宋楠

今年是冥王星發(fā)現(xiàn)90周年。

冥王星曾被列為太陽(yáng)系九大行星，后來(lái)又被逐出大行星行列，降級(jí)為矮行星。然而冥王星從未淡出人們的視野，2015年7月，在美國(guó)“新視野”號(hào)探測(cè)器拍攝的一張冥王星近距離照片上，一個(gè)大大的愛(ài)心圖案再次讓冥王星成為熱門話題。

現(xiàn)身——萬(wàn)眾期待下的發(fā)現(xiàn)

在冥王星被發(fā)現(xiàn)之前，人們已經(jīng)在太陽(yáng)周圍找到了8顆行星，其中最后發(fā)現(xiàn)的海王星又被稱為“筆尖上的行星”。法國(guó)天文學(xué)家勒維耶利用天王星軌道受到其他天體引力作用的影響，計(jì)算出了它外圍可能存在另一顆行星的位置。他把自己的計(jì)算結(jié)果告知柏林天文臺(tái)的約翰·加勒，讓他幫忙搜尋。果不其然，1846年，加勒和他的學(xué)生海因里希·達(dá)雷斯特發(fā)現(xiàn)了海王星的蹤跡，它的實(shí)際位置與勒維耶計(jì)算推測(cè)的位置之間，僅僅只有1°的偏差。海王星也因此成為第一顆先通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算得到位置、再利用望遠(yuǎn)鏡觀察證實(shí)的行星，因此被冠以“筆尖上的行星”的稱號(hào)。

海王星被發(fā)現(xiàn)后，人們發(fā)現(xiàn)海王星的引力影響并不能完全解釋天王星軌道的變化，因此推測(cè)應(yīng)該還有其他天體在外圍運(yùn)動(dòng)，影響著天王星和海王星的軌道。許多科學(xué)家紛紛給出自己的結(jié)果，都想要通過(guò)自己的計(jì)算，復(fù)制海王星后下一個(gè)“筆尖上的行星”傳奇。但更遙遠(yuǎn)的距離，更小的軌道偏差，無(wú)疑使尋找海王星外的新行星難度陡增。

在諸多苦苦搜尋新行星的人群中不得不提的一個(gè)名字，是帕西瓦爾·洛厄爾。這位身家不菲的波士頓人，于1984年在亞利桑那州的弗拉格斯塔夫創(chuàng)建了洛厄爾天文臺(tái)，這也是天文臺(tái)為了獲得更好的觀測(cè)環(huán)境，第一次被建造在遠(yuǎn)離人煙的高海拔地區(qū)。洛厄爾利用天文臺(tái)上的望遠(yuǎn)鏡，致力于兩項(xiàng)個(gè)人非常癡迷的天文工作，一項(xiàng)是在火星上尋找運(yùn)河的痕跡，另一項(xiàng)便是搜尋海王星外可能存在的未知行星，他稱之為X行星。

第一次世界大戰(zhàn)和天文研究的不順對(duì)洛厄爾的身心造成了巨大打擊，1916年他不幸中風(fēng)逝世，洛厄爾天文臺(tái)的搜尋X行星計(jì)劃也被迫中斷。直到1929年，洛厄爾天文臺(tái)招募的23歲的年輕人克萊德·湯博繼續(xù)這項(xiàng)工作，神秘X行星的面目才得以被揭開(kāi)。冥王星是1930年2月18日下午4點(diǎn)左右被湯博發(fā)現(xiàn)的。大家一定會(huì)好奇下午4點(diǎn)左右天還沒(méi)黑，怎么可能看到星星？其實(shí)湯博并非直接用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到冥王星，而是通過(guò)一種特殊的方法找到的冥王星。

