冥王星“復(fù)辟”？
默認(rèn)分類 2009-07-28 10:50 閱讀7819 評論27
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Stephen Battersby 文 Shea 編譯
太陽系中有多少顆行星？官方的回答是八顆——除非你碰巧住在美國伊利諾斯州。2009年初，“目中無人”的伊利諾斯州政府宣布，為”行星”制定標(biāo)準(zhǔn)的國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）其實是不公正地剝奪了冥王星的”行星”頭銜。
三年前，IAU決定為“行星”一詞起草首個科學(xué)上的定義。
在捷克首都布拉格召開的IAU大會上經(jīng)過數(shù)天的激烈爭論，與會代表投票通過了一個行星的定義。根據(jù)這個定義，冥王星被排除在了行星的行列之外，降級為“矮行星”。
[圖片說明]：冥王星系統(tǒng)的想象畫。
這一決議遭到了許多從小和“九大行星”一起長大的人的反對，同時也有天文學(xué)家對此表示異議，因為IAU的10,000個成員中僅有4%參加了投票。伊利諾斯州政府則認(rèn)為這一決議怠慢了冥王星的發(fā)現(xiàn)者克萊德?湯博（Clyde Tombaugh），而湯博就出生在這個州。
2009年8月初IAU會在巴西里約熱內(nèi)盧召開自冥王星降級以來的首次大會。令人驚訝的是，IAU主席卡萊爾?范德胡希特（Karel van der Hucht）并不希望有人挑戰(zhàn)在布拉格做出的決議，但是冥王星的“粉絲”也不用灰心，因為反對的聲音還是很強(qiáng)的。
如果冥王星能“復(fù)辟”，那可能也是因為新的發(fā)現(xiàn)而不是爭論。美國行星科學(xué)研究所的馬克?賽克斯（Mark Sykes）相信，隨著對太陽系以及其他行星系統(tǒng)認(rèn)識的不斷深入，IAU備受爭議的行星定義終有一天會作古。
“我們正處在觀念的變革之中，”他說，“最終我們會擺脫把行星看成是天空中特殊天體的觀念——也正是因為如此，因此它們不一定是少數(shù)。”
賽克斯相信，前往冥王星以及位于火星和木星之間谷神星的探測任務(wù)會向我們揭示出這些矮行星也是生機(jī)勃勃、紛繁復(fù)雜的世界。同時天文學(xué)家也可能會在宇宙的其他地方發(fā)現(xiàn)地球大小的天體，而這些天體根據(jù)IAU的定義卻也無法被稱為“行星”。
[圖片說明]：克萊德?湯博在洛韋爾天文臺。
賽克斯和其他一些天文學(xué)家更希望一個簡單、概括的行星定義：如果一個天體足夠大并且在自身引力作用下呈球形，那么就將其稱為“行星”。這會使得冥王星再次成為行星，同時谷神星以及許多其他的天體也會步入行星的行列。
IAU最初提出的定義與此類似，但是在布拉格遭到了一部分人的反對。他們指出冥王星不過是海王星軌道之外由許多冰質(zhì)小天體組成的柯伊伯帶天體中的一員，如果根據(jù)這個簡單的定義，許多柯伊伯帶天體都會成為行星。大會最后被成功說服增加條件，即行星必須要能拋射或者吸收鄰近的小天體。換句話說，行星要能“清空其軌道附近的區(qū)域”。這樣一來，只有從水星到海王星的八顆行星才能滿足這一判據(jù)。
這同時也是爭議的癥結(jié)所在。“這是一個可怕的錯誤，”領(lǐng)導(dǎo)美國宇航局（NASA）“新視野”冥王星探測任務(wù)的、西南研究所的艾倫?斯特恩（Alan Stern）說，“任何一個依賴于天體所處位置的行星定義都是不可行的。如果把地球放到冥王星的軌道上，那么它瞬間就不再是行星了。”
盡管地球的引力可以輕而易舉地清空我們周圍相對較小的范圍內(nèi)的小天體，但是有兩個因素決定了如果把地球放到冥王星的軌道上它將無法做到這一點：第一，外太陽系非常巨大；第二，那里的天體運(yùn)動得都非常緩慢。按照賽克斯的說法，對于地球這樣較小的天體，即使花45億年的時間也未必足以清空這一區(qū)域。
[圖片說明]：太陽系結(jié)構(gòu)以及一些小天體間的比較。點擊放大。版權(quán)：New Scientist。
奇怪的天體
一些天文學(xué)家相信，柯伊伯帶令人費解的形成之謎可能正預(yù)示著存在一顆至今尚未被發(fā)現(xiàn)的個頭比火星還要大的天體。賽克斯說，這個天體絕對可以稱得上是“行星”。如果這個猜想是正確的，那么這個冰質(zhì)的天體就會讓IAU的定義下不了臺，因為它顯然沒有清空它軌道周圍的區(qū)域。
布拉格的獲勝方之一、烏拉圭大學(xué)的岡扎羅?堂克萊迪（Gonzalo Tancredi）對此表示反對。他說，一個火星大小的天體可以在柯伊伯帶中清出一個管狀的區(qū)域。但是這足以定性成“清空其周圍的區(qū)域”嗎？雙方各執(zhí)一詞。那么為什么不把這個問題留到8月初的IAU大會呢？斯特恩相信，這樣做的結(jié)果只會更遭。“IAU并不是
