冥王星的「前世」與「今生」

資料圖。新華社/法新

今年是冥王星發現90周年。

冥王星曾被列為太陽系九大行星，後來又被逐出大行星行列，降級為矮行星。然而冥王星從未淡出人們的視野，2015年7月，在美國「新視野」號探測器拍攝的一張冥王星近距離照片上，一個大大的愛心圖案再次讓冥王星成為熱門話題。

正如我國著名天文科普作家卞毓麟教授所比喻的那樣：「如果把冥王星比作一個人，那麼他榮耀登場、備受爭議、被逐下臺、又回到聚光燈下的際遇堪稱起伏跌宕。」

1

現身——

萬眾期待下的發現

在冥王星被發現之前，人們已經在太陽周圍找到了八顆行星，其中最後發現的海王星又被稱為「筆尖上的行星」。法國天文學家勒維耶利用天王星軌道受到其他天體引力作用的影響，計算出了它外圍可能存在另一顆行星的位置。他把自己的計算結果告知柏林天文臺的約翰·加勒，讓他幫忙搜尋。果不其然，1846年，加勒和他的學生海因裡希·達雷斯特發現了海王星的蹤跡，它的實際位置與勒維耶計算推測的位置之間，僅僅只有1°的偏差。海王星也因此成為了第一顆先通過數學計算得到位置、再利用望遠鏡觀察證實的行星，因此被冠以「筆尖上的行星」的稱號。

海王星被發現後，人們發現海王星的引力影響並不能完全解釋天王星軌道的變化，因此推測應該還有其他天體在外圍運動，影響著天王星和海王星的軌道。許多科學家紛紛給出了自己的結果，都想要通過自己的計算，複製海王星後下一個「筆尖上的行星」的傳奇，公眾也都無時無刻不在期待著能夠在有生之年見證新行星發現的歷史。但更加遙遠的距離，更小的軌道偏差，無疑使尋找海王星外的新行星難度陡增。

在諸多苦苦搜尋新行星而不得的人群中不得不提的一個名字，便是帕西瓦爾·洛厄爾。這位身價不菲的波士頓人於1984年在亞利桑那州的弗拉格斯塔夫創建了以他自己名字命名的洛厄爾天文臺。這也是天文臺為了獲得更好的觀測環境，第一次被建造在遠離人煙的高海拔地區。洛厄爾利用天文臺上的望遠鏡，致力於兩項個人非常痴迷的天文工作，一項是在火星上尋找運河的痕跡，另一項便是搜尋海王星外可能存在的未知行星，他稱之為X行星。

第一次世界大戰和天文研究的不順對洛厄爾的身心造成了巨大打擊，1916年他不幸中風逝世，洛厄爾天文臺的搜尋X行星計劃也被迫中斷。直到1929年，洛厄爾天文臺招募的23歲的年輕人克萊德·湯博繼續這項工作，神秘X行星的面目才得以被揭開。

冥王星是1930年2月18日下午4點左右被湯博發現的。大家一定會好奇下午4點左右天還沒黑，怎麼可能看到星星？其實湯博並非直接用望遠鏡觀測到冥王星，而是通過一種特殊的方法找到的冥王星。

湯博發現冥王星使用的是一種叫做「閃爍對比器」的天文設備，它可以將兩張不同時間拍攝的同一星空區域圖片進行快速來回切換，利用視覺殘留現象，使人眼覺察到兩張照片的微小差異，這有點類似於我們現在經常玩的兩幅圖片找不同遊戲。2月18日下午，勤奮的湯博正是通過反覆比對拍攝於1月23日和29日的兩張照相底片，找到了一個當時正位於雙子座中移動的小亮點，這便是後來被命名為冥王星的第九大行星。

2

爭議——

搗亂的新天體們

自從冥王星被發現後，關於它的爭議就不斷出現，在整個20世紀之中，天文學家一直致力於對它軌道和質量進行測定。測得的冥王星質量很小，小到不足以對天王星的軌道產生太多影響。而太陽系中其他新的科學發現也一步步動搖著冥王星第九大行星的地位。

1978，冥王星的第一顆衛星——冥衛一卡戎，被同樣位於亞利桑那州弗拉格斯塔夫小鎮上的美國海軍天文臺的望遠鏡發現了。卡戎的發現使得天文學家可以通過兩顆星的繞轉來更好地確定它們的質量。結果冥王星的質量比前人估算的還要小，而冥衛一卡戎的質量卻有冥王星的十分之一，半徑更是達到了冥王星的一半。兩者軌道還形成了1：1的潮汐鎖定軌道，也就是說冥王星和它的衛星卡戎，都是彼此只有一面朝著對方繞轉，這在太陽系的行星中也是獨一份的。可以說，卡戎的種種性質對冥王星的行星地位產生了動搖。