湯博發(fā)現(xiàn)冥王星使用的是一種叫作“閃爍對(duì)比器”的天文設(shè)備，它可以將兩張不同時(shí)間拍攝的同一星空區(qū)域圖片進(jìn)行快速來(lái)回切換，利用視覺(jué)殘留現(xiàn)象，使人眼覺(jué)察到兩張照片的微小差異，這有點(diǎn)類似于我們現(xiàn)在經(jīng)常玩的兩幅圖片找不同游戲。2月18日下午，勤奮的湯博正是通過(guò)反復(fù)比對(duì)拍攝于1月23日和29日的兩張照相底片，找到了一個(gè)當(dāng)時(shí)正位于雙子座中移動(dòng)的小亮點(diǎn)，這便是后來(lái)被命名為冥王星的第九大行星。

爭(zhēng)議——搗亂的新天體們

自從冥王星被發(fā)現(xiàn)后，關(guān)于它的爭(zhēng)議就不斷出現(xiàn)，在整個(gè)20世紀(jì)之中，天文學(xué)家一直致力于對(duì)它軌道和質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定。測(cè)得的冥王星質(zhì)量很小，小到不足以對(duì)天王星的軌道產(chǎn)生太多影響。而太陽(yáng)系中其他新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)也一步步動(dòng)搖著冥王星第九大行星的地位。

1978年，冥王星的第一顆衛(wèi)星——冥衛(wèi)一卡戎，被同樣位于亞利桑那州弗拉格斯塔夫小鎮(zhèn)上的美國(guó)海軍天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了。卡戎的發(fā)現(xiàn)使得天文學(xué)家可以通過(guò)兩顆星的繞轉(zhuǎn)來(lái)更好地確定它們的質(zhì)量，結(jié)果冥王星的質(zhì)量比前人估算的還要小，而冥衛(wèi)一卡戎的質(zhì)量卻有冥王星的十分之一，半徑更是達(dá)到了冥王星的一半。兩者軌道還形成了1∶1的潮汐鎖定軌道，也就是說(shuō)冥王星和它的衛(wèi)星卡戎，都是彼此只有一面朝著對(duì)方繞轉(zhuǎn)，這在太陽(yáng)系的行星中也是獨(dú)一份的?？梢哉f(shuō)，卡戎的種種性質(zhì)對(duì)冥王星的行星地位產(chǎn)生了動(dòng)搖。

1992年，太陽(yáng)系研究領(lǐng)域又迎來(lái)了一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)。夏威夷大學(xué)的戴維·朱伊特教授和他的研究生劉麗杏發(fā)現(xiàn)了一個(gè)海王星外的冰質(zhì)天體——1992QB1，這顆天體運(yùn)行的位置在著名天文學(xué)家杰勒德·柯伊伯預(yù)言的區(qū)域內(nèi)，成為人類第一個(gè)柯伊伯帶天體。從那以后，天文學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了1000多顆柯伊伯帶天體。其中發(fā)現(xiàn)的鬩神星、鳥(niǎo)神星和妊神星個(gè)頭都跟冥王星差不多大，并且大約有10%的柯伊伯帶天體周圍發(fā)現(xiàn)了衛(wèi)星。

要知道冥王星本身也位于柯伊伯帶內(nèi)，當(dāng)更多柯伊伯帶天體被發(fā)現(xiàn)后，冥王星在里面看起來(lái)并非特立獨(dú)行，假如它是行星，那新發(fā)現(xiàn)的這些個(gè)頭差不多的柯伊伯帶天體是否也應(yīng)該定義為行星？更多新發(fā)現(xiàn)帶來(lái)的，不僅僅是對(duì)于太陽(yáng)系外側(cè)疆域認(rèn)知的擴(kuò)展，也真切威脅到了冥王星在太陽(yáng)系中的地位。

