[비즈한국] 近日,NASA局长杰拉德·艾萨克曼(Jared Isaacman)引发了一场意想不到的争议。他公开表示,NASA将探讨是否能将冥王星重新恢复为行星。这场风波源于美国一名女孩在X上发布的一封手写信,请求让冥王星重回行星行列,而艾萨克曼对此表示愿意考虑,从而引发了热议。
自1930年首次发现以来,冥王星长期被视为太阳系的第九大行星,但在2006年通过天文学家投票被剥夺了行星地位。现在的诉求是希望将这颗被“驱逐”的冥王星重新列为行星。然而,这真的可能吗?到底要以什么样的名义将曾经被除名的冥王星恢复原位呢?
冥王星的“复权”并非简单议题。当初冥王星失去行星地位,并不是因为它太小或外形“难看”,其核心在于冥王星在太阳系中处于何种动力学地位。
2006年,国际天文学联合会(IAU)制定了太阳系行星的三项标准。第一,必须绕太阳公转。第二,自身重力足以克服刚体强度,形成近球形(即接近流体静力平衡状态)。第三,必须清除其轨道附近的其他天体。换言之,在其轨道附近不应存在与其大小相当的其他天体,必须是该区域的绝对主导者。正是第三条标准,导致冥王星失去了行星地位。
当时,国际天文学联合会历史上首次为长期以来习惯使用的“行星”一词作出了科学定义。随着大量小天体残骸被发现,太阳系局势陷入混乱,这种界定旨在进行一次及时的“交通整治”。通过该决议,行星和矮行星被划分为不同的类别。冥王星虽然满足前两条行星标准,却未能满足第三条,最终被降级为矮行星。

然而,对于热爱冥王星的人们来说,这无疑是一次心灵创伤。人们开始在冥王星那本平凡的脸上画上悲伤的表情,为它的境遇感到遗憾。甚至有许多人希望能让冥王星“复权”。一些少数派天文学家抱怨说,用来降级冥王星的最后一条标准过于人为。事实上,冥王星在被踢出行星行列后,反而比作为行星时更加出名了。
但这里关键的一点是,冥王星并非是因为突然变异才被驱逐的。恰恰相反,我们在2006年对太阳系有了更准确的认识。在20世纪的大部分时间里,冥王星看起来就像是一颗孤独的第九大行星。但20世纪90年代以后,随着望远镜性能的飞速提升,海王星轨道外发现了无数冰冷天体,柯伊伯带的存在也随之显现。冥王星并非孤独的行星,而是柯伊伯带中一个非常大的成员而已。
给冥王星地位以致命一击的是阋神星(Eris)的发现。2005年,人们发现了一颗轨道位于海王星外、大小与冥王星相当的阋神星。随之而来的自然就是这样一个问题:如果冥王星是行星,那阋神星呢?接连发现的妊神星、鸟神星、创神星、共工星、奥尔库斯和塞德娜等天体又该如何看待?冥王星到底有什么特殊之处,非要给它留个例外?还是说为了冥王星,要把那些碎片全部接纳为行星?如果是那样,每当太阳系边缘发现新天体,行星数量就会无休止地增加。2006年天文学家做出的果断决定,正是为了防止这种混乱。
如果想让冥王星“复活”,主要有两种方法。一种是彻底修改行星的定义。这样一来,2006年制定的行星定义仅维持20年就将被推翻。另一种方法是找出冥王星独有、而其他柯伊伯带天体所没有的特殊特征,从而证明冥王星与其它矮行星本质不同。但这两种途径在现实中都不容易实现。
首先看看修改定义的方法。事实上,几年前就曾有过激进的提议。2022年发表的一篇论文提出了一个大胆的标题——“月球也是行星”。研究者主张,行星的定义不应取决于轨道的动力学标准,而应取决于天体本身的地质复杂性。从这个角度看,天体是绕着太阳转还是绕着木星转并不重要。只要足够圆、地质复杂、具有火山活动、大气、海洋、磁场或潮汐加热等复杂的行星特征,就应该被视为行星。按照这个逻辑,月球当然也是行星,同时木卫一、木卫二、木卫三、土卫六、土卫二等几乎所有卫星也都成了行星。这或许比将所有柯伊伯带天体都称为行星更加激进。
当然,这一主张也有科学上的思考空间。特别是在关注天体细节特征的行星科学领域,天体是什么样的地质世界,可能比它在轨道上占据多大主导地位更为重要。实际上,土卫六拥有浓厚的大气,木卫二和土卫二拥有地下海洋,木卫一则拥有太阳系中最激烈的火山活动。单从地质学上看,它们可能比那些寒冷、死寂的岩石行星更具“行星范儿”。
然而,如果直接采纳这一定义,问题会变得更复杂。这不仅仅是冥王星复权的问题,太阳系行星的数量将不再是九颗,而是会增加到几十甚至几百颗。这恐怕是那些为冥王星感到惋惜、希望其复权的人们也没想到的结论。这无异于为了复活冥王星而把月球都编入行星行列。虽然这可以看作比轨道动力学标准更一致的标准,但却不符合只为冥王星一人“开绿灯”的目的。
那么第二种方法呢?即找出冥王星独有的特殊特征,赋予其区别于阋神星、妊神星、鸟神星的特殊地位。这方面似乎有一线希望,因为冥王星拥有大气层。冥王星大气的主要成分是氮气,并混合有少量的甲烷和二氧化碳。其平均表面气压约为10微巴,与地球相比极为稀薄。但在此前,人们认为这是海王星外天体中独有的特征。至少曾经是这样认为的。


