型相符，該模型表明，地表下約一百米處的區域在冥王星靠近太陽時會保留熱量，並且只會緩慢釋放熱量，從而保持表面足夠溫暖，以便一些氮氣始終保持氣態。奧爾金說：“當冥王星繞太陽執行時，其大氣層不會完全凝結。”她的研究表明，冥王星的水冰層是緊密的，因為多孔的地下層會迅速失去其溫暖。
空間望遠鏡科學研究所的行星科學家約翰·斯坦斯伯裡說：“這是一項很好的工作。”“這些型別的觀測對於研究冥王星上的季節演變至關重要。”然而，斯坦斯伯裡擔心冥王星比模型假設的更復雜，這意味著大氣層的行為不如奧爾金斷言的那樣清晰。“基於這些結果，當然可以說冥王星的大氣層不會很快崩潰，但是說它會在 2140 年存在可能有點牽強，”斯坦斯伯裡說。
奧爾金和斯坦斯伯裡都同意一個更著名的爭議：冥王星是一顆行星。2005 年，天文學家發現了鬩神星，一個被宣佈比冥王星更大的遙遠世界，這增加了冥王星應該失去其行星地位的論點，並促使人們預測，大量超過冥王星大小的世界等待著被發現。
但是事情並沒有那樣發展。2010 年，鬩神星從一顆恆星前面經過，未能達到人們的期望。掩星的持續時間很短，顯示鬩神星的直徑只有 2,326 公里，而冥王星的直徑約為 2,350 公里。而且，沒有人發現在海王星軌道之外的任何東西超過冥王星的大小。
然而，冥王星的直徑是不確定的：它可能小至 2,300 公里或大至 2,400 公里。具有諷刺意味的是，罪魁禍首是大氣層，它在掩星期間會彎曲星光，並使直徑的測量變得複雜。
幸運的是，幫助即將到來。2015 年 7 月，美國宇航局的新視野號航天器將飛掠冥王星及其五個已知的衛星。“我不確定我們會看到什麼，但我迫不及待地想去那裡，”奧爾金說。“它將徹底改變我們的觀點。”