此外，冥王星本身的諸多性質(zhì)也與其他八大行星不盡相同。譬如冥王星的質(zhì)量很小，只有八大行星中質(zhì)量最小的水星質(zhì)量的5%。它的軌道不是近圓軌道，而是一個(gè)扁橢圓，且與它相鄰的海王星軌道之間有交叉。冥王星的軌道除了很扁，傾斜也更大，與太陽(yáng)系黃道面的夾角是17°，比其他行星中軌道傾角最大的水星還大得多。一些天文學(xué)家和天文科普工作者也在不斷思考著如何更好地定義冥王星在太陽(yáng)系中的身份地位。

2006年第26屆國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)上，424名參會(huì)人員現(xiàn)場(chǎng)表決通過(guò)了新的行星定義，冥王星也就在官方被正式剔除出了行星的行列。

20世紀(jì)末，美國(guó)自然歷史博物館決定重建歷史悠久的海登天文館。新館的首任館長(zhǎng)尼爾·泰森在組織場(chǎng)館的布展設(shè)計(jì)時(shí)，為冥王星如何在場(chǎng)館中安排位置而絞盡腦汁。到底在太陽(yáng)系的展覽中，把冥王星歸于何處，令泰森費(fèi)盡了心思，他甚至組織了一場(chǎng)公開(kāi)辯論，邀請(qǐng)5位立場(chǎng)不同的權(quán)威專家來(lái)闡述冥王星是否應(yīng)該作為第九大行星陳列。討論并沒(méi)形成最終結(jié)果。不過(guò)海登天文館最終在泰森牽頭下，決定采取一種與眾不同的方式介紹太陽(yáng)系的天體們，即不再按照之前的慣例按順序列舉行星，而是按照性質(zhì)，把當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)系內(nèi)諸多天體進(jìn)行分類展示：太陽(yáng)作為老大哥單獨(dú)展示;接下來(lái)的類地行星有水星、金星、地球和火星;類木行星也就是氣態(tài)巨行星則有木星、土星、天王星和海王星;冥王星由于個(gè)頭重量的天然劣勢(shì)，自然無(wú)法歸于上面任一類，而是被放在了柯伊伯帶天體之中;更外圍處則是布滿活躍彗星的奧爾特云。

這種在當(dāng)時(shí)看來(lái)最科學(xué)合理的分類展示方法，卻在2000年海登天文館開(kāi)館后引起了軒然大波。孩子們因?yàn)樵趨⒂^海登天文館時(shí)并不能找到書(shū)本上的第九大行星冥王星而困惑不已，媒體也借此大做文章。公眾對(duì)于冥王星地位的討論也驚動(dòng)了天文學(xué)界的權(quán)威組織，成立于1919年的國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)，該組織負(fù)責(zé)所有天體的命名工作，冥王星的身份也最終由它來(lái)定奪。

降級(jí)——舉世矚目的投票表決

冥王星引起的爭(zhēng)議不僅僅是在公眾群體之中，科學(xué)家群體的意見(jiàn)也不盡相同。國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)經(jīng)過(guò)兩年多的委員會(huì)評(píng)議，仍然無(wú)法就該如何定義什么是行星達(dá)成一致，因此專門成立了行星定義委員會(huì)。行星定義委員會(huì)的專家通過(guò)討論，提出關(guān)于行星的定義，提交國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)進(jìn)行審議，經(jīng)過(guò)幾輪討論，最終把行星的定義提交大會(huì)全體在場(chǎng)科學(xué)家表決。

最新的行星定義由3條核心內(nèi)容組成：一個(gè)天體要圍繞太陽(yáng)運(yùn)行，有足夠質(zhì)量能使自身接近于球形，并且能清空其鄰近軌道上的其他天體，才可以被稱之為行星。在這一定義之中，處于柯伊伯帶的冥王星，其軌道上還布滿了其他的小冰球——柯伊伯帶天體，新的行星定義實(shí)際上是將冥王星阻擋在了行星行列之外。

