超時空課堂

羅素提到的烈風(fēng)星是一顆氣體行星，那么行星有哪些種類呢？幾十年來人們一直認為太陽系有九大行星，也就是水星、金星、地球、火星、木星、天王星、土星、海王星、冥王星，然而在21世紀初冥王星被踢出了大行星的行列，降格成了矮行星，而第九大行星則改為指代太陽系外圍還沒發(fā)現(xiàn)的、很有可能存在的神秘大行星。那行星和矮行星有什么差別？冥王星為什么被踢出去？這些都涉及行星的定義。

目前國際天文學(xué)界對行星的定義是：質(zhì)量不足以引發(fā)內(nèi)部核聚變反應(yīng)、環(huán)繞恒星例如太陽公轉(zhuǎn)、自身足夠大到讓物質(zhì)縮成球形而不是五花八門的奇形怪狀、自身引力又足夠強能清理掉不速之客獨享軌道的天體。

第一點決定了恒星和行星最關(guān)鍵的差別，恒星體量大，在形成時星云物質(zhì)收縮凝聚的過程中溫度和壓力足夠在核心點燃核氫氣聚變反應(yīng)，從而持續(xù)發(fā)光發(fā)熱，就像太陽一樣。要想成為一顆恒星，需要的物質(zhì)至少比木星多80倍才行。質(zhì)量低于木星的13倍，就無法在核心點燃任何的核聚變，內(nèi)部只有形成時遺留的熱量、收縮時引力產(chǎn)生的熱量，還有放射性元素衰變的能量，這就是行星。

第二點，環(huán)繞恒星公轉(zhuǎn)也很重要，如果環(huán)繞其他行星轉(zhuǎn)，則成為天然衛(wèi)星，例如木衛(wèi)三，它個頭比水星還大，但是圍繞著木星公轉(zhuǎn)而不是太陽，于是和月球一樣屬于衛(wèi)星而不是行星。

第三點是不能太小，必須足夠大，使得重力能讓物質(zhì)總體上坍縮成球形，不能像小行星那樣有的像土豆，有的像骨頭，奇形怪狀。

第四點決定了是行星還是矮行星，也就是必須獨占軌道，自己的軌道上不能有類似尺寸的物體，當(dāng)然可以有小行星之類的天體。冥王星被踢出九大行星的關(guān)鍵，就是冥王星軌道和附近有多個類似大小的天體，例如鳥神星、鬩神星等。

那行星有哪些類型呢？太陽系內(nèi)的行星主要可以分為三類，首先是類地行星。那是主要由巖石構(gòu)成，有一個金屬地核的小型固體行星，水星、金星、地球、火星都是。然后是氣體巨行星，就像木星和土星，因為主要由氫氣和氦氣這兩種氣體元素構(gòu)成而得名，有非常厚的大氣層，大氣層下面是液態(tài)氫然后是超高壓下特殊形態(tài)的金屬氫，內(nèi)部可能有一個小型巖石與金屬構(gòu)成的核心。注意木星和土星本身不是氣態(tài)的，而是主要物質(zhì)由氣體元素構(gòu)成，所以叫氣體巨行星而不是氣態(tài)巨行星。

最后是冰巨行星，也就是天王星和海王星。天王星和海王星雖然也有像木星、土星那樣主要由氫氣和氦氣構(gòu)成的濃密大氣層，但下面主要是水、甲烷和氨等天文學(xué)上被稱作冰的物質(zhì)構(gòu)成，在高溫和高壓下形成地球上不存在的特殊形態(tài)冰，而不是木星、土星內(nèi)部的液態(tài)氫和金屬氫。這些冰類物質(zhì)構(gòu)成了天王星和海王星的主體，最內(nèi)部可能有個巖石和金屬構(gòu)成的固體核心。所以要分清氣體巨行星和冰巨行星，關(guān)鍵是兩者內(nèi)部主要構(gòu)成物質(zhì)不同，前者是氫和氦，后者則是水、甲烷以及氨為主。

矮行星則是大到能夠成球形、圍繞恒星公轉(zhuǎn)，但無法獨享軌道的天體，冥王星和谷神星就是代表，都是球形，但其軌道有眾多其他類似天體活躍，分別構(gòu)成了柯伊伯帶和主小行星帶。

矮行星下面是原行星或者說星子，是行星形成過程的中間體，通常都在不斷碰撞融合中成長為更大的天體，但有例外，例如灶神星就是。灶神星雖然也被看作小行星，但它內(nèi)部和其他小行星有很大差別，那就是隨著重力沉淀而有分層結(jié)構(gòu)，就像地球由地殼、地幔、地核這樣不同層構(gòu)成一樣，而純小行星內(nèi)部是比較均勻的，像蛋糕而不是雞蛋。

小行星就很容易理解了，尺寸大于1米、圍繞恒星公轉(zhuǎn)、不獨占軌道、個頭不足以讓自己收縮成球形。小于1米的被稱作流星體，比流星體更小的則是塵埃、星際介質(zhì)。

彗星有點兒像小行星，但通常個頭相對小而且本身有豐富的水、甲烷、二氧化碳、氨等冰或者說揮發(fā)物，同時軌道偏心大，在接近恒星時因為變熱而導(dǎo)致那些物質(zhì)蒸發(fā)，然后夾帶著塵埃、碎石等一起噴出，形成壯觀的尾巴。彗星會隨著揮發(fā)物的耗盡而死亡，變得和小行星差不多。有些天體個頭大，平時看起來和小行星差不多，而接近太陽時又會噴氣，兼有小行星與彗星的特征，這些被稱為半人馬族天體，不少半人馬族天體同時有彗星和小行星的編號，例如喀戎星就是。

太陽系外的情況就復(fù)雜多了，人類目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了近六千顆太陽系外行星，例如有自身龐大而軌道又非?？拷阈堑臒崮拘穷愋行牵厦娲髿鉁囟瓤蛇_上千攝氏度，隨著劇烈的大氣運動，鐵在極端高溫下蒸發(fā)，然后鐵蒸汽上升冷凝成鐵水，像雨點一樣落下。還有的太陽系外行星，公轉(zhuǎn)軌道偏心得離奇，在接近恒星時熱到成為充斥熔巖的地獄，而遠離恒星時連大氣都能凍結(jié)在地表。當(dāng)然，人類目前還發(fā)現(xiàn)了一些比較溫和宜居的行星，位置處在恒星周圍不冷不熱的宜居帶中，而且大氣層中檢測出水蒸氣，本身也是類似地球但更大的超級地球型系外行星。還有一些類似行星的天體，脫離恒星的引力控制，自由地在星際空間漂流，被稱為流浪行星。

科學(xué)家們會不斷探索，也許終將發(fā)現(xiàn)有生命的太陽系外行星，找到真正的第二個地球。