冥王星不是行星是因为一个小小的技术细节

天文学家对于我们太阳系中什么才算行星非常挑剔。
Pluto is not a planet but a dwarf planet. Outline of its corona on black taken by the NASA New Horizons probe.
冥王星之所以不是行星,是因为它未能通过一项三部分的 are 测验。NASA / 约翰霍普金斯大学应用物理实验室 / 西南研究所

当我需要记住行星的顺序时,我会背诵我在学校学到的短语:My Very Excellent Mother Just Served Us Nine… 然后在说到“Pizzas”时就卡住了。

因为“Pizzas”代表“Pluto”(冥王星),而冥王星已经不再是行星,并且在 21 世纪的大部分时间里都不是了。76 年来,人们一直认为它是九大天体中最小、最远的成员,但随后,在 2006 年,国际天文学联合会 (IAU) 改变了这一切。一位来自加州理工学院的天文学家迈克·布朗(Mike Brown)在已知行星之外发现了一些奇怪的天体。其中一个,阋神星(Eris),似乎比冥王星大(尽管我们现在知道它们几乎一样大)。

IAU 的天文学家们面临一个艰难的选择:将所有新发现的天体和数百个未来的天体都列为行星,还是选择一个狭窄的定义来保留“行星”这一头衔的深层含义。他们选择了第二种选择。数百名科学家投票决定将冥王星降级,并将其命名为新一类天体:矮行星。

为什么冥王星不再是行星了?

当 IAU 首次正式定义“行星”一词时,冥王星不符合标准。为了保持与地球、土星等天体一样的行星地位,它需要通过三项测试。

  • 行星必须围绕太阳运行。
  • 行星必须(大部分)是圆的。
  • 行星必须清除其轨道附近的其他天体。

冥王星以高分通过了第一项测试,每 248 年绕太阳运行一周。未通过此项测试的物体包括围绕其他天体运行的物体,例如月球围绕地球运行

第二项测试也毫无问题。较小的(围绕太阳运行的)小行星可能形状不规则。例如,糸川(Itokawa)看起来像一个土豆。但一旦一个天体足够大,其引力就会将任何突出的部分拉回,形成一个圆形的形状。冥王星足够大,是圆的。

这颗前行星面临的真正挑战是第三项测试,这触及了许多天文学家听到“行星”一词时所想的核心。从水星到海王星,当然也包括冥王星,大多数行星的名字都来自罗马神祇。因此,我们期望它们是其领地的统治者。太阳系充满了沙粒、巨大的气体行星以及介于两者之间的许多天体。如此多的不同大小的天体在太阳周围飞速运转,情况非常混乱。在这种混乱之中,正是行星,正如“冥王星杀手”迈克·布朗在他的博客上所写的那样,它们创造了秩序。

以小行星带为例,这是火星和木星之间存在的一百万多块行星残骸的松散集合。一颗岩石小行星的命运是不确定的,因为它下一次的轨道可能会使其离木星太近,木星的引力可能会将其推向完全不同的方向。或者它可能会与其他小行星相撞并碎裂。

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然而,八大经典行星的轨道大部分都清晰无其他天体。没有人会去干扰天王星或火星。与小行星不同,行星轨道上的任何东西要么已被吸收,要么被捕获为卫星,要么被驱逐出去。经过四十五亿年的位置争夺,八大经典行星是它们轨道上最后剩下的大型天体。

冥王星不同。如果从整体上看太阳系,它介于小行星和行星之间。据天文学家所知,附近没有物体威胁要将其踢开。但现在研究人员对它的环境有了更多了解,它就不再那么特别了。冥王星不再是最远的行星,而是柯伊伯带最接近的成员,这是一个甜甜圈状的环,可能包含数万亿颗绕海王星运行的彗星和冰球。其中至少有 200 个物体可能足够大,呈圆形,符合矮行星的资格。而且,就像小行星一样,它们都以相似的方式运行。“冥王星,”布朗写道,“将永远是这群天体的一部分。”

Pluto the dwarf planet in natural grays and browns. Taken by NASA's New Horizons probe.
这是 NASA 新视野号探测器于 2015 年拍摄到的最逼真的冥王星自然彩色图像。NASA / 约翰霍普金斯大学应用物理实验室 / 西南研究所 / Alex Parker

冥王星还重要吗?

即使冥王星失去了行星地位,它也并没有因此变得不那么有趣。2015 年,新视野号探测器飞掠了这颗矮行星,传回了显示其表面活跃、富含悬崖、山脉、平原,甚至可能还有喷发冰的火山的图像。更重要的是,如今一些让科学家最兴奋的地方根本不是行星。卡西尼-惠更斯号任务揭示了土卫六泰坦(Titan)上甲烷湖泊,而朱诺号任务正在探索木卫二欧罗巴(Europa)冰冷的海洋,寻找外星生命。对于研究这些天体的行星科学家来说,它们都只是“天体”。

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尽管“行星”一词在科学上的意义不大,但人类喜欢拥有清晰的标签来将事物分类。小行星、彗星和卫星已被证明是有用的类别,因此如果我们想有意义地谈论所有围绕太阳运行的天体,拥有一个与之相称的“行星”标签是有帮助的。

关于冥王星的争论并不是关于纠结于谁在名单之内,谁在名单之外,或者谁大谁小。它关乎理解太阳系的结构,并认识到有一组引力强大的天体已经与其他竞争者区分开来。但是,当我们确实需要记住官方行星的正确顺序时,IAU 建议我们抛弃披萨,而是想象“My Very Excellent Mother Just Served Us Nachos”(我非常出色的母亲刚给我们上了玉米片)。

此故事已更新。最初于 2018 年 10 月 17 日发布。

 

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Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


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