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星尘数星星之夜
我也爱冥王星,但不能给它“行星复权”

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。  Read original in Korean →

[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。

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。图片=NASA
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。图片=NASA

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。

冥王星的平均表面气压约为10微巴,与地球相比极为稀薄。图片=NASA
冥王星的平均表面气压约为10微巴,与地球相比极为稀薄。图片=NASA
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。图片=NASA
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。图片=NASA

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。

新视野号利用太阳被冥王星遮挡的瞬间测量了其大气规模。亮度呈平缓曲线下降,显示太阳光在被本体遮挡前,穿过了包裹冥王星的大气层并逐渐被吸收。图片=NASA
新视野号利用太阳被冥王星遮挡的瞬间测量了其大气规模。亮度呈平缓曲线下降,显示太阳光在被本体遮挡前,穿过了包裹冥王星的大气层并逐渐被吸收。图片=NASA

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。

在比冥王星更靠外的柯伊伯带天体2002 XV93上也检测到了微薄大气的信号。图片=NAOJ
在比冥王星更靠外的柯伊伯带天体2002 XV93上也检测到了微薄大气的信号。图片=NAOJ

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。

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。
지웅배 천문학자

고양이와 우주를 사랑한다. 어린 시절 ‘은하철도 999’를 보고 우주의 아름다움을 알리겠다는 꿈을 갖게 되었다. 현재 세종대학교 자유전공학부 조교수로 강연과 집필 등 다양한 과학 커뮤니케이션 활동을 함께 하고 있다. ‘천문학자의 쓸모없음에 관하여’, ‘우리는 모두 천문학자로 태어난다’, ‘우주를 보면 떠오르는 이상한 질문들’ 등의 책을 썼으며, ‘나는 어쩌다 명왕성을 죽였나’, ‘퀀텀 라이프’, ‘UFO’ 등을 번역했다.

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