冥王星降級風波

 冥王星為什麼要改變冥王星 的 地位，矮行星 又是怎麼回事？而且這一切居然是用投票的 方式來決定的 ！天文學家是不是在開玩笑？且聽我們慢慢道來。九大行星 怎麼來的 ？很早以前，老祖宗們就對點點繁星 崇拜不已。他們發現，除了每天的 東升西落，天空中絕大多數星 星 之間的 相對位置似乎都是不變的 ，於是把它們稱為「恆星 」。但是他們同時也注意到有七個天體是不一樣的 ，它們相對於不變的 星 空背景而言卻是在緩慢地移動著的 ，這七個天體是：太陽、月亮、水星 、金星 、火星 、木星 和土星 ，因為它們看似在星 空中「漫遊」，於是被古人們稱為「行星 」。我們平常使用的 每星 期七天的 名稱，在英語中就是與這七個天體相對應的 。

 海王星 ，現在成了離太陽最遠的 行星 。所以，古人心目中的 行星 居然包括了太陽和月亮！只是後來，人們感覺太陽和月亮太特別，所以才把它們區分開來，而把剩下的 那五顆稱為行星 。到了十七世紀，隨著哥白尼日心說的 建立，人們了解到太陽才是太陽系 的 主宰，太陽系 所有其它天體都在環繞太陽運轉，於是人們知道了地球其實是和那五大行星 具有同樣性質的 天體，於是我們了解的 大行星 就成了6個。隨著日心說逐漸深入人心，基本正確的 太陽系 結構已經建立起來了，太陽、六大行星 以及環繞它們運行的 衛星 ，還有一種被稱為彗星 的 天體共同構成了當時人們心目中的 太陽系 。1781年，英國的 威廉－赫歇爾偶然發現了木星 之外的 又一顆大行星 ― 天王星 ，這一下子打開了人們的 眼界，人們開始認識到太陽系 可能比想像的 還要大得多，內容也要豐富得多。果然在1846年，德國的 伽勒發現了海王星 ，美國的 湯博又於1930年發現了冥王星 。隨著這三個帶「王」冠大行星 的 加盟，九大行星 的 概念才在二十世紀30年代真正建立起來了。行星 降級早有先例在太陽系 的 探索過程中，人們還意外地在火星 和木星 繞日軌道之間發現了一大群小天體，其中最大，也是最早被發現的 一個被稱為穀神星 。1801年元旦之夜，義大利的 皮亞齊發現了這個新天體。圖3：在火星 和木星 軌道之間，分布著大量的 小行星 ，構成了小行星 帶。最初它也曾被認為是大行星 ，但很快就測出它的 質量太小，與其它的 大行星 很不相稱，特別是隨後又在類似的 軌道上發現了一系 列小天體，如婚神星 、灶神星 等，於是人們決定將他們單獨歸為一類，稱為「小行星 」。目前已經命名的 小行星 已達到13萬個以上。圖4：奇形怪狀的 小行星 。進一步的 觀測和研究還發現，太陽系 空間其實還存在著巨大數量的 微小物體，它們中的 一部分會與地球相撞而形成「流星 」，這些微小物體通常被稱為「流星 體」或「行星 際塵埃物質」。至此，在二十世紀的 大部分時間裡，人們形成了這樣一種對太陽系 的 認識：太陽是一顆恆星 ，位於太陽系 的 中心；九大行星 帶著各自的 衛星 環繞太陽有序地運行；在火星 和木星 的 軌道之間，存在著大量的 小行星 ；除此之外，還有眾多的 彗星 ，無法計數的 行星 際塵埃物質，以及極其稀薄的 氣體。圖5：經典的 由九大行星 組成的 太陽系 圖象由此可見，九大行星 的 概念並非從來就有，行星 的 降級也早有先例。人們對太陽系 的 認識是不斷發展和完善的 ，所以，這一次冥王星 地位的 改變，也不是什麼難以接受的 驚人之事。尋找第十大行星 帶來的 挑戰自從發現冥王星 之後，許多人就在孜孜以求想發現第十大行星 ，但是直到1992年，隨著現代大型望遠鏡的 陸續建成和更高靈敏度的 探測器投入使用，人們才終於在冥王星 那麼遙遠的 區域又發現了一個新天體－1992 QB1，它是第十大行星 嗎？