龍 夫 樹 英
2009年8月4日,第二十七屆國際天文學聯(lián)合會在巴西里約熱內盧市正式開幕,來自70多個國家和地區(qū)的2 000多名天文學者出席了本屆大會。在經過激烈的討論之后,國際天文學聯(lián)合會于8月8日上午公布了行星定義決議草案的最終版本。根據(jù)這一決議草案。國際天文學聯(lián)合會對太陽系行星重新下了定義,將原先九大行星之一的冥王星降級為“矮行星”,太陽系行星數(shù)目由傳統(tǒng)的9顆減為8顆?,F(xiàn)在太陽系的天體包括:八大行星、矮行星和小天體。但據(jù)報道,在會場內外有300多名天文學研究人員聯(lián)合簽署了一項聲明,對于將冥王星降級的行星定義提出質疑。
冥王星降級了
還算幸運,克萊德-湯博沒看到冥王星降級的這天。這個1930年發(fā)現(xiàn)太陽系第九顆行星的堪薩斯農家男孩于1997年1月離開人世,享年90歲。2006年1月,湯博又一次“離開”這個世界:“新地平線號”太空探測器把他的骨灰送入太空,準備在宇宙中進行長達10年之久的遠程航行后,于2015年將湯博的骨灰撒在冥王星上。
冥王星從發(fā)現(xiàn)到今天,雖然已經有76年,可是,目前我們對它仍然知之甚少。艾倫·斯特恩是聞名世界的行星科學家,也是克萊德·湯博的好友。艾倫說,冥王星“有著許多東西等待我們去發(fā)現(xiàn)”,“我們甚罕都不知道我們不知道些什么”。但是冥王星距離我們實在太遠了,美國曾在20世紀70年代發(fā)射“先驅者10號”、“先驅者ll號”以及“旅行者1號”、“旅行者2號”4顆太空探測器,先后對木星、土星、天王星和海王星進行了探測,但對冥王星的探測卻始終是個空白點。
為了填補這一空白,美國于2006年1月19日發(fā)射了“新地平線號”太空探測器。它是探測冥王星和太陽系更遠區(qū)域的第一顆遠程太空探測器。這顆太空探測器的發(fā)射以及探測成果將從根本上改變我們關于太陽系的一些看法,為我們提供關于太陽系如何形成、地球大氣如何產生等一系列重大研究課題的重要線索?!靶碌仄骄€號”的最終目標是在2015年7月抵達冥王星;在2016年2020年間探測柯伊伯帶天體。
但是,就在“新地平線號”經過木星后,開始加速穿過小行星帶要在2015年與冥王星相會時,地球上的一群天文學家卻宣布,它的目的地現(xiàn)在屬于另一類天體·矮行星。湯博96歲的妻子帕特里夏說,湯博生前就知道類似的事情正在醞釀。她還說,如果他活到今天,作為一個科學家,他能理解這個決定。
地位一直受到懷疑
全世界為什么都對這個遠到幾乎看不見的星球如此關注?這個由巖石和固態(tài)氮構成的小小天體在太陽系如此偏僻的角落,與太陽的距離為48億km,幾乎是地日距離的40倍。自發(fā)現(xiàn)以后的76年間,它運行的距離甚至還不到自身軌道周長的1/3。我們對太陽系的重新認識早在20世紀70年代就開始了。
令人悲哀的事實是,自發(fā)現(xiàn)以來,冥王星的行星地位就一直受到懷疑,這種地位多多少少是錯誤授予的。冥王星是九大行星中體積最小的一個,而且比那8顆行星要小得多。冥王星直徑僅為2300km左右,比地球的衛(wèi)星還小。它的軌道也非常特別,與其他8顆行星運轉的軌道有一個角度,它的平均軌道速度只有4.7490km/s,公轉周期長達248年197天5.5h。冥王星可能存有生命起源的線索
在羅馬神話中,冥王星是冥界的首領。這顆行星得到這個名字是由于它離太陽太遠,以致于一直沉默在無盡的黑暗之中。根據(jù)最初的計算顯示,冥王星與地球大小相仿,所以稱之為行星并沒有引起科學家們的爭議。但是,隨著人們了解到更多事實,天文學家開始質疑它是否與其他8顆行星屬于一個類別。有些人甚至想把它稱做“彗星”。彗星體積通常比行星小得多,由冰和塵埃構成,在扁心率很高的軌道上圍繞太陽運行。
美國自然歷史博物館羅斯地球和太空中心天體物理學博物館館長邁克爾·沙拉說:“無論你認為冥王星是不是行星,每位天體物理學家都在為‘新地平線號的太空之行歡呼。我們從未到過矮行星,它是什么樣的?表面平坦嗎?是像一個冰塊,還是有顯示放射線或火山活動的裂縫?”冥王星的軌道穿越柯伊伯帶,那是一個環(huán)形的巖石帶,就在天文學家剛剛開始探索的太陽系邊緣。
他們要在那里發(fā)現(xiàn)行星和生命起源的線索。噴氣推進實驗室的行星天文學家理查德·泰里萊說:“過去,那簡直是不可能發(fā)生的事情。我們生活在地球上,地球有生命,這似乎是許多奇跡,而且是個接一個發(fā)生的。現(xiàn)在,我們知道,這些情況都非常普通?!?0年來,人類對宇宙認識的最大改變之一就是發(fā)現(xiàn)了其他恒星也有行星圍著運轉。鑒于這點,太陽系的形成就格外引人關注。天文學家已經發(fā)現(xiàn)100多顆這樣的行星,其中有些具有存在生命的可能。
