冥王星地位之爭

在76年時間里，冥王星一直是人們熟知的太陽系第九大行星。冥王星的個頭相比其他八大行星來說太小，冥王星的一顆衛(wèi)星——卡戎（冥衛(wèi)一）都有冥王星的一半大小，而且冥王星的軌道傾斜又不是圓形，但這些都不影響冥王星的第九大行星地位。

2000年，位于紐約的美國自然歷史博物館在其舉辦的一場行星展覽中，冥王星被排除在外。有人給該博物館館長發(fā)郵件，對此表示不滿。2006年8月，國際天文學(xué)聯(lián)合會制定的行星新定義把冥王星正式逐出了行星隊(duì)伍。根據(jù)這一新定義，太陽系天體必須滿足3個條件才能算是行星。這三個條件分別是：環(huán)繞太陽運(yùn)行;有足夠質(zhì)量讓自己呈球形或近似球形;引力夠大，因此自己所在軌道中及軌道附近的所有其他天體都被清理出去。像冥王星這樣滿足前兩個條件但不滿足第三個條件的天體，則被定義為“矮行星”。

科學(xué)不以情感為轉(zhuǎn)移，不以喜不喜歡為準(zhǔn)。隨著科學(xué)家對太陽系的了解越來越深入，他們修改原有的觀點(diǎn)或定義無可厚非。主導(dǎo)行星新定義的一名科學(xué)家表示，對行星進(jìn)行再定義是一項(xiàng)正確舉措。她說，冥王星與太陽系其他八大行星有本質(zhì)不同，而且隨著在海王星軌道以外發(fā)現(xiàn)更多的大質(zhì)量天體，行星定義確實(shí)需要調(diào)整。她指出，修訂行星定義的目的不是讓冥王星降格，而是恰恰相反，是讓冥王星作為一類新天體——矮行星的典型代表，以凸顯這類天體的重要性。

有不少科學(xué)家對這一觀點(diǎn)表示贊同。例如，一名行星學(xué)家把行星新定義看作是“科學(xué)戰(zhàn)勝了情感”，科學(xué)歷程的特點(diǎn)就是“科學(xué)家不斷認(rèn)識到自己的早期觀點(diǎn)可能有誤”，而冥王星也“最終有了該有的歸屬”。但另一名行星學(xué)家認(rèn)為，2006年對行星進(jìn)行新定義純屬胡搞，其中第三個條件尤其不合適，畢竟清除自己軌道內(nèi)外其他天體的能力根本就不只是取決于行星本身。

在冥王星表面冰原上，可見冰山、沙丘和隕擊坑等各種地貌

從2006年至今，我們已經(jīng)了解到冥王星不僅有大氣層，而且可能有云層。冥王星還有水冰構(gòu)成的山脈，有固態(tài)氮構(gòu)成的平原，有甲烷雪覆蓋的山峰，還有沙丘和火山。總之，冥王星是一個與其他環(huán)繞太陽的天體都不同、充滿活力而又十分復(fù)雜的世界。

藝術(shù)家想象的冥王星表面冰山

“新地平線號”飛船進(jìn)行的實(shí)地觀測發(fā)現(xiàn)，冥王星復(fù)雜、驚人的地質(zhì)活動完全能媲美內(nèi)太陽系中的任何巖石行星。這是反對2006年行星新定義的科學(xué)家的主要反對理由。這些反對者提出，有關(guān)冥王星的新發(fā)現(xiàn)根本就不該是對冥王星進(jìn)行重新歸類的理由，而恰恰是能鞏固冥王星行星地位的新證據(jù)。

事實(shí)上，對于行星來說，從來就沒有一個單一而又簡單的定義，而這或許不是一件壞事。幾百年來，“行星”這個詞的含義一直很寬泛。當(dāng)意大利著名天文學(xué)家伽利略當(dāng)初把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)木星時，任何在天空中移動的天體（包括衛(wèi)星）都被認(rèn)為是行星。19世紀(jì)，由巖石天體組成的小行星帶（當(dāng)時還沒有這個術(shù)語）被發(fā)現(xiàn)，而帶中的小行星當(dāng)時也被稱為行星。