時間來到1992年，太陽系研究領域又迎來了一個劃時代的發現。夏威夷大學的戴維·朱伊特教授和他的研究生劉麗杏發現了一個海王星外的冰質天體——1992QB1，這顆天體運行的位置在著名天文學家傑勒德·柯伊伯預言的區域內，成為了人類第一個柯伊伯帶天體。從那以後，天文學家陸續發現了1000多顆柯伊伯帶天體。其中發現的鬩神星、鳥神星和妊神星個頭都跟冥王星差不多大。並且大約有10%的柯伊伯帶天體周圍發現了衛星。

要知道冥王星本身也位於柯伊伯帶內，當更多柯伊伯帶天體被發現後，冥王星在裡面看起來並非特立獨行，假如它是行星，那新發現的這些個頭差不多的柯伊伯帶天體是否也應該定義為行星？那樣的話，太陽系內的行星豈不是會越來越多？更多新發現帶來的，不僅僅是對於太陽系外側疆域認知的擴展，也真切威脅到了冥王星在太陽系中的地位。

此外，冥王星本身的諸多性質也與其他八大行星不盡相同。譬如冥王星的質量很小，只有八大行星中質量最小的水星質量的5%。它的軌道不是近圓軌道，而是一個扁橢圓；且與它相鄰的海王星軌道之間有交叉。在冥王星繞太陽公轉248年的周期之中，有20年它比海王星還更加靠近太陽。冥王星的軌道除了很扁，傾斜也更大，與太陽系黃道面的夾角是17°，比其他行星中軌道傾角最大的水星還大得多。可以說冥王星處在了「內憂外患」的境地。一些天文學家和天文科普工作者也在不斷思考著如何更好地定義冥王星在太陽系中的身份地位。

20世紀末，美國自然歷史博物館決定重建歷史悠久的海登天文館。新館的首任館長尼爾·泰森在組織場館的布展設計時，為冥王星如何在場館中安排位置而絞盡腦汁。要知道，雖然那時候科學界對於冥王星的行星地位已經產生了諸多質疑，但在普通大眾心目中，冥王星第九大行星的地位已經持續了70年，它在人群中的支持者也不在少數。

到底在太陽系的展覽中，把冥王星歸於何處，令泰森費盡了心思，他甚至組織了一場公開辯論，邀請五位立場不同的權威專家來闡述冥王星是否應該作為第九大行星陳列。討論並沒形成最終結果。不過海登天文館最終在泰森牽頭下，決定採取一種與眾不同的方式介紹太陽系的天體們，即不再按照之前的慣例按順序列舉行星，而是按照性質，把當時已經發現的太陽系內諸多天體進行分類展示：太陽作為老大哥單獨展示；接下來的類地行星有水星、金星、地球和火星；類木行星也就是氣態巨行星則有木星、土星、天王星和海王星；冥王星由於個頭重量的天然劣勢，自然無法歸於上面任一類，而是被放在了柯伊伯帶天體之中；更外圍處則是布滿活躍彗星的奧爾特雲。

這種在當時看來最科學合理的分類展示方法，卻在2000年海登天文館開館後引起了軒然大波。孩子們因為在參觀海登天文館時並不能找到書本上的第九大行星冥王星而困惑不已，媒體也藉此大做文章。公眾對於冥王星地位的討論也驚動了天文學界的權威組織，成立於1919年的國際天文學聯合會，該組織負責所有天體的命名工作，冥王星的身份也最終由它來定奪。

3

降級——

舉世矚目的投票表決

冥王星引起的爭議不僅僅是在公眾群體之中，科學家群體的意見也不盡相同。國際天文學聯合會經過2年多的委員會評議，仍然無法就該如何定義什麼是行星達成一致，因此專門成立了行星定義委員會，來解決這一問題。行星定義委員會的專家通過討論，提出關於行星的定義，提交國際天文學聯合會大會進行審議，經過幾輪討論，最終把行星的定義提交大會全體在場科學家表決。

最新的行星定義由三條核心內容組成：一個天體要圍繞太陽運行，有足夠質量能使自身接近於球形，並且能清空其臨近軌道上的其他天體，才可以被稱之為行星。在這一定義之中，處於柯伊伯帶的冥王星，其軌道上還布滿了其他的小冰球——柯伊伯帶天體，所以並不能滿足上述條件，新的行星定義實際上是將冥王星阻擋在了行星行列之外。

2006年8月24日，在捷克首都布拉格召開的第26屆國際天文學聯合會大會最後一天的會議上，在場的424名參會人員通過舉黃牌表示贊同的方式對新的行星定義進行表決。現場沒有精確計票，而是以壓倒性多數票的結果，通過了新的行星定義。冥王星也就在官方被正式剔出了行星的行列，重新被定義為一類天體——「矮行星」。跟它一起併入矮行星行列的，還有我們上文介紹過的幾個大個柯伊伯帶天體，以及一顆小行星——穀神星。