新视野号探测器拍摄的照片清晰地展现了冥王星微薄大气的存在。当探测器飞过遮挡太阳的冥王星阴影后,冥王星引发了一场日食。那一刻,透过冥王星圆润剪影的边缘,太阳光经过冥王星稀薄的大气层散射,形成了一道明亮的光环。

太阳系边缘的其他天体是否有大气,可以通过这些天体遮挡背景恒星的“掩星”现象来判断。此前,人们也对阋神星、妊神星、鸟神星等海王星外天体(TNO)进行了恒星掩星观测,但并未检测到大气。即便有,也被推测仅为1到100纳巴量级的极稀薄大气。以鸟神星为例,曾有人提出其可能在释放甲烷气体,但那是否是真正被鸟神星重力束缚的稳定大气,还是仅为地表暂时释放的气体,尚不明确。
然而,最近的一项发现让冥王星仅存的希望——即作为拥有大气的唯一柯伊伯带天体——也变得岌岌可危。最近,《自然-天文学》(Nature Astronomy)杂志发布消息称,在比冥王星更靠外的柯伊伯带天体2002 XV93上,也检测到了微弱的大气信号。该天体直径仅500公里,比冥王星小得多,重力也更弱。但在2024年1月10日的掩星观测中,背景恒星的光度并没有突然中断,而是在天体遮挡恒星的瞬间呈现出平缓的弯曲和减弱,就像背景星光穿过大气层发生折射的痕迹一样。

据此推算的2002 XV93大气压约为200纳巴量级。这仅为地球大气压的数百万分之一,与冥王星相比也低了50到100倍。但关键在于,即使在比冥王星更遥远、更小的柯伊伯带天体上,也可能存在可观测到的大气。这一发现直接挑战了原有的观点,即认为小型天体上的挥发性气体早已流失殆尽。
该大气的来源尚不确定。目前有两种主要推测:一是最近与小型冰质天体发生碰撞,导致挥发性物质释放并形成了临时大气;二是天体内部可能存在极低温的冰火山活动,持续向外喷发物质。这一令人震惊的发现表明,柯伊伯带天体可能并非仅仅是冰冷死寂的冰块。小型天体在太阳系那遥远黑暗的边缘,也会与其他天体碰撞,内部活跃的地质活动使其即便微薄,也能拥有属于自己的大气层。
如果不仅是冥王星,其他柯伊伯带天体甚至更小的天体也能暂时拥有大气,那么冥王星的复权就更难了。要让冥王星重回行星之列,必须制定新的标准。而这个新标准必须在不影响现有“水金地火木土天海”八大行星地位的同时,还要能在众多柯伊伯带天体中单单“保住”冥王星。直到最近,冥王星稀薄的大气层似乎还能作为希望,但现在这份希望也变得模糊不清了。无论采取何种标准,想要单挑冥王星并将其恢复名誉,看来几乎是不可能的。
最终,让冥王星回归行星的呼声,与其说是科学论调,不如说是顺应民意的文化口号。冥王星是20世纪唯一由美国天文学家克莱德·汤博发现的行星,它因为可爱,还成了迪斯尼卡通角色的名字。在美国,人们对冥王星有着特殊的感情。但是,科学的定义和分类不能仅仅依靠感情。科学分类存在的意义不是为了取悦某个天体,而是为了以更一致的视角审视宇宙。
美国新墨西哥州已经自行通过条例,将冥王星定为行星。新墨西哥州是汤博度过晚年的地方。他们主张,只要冥王星在他们的夜空中可见,它就是行星。并把冥王星被发现的3月13日定为“行星冥王星日”进行纪念。
但这所有的一切都只是政治口号,在科学上没有任何意义。将冥王星重新分类为矮行星,也不是美国或NASA单方面做出的决定。这是2006年在布拉格召开的全球天文学家投票通过的正式决议,从而确立了行星的新定义。这绝不是一个国家或一个机构能够擅自改变的。
冥王星真的非要是行星吗?冥王星无论是否是行星,它本身就极具魅力且伟大。相反,试图强行将冥王星塞回“行星”这个陈旧的标准中,反而可能损害其真正的价值。如今的冥王星是柯伊伯带的“带头大哥”,代表着海王星外太阳系的广袤轨道。成为矮行星其实并不是降级,而是找到了它应有的位置。矮行星这个称号,恰恰揭示了冥王星所属的那个更加宏大的世界。
冥王星的公转周期是248年。冥王星是1930年被人类首次发现的。这意味着自从被我们发现以来,它甚至还没绕太阳转完一圈。到2178年,冥王星终于将走完一圈迎来“新年”。在不到一个“冥王星年”的时间里,它经历了成为行星、被驱逐,以及可能再次被强行塞回行星的坎坷命运。
我也爱冥王星。但我想,冥王星本人大概也不希望因为自己而让太阳系变得更加混乱吧。
参考
https://www.nature.com/articles/s41550-026-02846-1
作者池雄培是?热爱猫咪与宇宙。童年时期在看了《银河铁道999》后,立下了向世人传达宇宙之美的梦想。目前担任世宗大学自由专业学部助理教授,积极从事演讲、写作等科普活动。著有《关于天文学家的无用之处》、《我们皆是天文学家》、《看到宇宙时浮现的奇怪问题》等书籍,并翻译了《我究竟是怎么杀掉冥王星的》、《量子人生》、《UFO》等作品。