冥王星從被發(fā)現(xiàn)起一直被認(rèn)為是一顆行星。1930年1月，美國業(yè)余天文學(xué)家湯博在天文臺拍攝的照片中發(fā)現(xiàn)了冥王星。當(dāng)時，他沖進(jìn)自己供職的天文臺的臺長辦公室，激動地宣稱：“我發(fā)現(xiàn)了第九大行星！”

湯博和他自制的反射式望遠(yuǎn)鏡

這一發(fā)現(xiàn)并非巧合。1903年，美國天文學(xué)家洛維爾猜測：一顆質(zhì)量為地球7倍的行星——即所謂的“第九大行星”，在比地球距離太陽遠(yuǎn)45倍的地方環(huán)繞太陽運(yùn)行。洛維爾一直在尋找第九大行星，直到他在1916年去世。但對這顆假想行星的找尋，沒有因?yàn)樗碾x世而停止。

當(dāng)時，這顆新發(fā)現(xiàn)的行星被認(rèn)為黑如煤、硬如鐵、密度為地球表面巖石的兩倍。但進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，洛維爾完全高估了冥王星的質(zhì)量：冥王星的質(zhì)量只相當(dāng)于地球的1/500。當(dāng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)冥王星并非是它所在地帶的唯一天體時，事情變得更蹊蹺?？茖W(xué)家1992年發(fā)現(xiàn)，一個直徑為冥王星的1/10的天體在冥王星和海王星軌道外很遠(yuǎn)的地方（但依然屬于冥王星所在的大區(qū)域）環(huán)繞太陽，那里的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于結(jié)冰點(diǎn)。

自那以后，科學(xué)家在那個天體所在、被稱為柯伊伯帶的一個寒冷區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了超過2000個含冰天體。既然冥王星有如此眾多的鄰居，那么新問題就來了：這些奇異的新天體與我們熟悉的那些老天體有什么共同點(diǎn)？如果缺乏共同點(diǎn)，那么該怎樣分類這些新天體？正因?yàn)橐幌伦映霈F(xiàn)了如此多的新天體，所以天文學(xué)界越來越意識到應(yīng)該對行星給出一個正式定義。

2005年，美國科學(xué)家布朗首次發(fā)現(xiàn)在柯伊伯帶中存在比冥王星個頭大的天體。如果冥王星算得上太陽系第九大行星，那么新發(fā)現(xiàn)的這顆比冥王星還大的天體——齊娜星理所應(yīng)該是太陽系第十大行星。但是，如果齊娜星是由太陽系形成后的剩余物質(zhì)形成的一個含冰天體，它就配不上行星稱號，而冥王星自然也配不上這個稱號。

2006年的國際天文學(xué)聯(lián)合會大會上，與會代表為冥王星的行星資格投票

在2006年于布拉格舉行的一次國際天文學(xué)聯(lián)合會會議上，怎樣歸類齊娜星和冥王星成為焦點(diǎn)話題。在這次會議的最后一天——8月24日，在經(jīng)過之前長時間的激烈爭論后，新的行星定義被提交大會表決。結(jié)果，冥王星和齊娜星都被排除在行星行列外，齊娜星被改名為厄里斯星。這個新名稱堪稱恰如其分，因?yàn)槎蚶锼故窍ＥD神話中矛盾之神的名字。由于冥王星和厄里斯星被歸類為矮行星，因此太陽系行星的數(shù)量由9顆降為8顆。

在一些國家，天文學(xué)教科書因此被改寫。但許多科學(xué)家，尤其是冥王星專業(yè)學(xué)者，從未接受這一行星新定義。這一方面可能是礙于面子，畢竟他們一直致力于研究的是第九大行星——冥王星，另一方面也可能有怨恨成分，但這些科學(xué)家還有更好的理由來拒絕接受行星新定義。在檢索了幾百年來成百上千的論文、教科書和科學(xué)家信函后，這些科學(xué)家指出：科學(xué)家和公眾對“行星”這個詞的用法隨著時間而改變，但并不是像大多數(shù)人認(rèn)為的那樣改變。

