對于很多像我一樣在 2006 年之前上小學的人來說,“太陽系有九大行星”是一個根深蒂固的常識。然而,2006 年國際天文學聯合會的一紙決議,將冥王星從行星行列中除名,重新定義為“矮行星”。
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其實,關于冥王星身份的爭論,從它 1930 年被發現的那一刻起,就從未停止過。這次“降級”并非一時沖動,而是人類對宇宙認知不斷深化的必然結果。
1846 年,天文學家發現天王星的軌道存在無法解釋的偏差。基于牛頓力學,亞當斯和勒維耶通過數學計算,精準預測并找到了海王星。這是理論物理學的偉大勝利。然而,天文學家很快發現,海王星的質量及其軌道偏差,并不能完全解釋天王星的所有異常運動。甚至海王星自己的軌道似乎也受到了某種干擾。
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科學界理所當然地認為,海王星之外,一定還存在一顆未知的“第九大行星”,被稱為“X 行星”。
從 19 世紀中葉到 20 世紀初,無數天文學家試圖復制勒維耶的成功,但整整 50 年一無所獲。直到 1929 年,美國亞利桑那州的羅威爾天文臺迎來了一位名叫克萊德?湯博的年輕人。
湯博并非科班出身的數學家,而是一個家境貧寒、初中輟學務農的業余天文愛好者。20 歲那年,他拆解了家里的汽車和農具,自制了一架望遠鏡,并繪制了精美的火星與土星觀測圖。正是這份執著打動了羅威爾天文臺。
湯博的工作極其枯燥,他使用“眨眼比較器”進行尋天觀測。這種方法需要對同一片星空隔段時間拍攝兩張照片,然后快速切換對比,尋找那些相對于恒星背景發生移動的微小光點。這是一項耗費眼力與體力的巨大工程。
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1930 年 2 月 10 日,功夫不負有心人。湯博在雙子座附近的底片上,發現了一個正在移動的暗淡天體,其位置與預言中的“X 行星”高度吻合。1930 年 3 月 13 日,天文臺正式宣布了這一發現。
這個新天體最終被命名為普魯托,建議來自英國一位 11 歲的小女孩凱瑟琳?博尼。她認為這顆行星遠離太陽,必定如地府般陰冷黑暗,用羅馬神話中的冥王命名再合適不過。
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盡管冥王星坐上了“第九大行星”的寶座,但質疑聲隨之而來。
首先是軌道問題。太陽系其他八大行星的軌道基本處于同一平面,且接近圓形。而冥王星卻是一個特立獨行的“異類”,它的軌道與黃道面有 17 度的夾角,且是一個極度扁長的橢圓。它距離太陽最近時比海王星還近,最遠時則達 71.4 億公里。這種巨大的偏心率在行星家族中絕無僅有。
其次是體積與質量的縮水。發現之初,人們以為它和地球一樣大。但隨著觀測深入,數據令人大跌眼鏡。冥王星因為距離太遠,反射的陽光微弱。它的直徑僅有 2376 公里,比月球還要小。
最后是密度的真相。它的密度僅為 1.88 克/立方厘米,遠低于地球和水星。這意味著它不是一顆巖石星球,而是由巖石和大量冰混合而成的“臟雪球”。更驚人的是,它的質量只有地球的 0.2%,甚至不到月球質量的五分之一。如果把地球比作西瓜,月球是雞蛋,那冥王星充其量只是一顆葡萄。
1978 年,冥王星的衛星“卡戎”被發現,進一步動搖了冥王星的地位。卡戎的直徑是冥王星的一半,質量是其八分之一。這種比例在太陽系中極其罕見,導致它們的質心位于冥王星之外,二者實際上是在互相繞轉,且互相潮汐鎖定,就像兩個面對面跳華爾茲的舞伴,永遠看不到對方的后腦勺。
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如果僅僅是小,冥王星或許還能勉強保住位置。但 2005 年,天文學家邁克爾?布朗在柯伊伯帶發現了一顆比冥王星質量還大的天體,鬩神星。
這就帶來了一個邏輯死局,如果冥王星算行星,那鬩神星必須算;隨后發現的鳥神星、妊神星也得算。柯伊伯帶中還有成千上萬個類似天體,如果照單全收,太陽系的行星數量將變得混亂不堪。
為了終結混亂,2006 年 8 月,國際天文學聯合會雖然遭到了部分反對,但仍投票通過了行星的三大定義:
- 必須繞太陽公轉。
- 必須通過自身引力達到流體靜力平衡(基本上是球體)。
- 必須能夠清除軌道附近的其他天體(即在該軌道區域擁有絕對的主導引力)。
冥王星滿足前兩條,但倒在了第三條。它位于擁擠的柯伊伯帶,質量太小,無法清空軌道上的其他小天體,甚至還受到海王星引力的影響。
因此,冥王星被正式降級為矮行星。
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就在冥王星被降級的同一年,NASA 的“新視野號”探測器發射升空。雖然任務首席研究員艾倫?斯特恩堅決反對降級決定,認為這削弱了探測的意義,但這艘攜帶了發現者克萊德?湯博 30 克骨灰的飛船,依然義無反顧地奔向了深空。
經過 9 年半的漫長飛行,2015 年 7 月 14 日,新視野號飛掠冥王星,揭開了這顆前行星的神秘面紗。
傳回的照片震驚了世界:冥王星并非死寂的冰塊,而是一個地質活動活躍的星球。
- 湯博區(冥王星之心):照片上最顯眼的是一個巨大的心形區域。
- 斯普特尼克平原:位于“心”的左半部分,是一個寬達 1000 公里的巨大冰川,主要由氮冰、一氧化碳冰構成。這里沒有隕石坑,說明地質年代非常年輕,冰川仍在緩慢流動。
- 希拉里山脈:高達 3500 米的山峰拔地而起,由堅硬如巖石的水冰構成。
- 地下海洋:科學家推測,在氮冰地殼與巖石內核之間,可能存在一個液態水構成的地下海洋,由放射性衰變的熱量和冰層的保溫作用維持。
此外,新視野號還拍攝到了冥王星稀薄的大氣層。當它遠離太陽時,大氣會凍結成雪落下;當它靠近太陽時,冰層升華形成大氣。在飛船回望的逆光照片中,冥王星被一圈幽藍色的光環籠罩,美得令人窒息。
新視野號在飛越冥王星后,并未停下腳步。2019 年,它飛越了人類探測史上最遠的天體,形狀像雪人的柯伊伯帶小天體“阿羅克斯”。目前,它正以此生不再回頭的姿態飛向太陽系邊緣,預計在 2030 年左右結束任務。
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冥王星失去了“行星”的虛名,但它贏得了人類前所未有的關注。從 1930 年那個模糊的光點,到 2015 年那顆有著“心臟”的復雜星球,冥王星見證了人類從地面觀測到深空探測的技術飛躍。
無論我們如何定義它,是第九大行星,還是矮行星之首,它始終在那里,以它獨有的冰冷與生機,詮釋著宇宙的無窮奧秘。
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