“齊娜”發(fā)現(xiàn)引起爭議
迫使人們討論冥王星地位問題的是2005年加州理工學院一位名叫邁克·布朗的天文學家的發(fā)現(xiàn)。自1998年后,布朗和他的同事一直在做湯博20世紀30年代曾做過的事情:反復拍攝天空的照片,尋找移動的物體。2005年1月的一個早晨,他發(fā)現(xiàn)一個不同尋常的物體。這個物體特別明亮,所在軌道比冥王星還遠得多。沒有任何安裝在地球上的望遠鏡能測量那么遙遠的行星的大小。因此,布朗不得不等待,直到他有機會使用哈勃太空望遠鏡。2009年4月,他有了答案:那個光點的正式名稱為2003UB313,便暫定呢稱為“齊娜”,直徑約為2400km,比冥王星大5%左右。
在20世紀的天文界,“太陽系遠遠不止九大行星”的觀點相當流行。而且,太陽系中不僅有九大行星,還有諸多小行星。而我們現(xiàn)在區(qū)分它們的重要標準之一就是大小。如果冥王星是大行星,那么個頭更大的“齊娜”自然也應是大行星。
如此一來,一代人從小到大所熟知的有關太陽系的說法突然遭到懷疑。布朗發(fā)現(xiàn)的是不是第十顆行星?看起來當然是這樣,否則,冥王星為什么可以稱做行星?而且,柯伊伯帶里還有沒有更多比冥王星還大的天體三它們也叫行星嗎?如果是只比冥王星略小的天體,那該叫什么7這個事件使人們注意到,天文學家從未確定“行星”的含義。行星定義的三大條件
為此,近幾屆國際天文學聯(lián)合會不斷提議與爭論:一定要根據(jù)形狀給行星的“身份”設立一個門檻。行星是由灰塵和巖石積聚而成,且有一定直徑。因此,第一個標準是,行星必須是球形。第二個標準是,行星必須圍繞太陽而不是另一顆行星運轉。
根據(jù)這個定義,冥王星和UB313都包括在內,但還包括谷神星。1801年谷神星最初被發(fā)現(xiàn)時曾被當做行星。此外,令人迷惑的是,這也將包括冥王星自己的衛(wèi)星卡戎。太陽系中所有其他衛(wèi)星都比它們的行星小得多。然而,卡戎的體積幾乎相當于冥王星的一半以上。所以,在對冥王星軌道和卡戎軌道的數(shù)學描述中,這兩個
天體看起來實際是彼此環(huán)繞的。如果你想讓冥王星繼續(xù)留在行星行列,你必須把其他這些天體都包括在內。
第二十七屆國際天文學聯(lián)合會正式決定:太陽系的行星已經足夠多了。他們或許預料到未來人們會就哪些天體可以算做行星發(fā)生無窮無盡的爭執(zhí)。因此,新公布的行星定義決議草案的最終版本規(guī)定,行星必須要符合3個條件:必須是該區(qū)域內最大的天體:必須有足夠大的質量,能依靠自身的重力,通過流體靜力學平衡,使自身的形狀達到近似球形;天體內部不能發(fā)生核聚變反應。按照此種方案,太陽系中,目前只確認金星、土星、木星、水星、地球、火星、天王星、海王星8個天體為大行星,冥王星則不在大行星之列。至于小行星與柯伊伯帶里的天體,都不符合這個要求。冥王星也一樣,它們現(xiàn)在都叫“矮行星”。
冥王星應有“特殊的雙熏國籍”
“開除”決定令人震驚!這公平嗎?正確嗎?羅斯天文中心的沙拉看來很高興把冥王星“開除”。他說:“冥王星是一塊不控制任何東西的冰。它的軌道從屬于海王星的軌道?!?/p>
但是,還有許多專家與學者卻認為,這個決定令人震驚也令人不解。特別是參與“新地平線號”太空探索的學者,今后10多年,他們“第九大行星的研究課題”將降級為對“矮行星”的研究。
令人遺憾的是,就某些事情而言,規(guī)模的確重要。西南研究所是參與“新地平線號”研究工作的重要機構之一。該研究所的喬爾·帕克認為,美國天文學家不會輕易接受“冥王星降為矮行星”這個投票結果。他還預言,2012年將在北京主辦的第二十八屆國際天文學聯(lián)合會時,或許會出現(xiàn)修正行星定義的行動。他主張給冥王星“特殊的雙重國籍”:既是柯伊伯帶的天體,又是行星,以承認它特定的文化地位。
換句話說,我們喜歡冥王星。帕克說:“很多孩子喜歡冥王星,因為它有個可愛的名字?!碧├锶R說:“我有兩個孩子,一個6歲,一個9歲,向他們解釋這一點讓人為難,這個行星定義聽起來就像是律師寫的。”但是,行星學會執(zhí)行會長路易斯·弗里德曼認為,孩子們不會在意少記一個行星的名字。他預言:“這不會讓學生們煩惱,煩惱的是過去當過學生的我們?!?/p>
如果人們似乎對行星的定義特別關注,原因也許正是我們就居住在這樣一顆星球上。