討論這個問題的合適地點。他們非常擅長把簡單的事情復(fù)雜化，”他說。他還認(rèn)為，“行星”一詞會自然地演化，“在科學(xué)中沒有警察。人們會決定什么是正確的，并且實踐會解決這個問題。”
為此，冥王星的“粉絲”也許不用等待很長時間。2015年我們就將近距離一窺這個備受爭議的冰質(zhì)星球。當(dāng)NASA的“新視野”探測器抵達(dá)冥王星的時候，斯特恩預(yù)期它會發(fā)現(xiàn)冥王星復(fù)雜的地貌和活躍的大氣。通過對冥王星大氣折射背景星光效應(yīng)的觀測，我們已經(jīng)知道冥王星的大氣會隨著季節(jié)膨脹收縮并且會受到大尺度電磁波的擾動。
隨后在同一年，NASA的“曙光”探測器會抵達(dá)谷神星。谷神星的紅外光譜顯示，其部分表面被黏土所覆蓋，這是有正在進(jìn)行中的地質(zhì)活動的征兆。地球上的黏土是熱水流過巖石而形成的。賽克斯預(yù)計會在谷神星上發(fā)現(xiàn)由運(yùn)動的冰幔所驅(qū)動的地質(zhì)活動。“我們將要發(fā)現(xiàn)那些和小行星迥異的世界，”賽克斯說。
[圖片說明]：“曙光”谷神星探測器。版權(quán)：NASA。
那么這會改變?nèi)藗兊膽B(tài)度嗎？NASA艾姆斯研究中心中的杰克?里薩爾（Jack Lissauer）說，這將最終歸于心理學(xué)，“交戰(zhàn)的雙方都拿不出根本的論據(jù)，而且因為爭議眾多因此最終不會有真正的贏家。”
盡管里薩爾并不是IAU決議的忠實擁護(hù)者，但是他對其他的定義也不感冒。他說：“呈球形并不是一個好的判據(jù)。這會產(chǎn)生許多中間情況，例如很多天體會呈現(xiàn)大致的球形。”
隨著新發(fā)現(xiàn)的不斷加速出爐，也許現(xiàn)在并不是一個尋求新定義的最佳時機(jī)。在太陽系之外，其他的爭論也在風(fēng)生水起。例如，什么樣的太陽系行星可以被稱為“超級地球”？此外，在氣態(tài)巨行星和褐矮星之間有沒有一個明確的劃分？
同時，對于我們的“后院”，賽克斯還有一個更激進(jìn)的建議。如果把簡單的“球形”定義擴(kuò)展一下，那么我們是否應(yīng)該對月亮以及其他行星的大型衛(wèi)星進(jìn)行重新分類？“我們有圍繞其他恒星轉(zhuǎn)動的恒星，那么為什么行星不能圍繞其他行星轉(zhuǎn)動？”他問道。
這看起來似乎是不可能的，但誰知道呢？也許圍繞冥王星的論戰(zhàn)最終會帶給我們出乎意料的結(jié)果。正如和古希臘時期一樣，月亮又會再一次成為一顆行星？
國際天文聯(lián)合會（IAU）決議：太陽系行星的定義 現(xiàn)代的觀測正在改變著我們對行星系統(tǒng)的認(rèn)識。天體的命名應(yīng)當(dāng)反映這些最新的知識，這一點特別適用于行星這個名詞。名詞“行星”源自描畫“漫游者”，那時只知道它們是天空中移動的光點。最近的發(fā)現(xiàn)使我們能用新得到的科學(xué)信息創(chuàng)建新的定義。決議5A
IAU因此決議把行星和太陽系中的其它天體定義為如下不同的三類：
（1）行星（planet）（注1）是一個具有如下性質(zhì)的天體：
（a）位于圍繞太陽的軌道上，
（b）有足夠大的質(zhì)量來克服固體應(yīng)力以達(dá)到流體靜力平衡的形狀（近于球形），
（c）已經(jīng)清空了其軌道附近的區(qū)域。
（2）矮行星（dwarf planet）是一個具有如下性質(zhì)的天體：
（a）位于圍繞太陽的軌道上，
（b）有足夠大的質(zhì)量來克服固體應(yīng)力以達(dá)到流體靜力平衡的形狀（近于球形）（注2），
（c）還沒有清空了其軌道附近的區(qū)域，
（d）不是一顆衛(wèi)星。
（3）其他所有圍繞太陽運(yùn)動的天體（注3）被定義成“太陽系小天體”（small solar system bodies）。
注1：八顆行星是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
注2：IAU將建立一個程序?qū)咏行呛推渌诸愡吔绲奶祗w進(jìn)行評估。
注3：目前這些天體包括絕大多數(shù)的太陽系小行星（asteroid）、絕大多數(shù)的海外天體（TNO）、彗星和其他小天體。
IAU決議：冥王星（Pluto）
決議6A
IAU進(jìn)一步?jīng)Q議：
根據(jù)上述的定義冥王星（Pluto）是一顆矮行星，并且被認(rèn)定成新一類海外天體的原型。
[New Scientist 2009年7月22日]
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