以第一顆被發(fā)現(xiàn)的矮行星——谷神星為例。位于火星和木星之間小行星帶中的谷神星，在其于1801年被發(fā)現(xiàn)后一度被認(rèn)為是一顆行星。有一種支持行星新定義的說法是，當(dāng)小行星帶中的其他天體被發(fā)現(xiàn)后，谷神星不再被當(dāng)作行星。具體來說，到19世紀(jì)結(jié)束時，隨著數(shù)百顆小行星被發(fā)現(xiàn)，谷神星被逐出行星隊(duì)伍。按照此說法，既然谷神星因?yàn)槠浔姸噜従颖话l(fā)現(xiàn)而不再是行星，那么冥王星因其鄰居被發(fā)現(xiàn)也就不該再是行星。

但反對行星新定義的科學(xué)家指出，實(shí)際情況并非如此。谷神星和其他小行星被發(fā)現(xiàn)后，它們都曾被認(rèn)為是行星，只不過是行星中的小個頭，所以有時候被稱為“小行星”（注意：當(dāng)時這個詞與今天這個詞的用法不同），但小行星依然是行星。這種認(rèn)識一直持續(xù)到了20世紀(jì)。1951年，一篇科學(xué)文章中說：“已知有成千上萬顆行星在環(huán)繞太陽，但其中絕大多數(shù)都是小個頭，只有一個街區(qū)或一座城市大小?！?/p>

直到20世紀(jì)60年代，隨著航天器對這些天體進(jìn)行了更好的觀測后，這些小天體才不再被認(rèn)為是行星，而被歸類為小行星。也就是說，小行星不是小的行星，而是有別于行星的另一類天體。雖然最大的小行星看起來像是行星，但大多數(shù)小行星的形狀都不規(guī)則，這表明小行星的起源和地質(zhì)都與行星不同。不過，雖然小行星有鄰居，也就是說小行星沒有清理好自己的軌道，但這個事實(shí)與小行星不再被歸類為行星無關(guān)。

那么衛(wèi)星呢？直到20世紀(jì)20年代，科學(xué)家一直把衛(wèi)星也稱為“行星”或“次級行星”。令人驚訝的是，在一些非科學(xué)出版物中，尤其是在占星術(shù)讀物中一直對行星數(shù)量進(jìn)行減少處理，只把明顯可見、在天空中看似位置固定的恒星之間移動的天體稱為行星。

從冥王星表面看冥衛(wèi)一（想象圖）

有科學(xué)家認(rèn)為，把衛(wèi)星也歸為行星的舊的行星定義，是在1910至1950年之間的行星學(xué)“大蕭條”時期被遺忘的。由于發(fā)現(xiàn)了太多的小行星，因此搜尋新的小行星和優(yōu)化它們的軌道這類工作變得越來越無趣。另一方面，當(dāng)時的望遠(yuǎn)鏡還不足以探索小行星的地質(zhì)。與此同時，空間科學(xué)的其他領(lǐng)域更引人入勝，因此科學(xué)界對行星定義的關(guān)注度急劇降低。

隨著空間飛行器傳回更多有關(guān)衛(wèi)星的信息，衛(wèi)星再度進(jìn)入行星學(xué)視野。從20世紀(jì)60年代開始，“行星”一詞再度出現(xiàn)在科學(xué)文獻(xiàn)中，但描述的卻是那些個頭相對大一點(diǎn)、形狀相對圓一點(diǎn)的衛(wèi)星。