2006年8月24日，在捷克首都布拉格召開(kāi)的第26屆國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)最后一天的會(huì)議上，在場(chǎng)的424名參會(huì)人員通過(guò)舉黃牌表示贊同的方式對(duì)新的行星定義進(jìn)行表決?，F(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有精確計(jì)票，而是以壓倒性多數(shù)票的結(jié)果，通過(guò)了新的行星定義。冥王星也就在官方被正式剔除出了行星的行列，重新被定義為一類天體——“矮行星”。跟它一起并入矮行星行列的，還有我們上文介紹過(guò)的幾個(gè)大個(gè)柯伊伯帶天體，以及一顆小行星——谷神星。

雖然國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)官方將冥王星降級(jí)為了矮行星，但投票的結(jié)果也招來(lái)了一些行星科學(xué)組織的強(qiáng)烈抗議。他們認(rèn)為參與投票的424名天體物理學(xué)家并不能代表所有參會(huì)的2000多名天體物理學(xué)家，更不可能代表國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)的上萬(wàn)名會(huì)員。他們甚至還組織起來(lái)發(fā)表了抗議的請(qǐng)?jiān)笗?shū)，征集支持者簽名。

在不滿投票結(jié)果的人群中，有各種各樣的人，反對(duì)的理由也五花八門。有些人反對(duì)的是國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)簡(jiǎn)單粗暴地通過(guò)重新定義行星概念并倉(cāng)促表決，應(yīng)該有更加開(kāi)明溫和的解決方案。而冥王星發(fā)現(xiàn)者湯博家鄉(xiāng)——新墨西哥州的議員，則是由議會(huì)通過(guò)一項(xiàng)紀(jì)念法案，宣布冥王星在該州范圍內(nèi)為行星，以此來(lái)表達(dá)對(duì)投票結(jié)果不滿。總之，冥王星被國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)降級(jí)的事件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單純的科學(xué)范疇，而是深入到了社會(huì)的方方面面。

重生——“比心”地球人

隨著時(shí)間的推移，公眾對(duì)于冥王星被降級(jí)的目光，逐漸被其他的新聞和事件所取代，而且隨著新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的出現(xiàn)和知識(shí)的傳播普及，更多的人也接受了冥王星成為矮行星的事實(shí)。就當(dāng)大多數(shù)人都淡忘了關(guān)于冥王星的爭(zhēng)論之時(shí)，2015年7月，美國(guó)宇航局公布的一張冥王星的近距離圖片，又把這顆飽受爭(zhēng)議的天體拉回到了人們的視野之中。2006年發(fā)射的“新視野”號(hào)探測(cè)器，在經(jīng)過(guò)9年多的漫長(zhǎng)星際旅行，近距離飛越冥王星，在拍攝的冥王星“證件照”上，一個(gè)大大的愛(ài)心圖案震驚世界。這幅幾乎家喻戶曉的圖片，讓所有人第一眼看到都會(huì)愛(ài)不釋手。人們很難想象在太陽(yáng)系黑暗深處的地方，冰冷環(huán)境下的冥王星，表面竟然呈現(xiàn)出了如此暖心的圖案。這顆經(jīng)歷了大起大落的天體，在很多人都幾乎淡忘它的時(shí)候，以這樣一種方式重新回歸到世人眼中?！氨刃摹钡厍蛉?，同時(shí)還有更多的科學(xué)結(jié)果被發(fā)現(xiàn)，無(wú)疑是一次華麗的轉(zhuǎn)身。心形區(qū)域被命名為“湯博區(qū)”，以此來(lái)紀(jì)念冥王星的發(fā)現(xiàn)者?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)這一區(qū)域是富含氮冰的平原。而拍攝冥王星的“新視野”號(hào)探測(cè)器上，也搭載了湯博的骨灰。

冥王星跌宕起伏的經(jīng)歷，因?yàn)樯硎雷冞w而被世人格外關(guān)注。類似于它被修正為矮行星前后的故事，在天文學(xué)研究乃至更廣泛的科學(xué)研究探索中，可以說(shuō)比比皆是。

◎ 來(lái)源|北京日?qǐng)?bào)