雖然國際天文學聯合會官方將冥王星降級為了矮行星，但投票的結果也招來了一些行星科學組織的強烈抗議。他們認為參與投票的424名天體物理學家並不能代表所有參會的2000多名天體物理學家，更不可能代表國際天文學聯合會的上萬名會員。他們甚至還組織起來發表了抗議的請願書，徵集支持者籤名。

在不滿投票結果的人群中，有各種各樣的人，反對的理由也五花八門。有些人反對的是國際天文學聯合會簡單粗暴地通過重新定義行星概念並倉促表決，應該有更加開明溫和的解決方案。而冥王星發現者湯博家鄉——新墨西哥州的議員，則是通過議會通過一項紀念法案，宣布冥王星在該州範圍內為行星，以此來表達對國際天文學聯合會的不滿，以及對他們傑出老鄉湯博發現冥王星的紀念。有音樂人創作了歌曲來歌頌冥王星，同時對它的身世表達不滿和哀痛。佔星學協會則聲稱冥王星被降級的官方聲明影響了他們的星座運勢。總之，冥王星被國際天文學聯合會降級的事件，其背後並非只有天文學家的爭論，這件事已經遠遠超出了單純的科學範疇，而是深入到了社會的方方面面。

4

重生——

「比心」地球人

就像所有的新聞都有熱度一樣，隨著時間的推移，公眾對於冥王星被降級的目光，逐漸被其他的新聞和事件所取代，而且隨著新的科學發現的出現和知識的傳播普及，更多的人們也接受了冥王星成為矮行星的事實。冥王星依然在太陽系的深處自己軌道上正常地運動著，並沒有因為人類對它定義的改變而受到絲毫影響。

就當大多數人都淡忘了關於冥王星的爭論之時，2015年7月，美國宇航局公布的一張冥王星的近距離圖片，又把這顆飽受爭議的天體拉回到了人們的視野之中。2006年發射的「新視野」號探測器，在經過九年多的漫長星際旅行，近距離飛越冥王星，在拍攝的冥王星「證件照」上，一個大大的愛心圖案震驚世界。這幅幾乎家喻戶曉的圖片，讓所有人第一眼看到都會愛不釋手。人們很難想像在太陽系黑暗深處的地方，冰冷環境下的冥王星，表面竟然呈現出了如此暖心的圖案。這顆經歷了大起大落的天體，在很多人都幾乎淡忘它的時候，以這樣一種方式重新回歸到世人眼中。「比心」地球人，同時還有更多的科學結果被發現，無疑是一次華麗的轉身。心形區域被命名為「湯博區」，以此來紀念冥王星的發現者。科學家研究發現這一區域是富含氮冰的平原。而拍攝冥王星的「新視野」號探測器上，也搭載了湯博的骨灰。

冥王星跌宕起伏的經歷，因為它特殊的身世變遷而被世人格外關注。類似於它被修正為矮行星前後的故事，在天文學研究乃至更廣泛的科學研究探索中，可以說比比皆是。對於未知領域的研究探索，往往都是在不斷修正中前進的，人類不可能一下子認清整個宇宙的全貌，伴隨著科學技術的不斷進步和研究的深入，早前的許多認知也會不斷改變，甚至完全推翻。勇於質疑、挑戰權威、不迷信固有知識、不迎合人們的主觀意志，仔細求證後得出科學嚴謹的結果，才是推動科學進步的源動力。

尋根問底

11歲小女孩

命名冥王星

1930年，湯博發現X行星的消息迅速佔領世界各地新聞的頭條，這一足以載入史冊的發現也點燃了普通大眾的熱情。洛厄爾天文臺有著這顆行星的命名權，來自世界各地的上千個五花八門的建議名稱紛至沓來。最終來自英國牛津的11歲小女孩——維尼夏·伯尼的提議獲得了所有洛厄爾天文臺工作人員的一致認可。她將學校裡古代神話課上學到的掌管黑暗帝國的死亡之神——冥王普魯託（Pluto），來命名這顆處於太陽系黑暗深處的行星。Pluto的前兩個字母PL恰好也是天文臺創建人洛厄爾全名（Percival Lowell）的縮寫。

學無止境

後冥王星時代

尋找第九行星

美國加州理工學院的邁克·布朗和康斯坦丁·巴特金髮現一些柯伊伯帶天體的軌道異常，他們推測太陽系應該還存在未被發現的「第九行星」，其質量為5-10倍的地球質量，其與太陽的距離是日地距離的400-800倍，公轉軌道傾角為15°-25°，這便是「第九行星假說」。由於距離太陽遙遠，「第九行星」可能非常暗弱，截至目前還沒有發現存在證據。也有天文學家表示「第九行星」不存在，引起軌道異常的可能並非單個大質量行星，而是一團天體。

來源 北京日報

作者 宋楠

流程編輯：王夢瑩