讓洛威爾天文臺失望和驚訝的是,冥王星沒有可見的環或盤。它看起來只是個不起眼的斑點,亮度比洛威爾預測的低得多。這意味著它很小,或者很暗。由于洛威爾學派的天文學家認為冥王星的質量大得足以擾動行星,所以他們猜測它的反射率為0.07,即它只反射到達其表面的光線中的7%。這個反射率與瀝青或水星的差不多,在已知行星中為最低。如果這是正確的,那么冥王星的直徑就應該是大約8000千米,約為地球直徑的60%。而且,觀測結果顯示,冥王星的軌道很扁,扁度遠超其他任何行星。
幾乎與此同時,一些天文學家開始質疑冥王星的行星地位。發現冥王星的消息宣布不到一個月,美國天文學家洛斯金勒在1930年4月14日的美國《紐約時報》上發表文章,認為冥王星的暗度和很高的軌道偏心率使得它更像是一顆小行星或彗星,“洛威爾天文臺的觀測,證實了我們4月5日宣布的可能的高偏心率。各種可能性中包括:它(冥王星)是一顆較大的小行星,在軌道中因一顆大行星例如木星的接近而被嚴重擾動;它也可能是尚待發現的許多長周期類行星天體之一,還可能是一顆明亮的彗星類天體”。
針對上述文章,哈佛天文臺主任夏普利說:“冥王星是小行星和彗星都無法與之相比的太陽系成員之一。對宇宙進化論來說,它的重要性可能比海王星軌道外的另一顆主要行星還大。”1931年,使用數學公式,美國天文學家布朗宣稱:天王星軌道的所謂不規則,可能并非源于一顆更遙遠行星的引力效應,因此,洛威爾的預測“純屬巧合”。
20世紀中期,冥王星的估計質量被不斷下調。1931年,根據冥王星被假定的對大行星的影響(與地球的影響差不多),兩名美國天文學家估算出冥王星的質量為地球的91%。1942年,基于同樣的假設,美國海軍天文臺一位學者算出的冥王星質量也與此相似。1949年,美國天文學家柯伊伯運用美國帕羅馬山天文臺的500厘米望遠鏡對冥王星進行了觀測,并得出結論:冥王星的質量在水星和火星之間,最可能為地球質量的10%。
1973年,基于冥王星與海王星衛星特里同(海衛一)之間周期和亮度變化幅度的相似性,美國天文學家洛寧斯猜測冥王星的質量與特里同的相仿(這一判斷其實早在1934年就被兩位美國天文學家提出,并且它是正確的)。但由于20世紀70年代天文學家估計特里同的質量(也就是冥王星的質量)約為地球-月球系統的2.5%(而實際上特里同或冥王星的質量根本沒這么大),因此包括洛寧斯在內,當時的天文學家對冥王星質量的估計值是錯的。也就是說,當時對冥王星質量的估計值嚴重偏高。盡管如此,洛寧斯最終卻還是下了一個現在看來是正確的結論:冥王星不是X行星(言下之意,它的質量太小,達不到行星標準)。1976年,美國夏威夷大學的3位科學家分析了來自冥王星表面的光譜,判定冥王星表面一定包含反射性很強的甲烷冰。這意味著冥王星根本就不暗,而是很亮,因此冥王星質量很可能不超過地球的1%。
冥王星的質量最終在1978年被確定。這一年,美國天文學家克里斯蒂發現了冥王星的衛星卡戎(冥衛一)。他與美國海軍天文臺的哈林頓一起,通過觀測卡戎環繞冥王星的軌道運動,直接測出冥王星的質量為1.31×1022千克,約為地球質量的1/500,或者為月球質量的1/6。對于解釋觀測到的外行星軌道不規則來說,這個質量實在是太小了。由此,洛威爾的“預測”被證實為巧合:如果真的存在X行星,那它也不是冥王星。