第九行星

文/苗千

第九行星

文/苗千

家，溫暖的家，離開家門后便多是冰雪。

如果說太陽系內(nèi)部是人類溫暖的家園，人類享受著地球表面的土地、海洋和空氣，還有來自太陽的光和熱，那么到了太陽系的邊緣環(huán)境就截然不同了。在海王星軌道外側(cè)的柯伊伯帶充滿了各種由小冰塊、小巖石構(gòu)成的天體，這里也是太陽系內(nèi)大多數(shù)彗星的發(fā)源地（廣義來說太陽系的區(qū)域還要包括在柯伊伯帶之外更為廣闊的奧爾特云）。

2016年1月20日，來自加州理工學(xué)院的行星科學(xué)家麥克·布朗和康斯坦丁·巴特金在《天文期刊》發(fā)表論文《太陽系內(nèi)存在遙遠(yuǎn)的巨星行星的證據(jù)》，報告了他們通過觀測和計算機模擬得出的結(jié)論。這篇論文一經(jīng)發(fā)表，立刻引起了全世界學(xué)術(shù)界和媒體的關(guān)注，因為他們進行的是一場持續(xù)了一個多世紀(jì)的追尋。這兩位科學(xué)家認(rèn)為，在太陽系邊界的柯伊伯帶，可能存在著一顆巨大的行星——太陽系的第九顆行星。他們的假設(shè)如果能夠得到證實，將會大幅拓寬太陽系的范圍，并且改變?nèi)祟悓τ诳乱敛畮У恼J(rèn)識。

這兩位行星科學(xué)家認(rèn)為，在45億年前，太陽系形成的初期，有可能存在一個質(zhì)量與海王星接近的行星被碰撞出距離太陽較近的行星形成的區(qū)域，這顆行星在運行過程中有可能受到氣體的阻礙而速度減緩，最終緩慢地游蕩在太陽系外圍，沿著一個遙遠(yuǎn)的軌道運行，大約每1.5萬年才會繞行太陽一周。這個尚未被確認(rèn)就已經(jīng)被命名為“第九行星”的假想中的天體在理論上距離太陽最近時也會超過地球與太陽距離的200倍，最遠(yuǎn)時這顆在太陽系外部游蕩的巨型行星距離太陽會達(dá)到600 個- 1200個天文單位。

人類追尋太陽系外圍行星已經(jīng)有上百年的歷史。在十九世紀(jì)40年代，天文學(xué)家們正是通過觀測天王星軌道的攝動，首先在理論上推斷出了海王星的存在；之后通過對海王星軌道的觀測，人們推測還有另外一個大行星存在，科學(xué)家們就此開始了對太陽系內(nèi)第九顆行星的尋找。在1906年，美國科學(xué)家兼富商帕西瓦爾·羅威爾建立了羅威爾天文臺，用于尋找他心目中在海王星之外的太陽系行星，并為之命名“行星X”。在1930年發(fā)現(xiàn)的冥王星被認(rèn)為就是羅威爾生前苦苦尋找的行星X。但是隨著人類對于太陽系了解的逐漸加深，行星科學(xué)家們逐漸意識到冥王星只是屬于柯伊伯帶的小天體，它的質(zhì)量并不足以對天王星和海王星的軌道產(chǎn)生巨大的影響。2006年，冥王星被降級為矮行星，太陽系又只剩下八大行星了（目前也有很多科學(xué)家認(rèn)為冥王星的發(fā)現(xiàn)是一個巧合）。

這篇吸引到全世界關(guān)注的論文的作者之一麥克·布朗，正是當(dāng)年在國際天文學(xué)聯(lián)合會大會上力主將冥王星降級為矮行星的重要人物，他還曾經(jīng)寫了一本暢銷書《我如何殺死了冥王星》講述這個故事，這個巧合難免讓人們對于第九行星是否真的存在更加好奇。

布朗和巴特金論文的審稿人，在法國尼斯蔚藍(lán)海岸天文臺工作的意大利科學(xué)家亞歷山德羅·莫比德利在一份聲明中說，這兩人做出了“非常有力的論證”，他確信在太陽系中確實還存在著這樣一顆行星。加州大學(xué)的行星動力學(xué)家格雷戈里·勞福林對于這個結(jié)果感到尤其激動，他認(rèn)為這將是太陽系研究中的一件頭等大事——如果最終被證實的話，“最讓人感到激動的是，這顆行星是可以被探測的”。

對第九行星的電腦模擬，起源于行星科學(xué)家們對于柯伊伯帶天體進行探測的新結(jié)果。人類在1992年發(fā)現(xiàn)了第一個柯伊伯帶天體，此后不斷有新發(fā)現(xiàn)。通過對柯伊伯帶天體運行軌道的觀測，人們懷疑這些小天體的運行受到了某個巨型天體的引力影響。但是這個巨型天體的身份尚不得而知，有可能只是某個穿行太陽系的天體所引發(fā)。

在2003年，布朗領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了柯伊伯帶天體“Sedna”。Sedna呈長橢圓形的運行軌道使它成為當(dāng)時已知的最遙遠(yuǎn)的太陽系天體，它與太陽最近的距離也有76個天文單位。此后科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了幾個與Sedna類似的柯伊伯帶天體，它們的軌道與Sedna都有相似之處。促使布朗對第九行星進行模擬和探測的契機始于2014年，行星科學(xué)家查德威克·特魯希略與斯科特·謝潑德在《自然》雜志發(fā)表論文，報告他們發(fā)現(xiàn)的另一個柯伊伯帶天體“2012 VP113”，這個與Sedna類似的天體與太陽最近的距離也有80個天文單位。

這些柯伊伯帶天體的運行軌道具有相同的傾角，朝向太陽的角度也相同，在自然條件下發(fā)生這種情況的概率只有0.007％。這給布朗帶來靈感，他排除了在海王星外穿行的天體的影響，巴特金開始編寫電腦模擬程序，兩個人終于合作發(fā)現(xiàn)了假想中的第九行星。在論文發(fā)表之后，布朗甚至略顯激動地說，“殺死”冥王星很有趣，但是這件事（發(fā)現(xiàn)第九行星的重要性）比其他的一切都重要。

目前仍然處于假想中的第九行星尚未得到所有行星科學(xué)家的一致認(rèn)同。美國航空航天局（NASA）的科學(xué)家艾倫·斯托芬對于這顆行星的存在就持懷疑態(tài)度。在接受采訪時她表示，NASA在銀河系中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過5000顆行星，但是還從未發(fā)現(xiàn)過類似于模型中描述的行星。

布朗和巴特金正在使用日本國家天文臺在夏威夷建造的斯巴魯光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（Subaru Telescope）搜尋第九行星，布朗估計大約需要5年來真正發(fā)現(xiàn)這顆行星。另外，預(yù)計于2020年在智利完工的巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡（Giant Magellan Telescope）也可能幫助行星科學(xué)家們尋找第九行星。而在此之前，第九行星仍然只存在于科學(xué)家們的模擬程序中。