冥王星表面噴泉（想象圖）

涵蓋一些衛(wèi)星、小行星和柯伊伯帶天體的行星定義之所以經(jīng)久不衰，是因?yàn)樗膶?shí)用性。行星學(xué)家的研究工作包括對火星（行星）、泰坦（土衛(wèi)六，衛(wèi)星）、特里同（海衛(wèi)一，衛(wèi)星。很可能起源于柯伊伯帶，在很久以前被海王星捕獲）及冥王星（矮行星）進(jìn)行比較。用一個詞（例如“行星”）來描述那些地質(zhì)學(xué)有趣、還可能有生命起源因素存在的各類不同的天體，在科學(xué)上是有用的。此外還有從山脈到大氣層，再到海洋、湖泊及河流的更多復(fù)雜性，而一些巖石天體長得夠大，因而其自身引力讓它們成為球體，但另一些卻長得不夠大，不足以成為球體。對于如此種種有重要共性但也有差異的天體，采用一個詞來歸類概括其主要共性，在科學(xué)尚不發(fā)達(dá)的時候也情有可原。

行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

一些科學(xué)家指出，不論是反對修改行星定義的科學(xué)家還是國際天文學(xué)聯(lián)合會，其對行星的定義都未達(dá)到能被科學(xué)界普遍接受的完美標(biāo)準(zhǔn)。既然如此，對行星定義的爭論就必然持續(xù)。從某種意義上說，一個更寬泛且非只包括八大行星的行星定義能更準(zhǔn)確描述太陽系這個概念。過于強(qiáng)調(diào)八大行星，可能會過分強(qiáng)調(diào)它們主宰太陽系，而事實(shí)上比它們小的天體數(shù)量要大很多很多。從長時間來看，大行星甚至都不會固定在一條軌道中。例如，氣態(tài)巨行星們在過去都曾變換過位置。因此，把太陽系描述成靜態(tài)的八大行星是不合理也不公正的。

但其他一些人對此不予認(rèn)同。他們認(rèn)為，自身引力大得足以能清理干凈自己的軌道環(huán)境，理應(yīng)是行星的一個決定性特征。此外，八大行星主宰太陽系中除了太陽之外的部分是不爭的事實(shí)。這些支持行星新定義的科學(xué)家說，新定義讓行星數(shù)量可控。如果僅僅太陽系中就有成千上萬的行星，那研究起來是不是太麻煩？而說到太陽系以外的行星（系外行星），那不更亂了套？

以這個理由看，行星新定義似乎的確必要。但一些科學(xué)家指出，讓行星定義涵蓋過窄、過于強(qiáng)調(diào)八大行星，會讓人們忽略空間的其余部分。21世紀(jì)最初幾年，在太陽系中發(fā)現(xiàn)新行星（實(shí)際上是矮行星）的消息非常鼓舞天文學(xué)界。到了2006年，這方面的所有興奮都?xì)w于平靜。然而，矮行星也好，更小的天體也好，其實(shí)也很值得探索。事實(shí)上，迄今已發(fā)現(xiàn)了至少150顆矮行星，但很多人對矮行星依然沒有概念。

這些科學(xué)家還指出，沒必要因?yàn)樾行菙?shù)量太多、可能記都記不住，就讓行星定義過于嚴(yán)格化。他們說，一些小孩能記住好幾百種恐龍的名字及其特點(diǎn)。因此，行星定義再寬泛些無妨，更能激發(fā)人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和探索他們感興趣的更多天體，包括行星。

冥王星是否符合行星定義？應(yīng)該怎樣定義行星？看來這些仍然是仁者見仁的問題，爭論看來還會持續(xù)下去。但不管怎樣，只要能促進(jìn)科學(xué)發(fā)展就好。

“新地平線號”飛船對冥王星的實(shí)地觀測發(fā)現(xiàn)，冥王星表面的斯普特尼克平原被翻卷的氮冰“胞體”（白色多邊形塊）覆蓋。這些胞體把冥王星地下物質(zhì)源源不斷地輸送到地表。

近距離照片凸顯了位于氮冰“胞體”邊緣的水冰崎嶇“山脈”。