經過初步測量，發現它的 個頭太小，只能算作一個跑得太遠的 小行星 。圖6：部分較大的 海外天體大小之比較但是，隨後幾年，人們又在那麼遙遠的 地方發現了越來越多的 這一類天體，發現小行星 帶的 歷史似乎在重演。驚訝的 天文學家把它們稱為「海外天體」，因為它們的 軌道一般都在海王星 軌道之外。這其中的 很多天體也可以稱為「柯依伯帶天體」，這是為了紀念美國科學家柯依伯，他在1951年就曾天才地推測這個遙遠而廣闊的 區域中可能存在大量的 冰狀物體。更為驚人的 是，不斷有發現較大個頭新天體的 消息被報道出來，從「誇歐爾」，到「塞德娜」，每一次都帶給人們似乎發現了「第十大行星 」的 欣喜，但很快又因為它們的 個頭比不上冥王星 而被排斥。圖7：厄里斯（奇娜）想像圖冥王星 的 個頭實在太小，甚至比我們的 月亮還小，它之所以被冠以行星 的 稱號，很有一點渾水摸魚的 味道。剛發現它時，它是那個區域獨一無二的 大天體，而且當時對它真實大小的 測量有較大的 偏差，最大的 測量報告甚至達到了直徑1萬公里，等到後來仔細測量表明它的 真實直徑僅為2300公里，在行星 世界裡只是一個小不點之後，已經是木已成舟。後來人們還發現，冥王星 的 運行軌道很扁，而且這個軌道平面與太陽系 其它天體繞太陽運轉的 軌道平面有很大的 傾角，這些特徵都讓人們心生疑慮，冥王星 夠得上一個行星 的 資格嗎？既然冥王星 能不能稱為行星 都要受到懷疑，那麼任何一個比它還小得天體，又怎麼可能獲得第十大行星 的 殊榮呢？但是真正的 挑戰終於出現了，新天體2003UB313橫空出世。美國科學家麥克－布朗於2005年7月正式公布了這個發現。最新測量表明，它的 直徑（2400公里）甚至超過了冥王星 ！布朗欣喜地認為這個天體應該夠得上行星 的 稱號了，它為這個「新生兒」起名叫「齊娜」。然而，矛盾產生了，天文學家分成了兩派。其中一派認為齊娜應該是行星 ，但那些個頭比冥王星 略小的 其它新天體，比如誇歐爾、塞德娜等，也應該是行星 ，因為它們之間並沒有本質的 區別 ，數百個海外天體，大小之間似乎也並無明顯的 界限，怎麼判定哪個是行星 ，哪個又不是呢？另一派天文學家則認為，不僅奇娜不能稱為行星 ，其實連冥王星 也不夠格，冥王星 其實只是海外天體中較大的 一個，因此這一派天文學家認為應該把冥王星 從九大行星 中除名！新發現的 天體和冥王星 一起，應該歸為新的 一類天體。為什麼要尋求行星 定義？圖8：IAU的 科學家們就行星 定義和冥王星 的 地位進行投票既然各有各的 道理，天文學家們就為難了，到底是將行星 隊伍擴編呢，還是乾脆將冥王星 「降級」？當然還有其它各種各樣的 方案，但是誰也說服不了誰。前者的 難題在於怎樣劃界？後者則牽扯到複雜的 感情因素，要把冥王星 排斥出行星 隊伍，「冥粉」們很難接受。產生矛盾的 根源其實在於行星 的 定義。事實上，這個名詞來自遠古，其原意「漫遊」已經不能概括現代科學揭示出的 行星 本質。到底什麼樣的 天體才能算得上是行星 ？現代科學其實並沒有給出過明確的 定義。而一旦定義明確了，那麼誰是行星 ，誰不是行星 ，就容易做出判斷了。世界各國天文學家公認的 權威組織是國際天文學聯合會（IAU），因此這樣一個極其敏感的 問題就需要由這樣一個權威組織做出仲裁。IAU委託一些專家就太陽系 已發現各種天體的 性質進行了細緻認真的 分析，希望從中歸納出一個理想的 分類方案。但在具體操作中，由於眾多的 天文學家對這個問題的 意見分歧非常大，很難拿出大家都滿意的 方案。IAU無奈之下只能做出決定，在2006年召開的 第26屆大會上，由與會代表投票決定是否接受新的 定義方案。萬眾矚目的 IAU大會於2006年8月14日在布拉格開幕，行星 定義的 問題果然成了會議上的 一大熱門，專家們提出的 定義方案僅在會議期間就數易其稿，但8月26日的 表決終於使其中的 主要的 內容獲得通過。行星 定義使冥王星 降級表決結果為行星 這個概念給出了一個明確的 定義，並創造性的 引入了矮行星 這個新名詞。根據決議，一個天體要稱為行星 ，必須具備以下這幾個要素：（1）       環繞太陽運轉；（2）       質量足夠大，以使其外形保持近似球形。（3）       該天體應該清空了軌道附近的 區域，也就是說，它應該是運行軌道中唯一的 天體，而不允許其它天體與它共享軌道。這幾個要素中的 第三條是決定冥王星 地位的 關鍵！和小行星 帶一樣，冥王星 的 軌道上充滿了各種各樣的 海外天體，冥王星 並非這個區域中的 霸王！於是被迫離開了行星 家族的 隊伍。圖9：可憐的 冥王星 傷心地離開了行星 家族但是冥王星 與那些奇形怪狀的 小行星 畢竟不同，天文學們為這種天體創造了一個新名詞，叫「矮行星 」，它和行星 的 區別就在於行星 的 軌道是獨享的 ，而矮行星 的 軌道上還有許多別的 矮行星 或小行星 與其共享。矮行星 的 地位介於行星 和小行星 之間，它不是霸王，但它仍然保持了球形天體的 尊嚴。根據這種定義，原來小行星 帶的 老大 － 穀神星 ，挑戰冥王星 地位的 齊娜，以及冥王星 自己，就一起成了第一批被確認的 矮行星 。其實，已發現的 小行星 和海外天體中，還有一些也是符合矮行星 定義的 ，只是這次會議太過匆忙，它們暫時只能做為候選者，是否能夠真正成為矮行星 ，還有待IAU細心地逐一進行評估。有趣的 是，IAU隨後又對齊娜進行了正式的 官方命名，我們將其音譯為「厄里斯」，這是古希臘神話中一個爭吵與不合之神，倒是與它在這場風波中所起的 作用相當吻合。圖10：太陽系 新家譜。太陽系 新家譜行星 終於有了科學的 定義，雖然在天文專家的 眼中，它圖11：新視野號飛船仍然義無反顧地按既定計劃奔向冥王星 。還存在著這樣那樣的 缺點，但畢竟是一個經過了多年認真調研，聽取廣泛意見而形成的 科學定義，體現了科學家的 智慧，至少相比於原來沒有嚴格定義的 狀態而言，是一大進步。根據這個最新定義，現在太陽系 的 家譜是：太陽仍然是太陽系 的 家長，八大行星 帶著各自的 衛星 圍繞太陽運行，在火星 和木星 之間是眾多小行星 組成的 小行星 帶，其首領為穀神星 ；海王星 之外則是眾多的 海外天體，冥王星 和厄里斯為其首領；此外就是太陽系 的 流浪漢－ 彗星 ，還有各種各樣的 行星 際塵埃物質和稀薄的 氣體，它們共同構成了豐富多彩的 太陽系 。經歷了這樣一個風波，儘管很多人在感情上對冥王星 的 行星 地位難以割捨，但科學終究要求我們回歸理性。從這場風波中，我們可以看到：任何科學的 認識都不可能一蹴而就，對太陽系 的 認識也是這樣，從最早的 日月五行，到九大行星 ，再到現在的 八大行星 和矮行星 ，是一個不斷深化的 過程，體現的 是科學的 不斷發展和完善。讓我們從現在開始，問候八大行星 的 太陽系 吧。註：圖10需請美編加工，將英文轉化成中文。上排從左向右譯為：水星 、金星 、地球、火星 、木星 、土星 、天王星 、海王星 、「行星 」下排從左向右譯為：穀神星 、冥王星 、厄里斯、「矮行星 」
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