1930 年,美國天文學家湯博發(fā)現冥王星后,它被順理成章地納入 “九大行星” 行列,成為太陽系家族的第九位成員。
此后 76 年間,“太陽系有九大行星” 的認知深入人心,無數教科書、科普讀物都將冥王星列為行星典范。
但在 2006 年 8 月,國際天文學聯合會(IAU)通過投票,正式將冥王星降級為 “矮行星”,太陽系九大行星的說法成為歷史。這一決定當時引發(fā)全球爭議,甚至有不少人為冥王星 “鳴不平”,但了解背后的科學依據后會發(fā)現:冥王星被 “踢出” 行星行列,其實一點也不冤。
冥王星被降級的核心原因,是天文學界終于明確了 “行星” 的科學定義 —— 在此之前,人類對 “行星” 的定義一直模糊不清。
17 世紀望遠鏡發(fā)明后,人類陸續(xù)發(fā)現水星、金星、火星、木星、土星,這些天體因圍繞太陽公轉、體積較大,被默認歸為行星;1846 年發(fā)現的海王星,也因符合 “大體積、繞日公轉” 的特征,順利加入行星家族。但冥王星的發(fā)現帶有一定 “巧合”:天文學家最初推測海王星外存在 “第九大行星”(稱為 “X 行星”),湯博通過對比星空照片,意外發(fā)現了冥王星,便默認它就是 “X 行星”。
可隨著觀測技術進步,人類逐漸發(fā)現冥王星與其他八大行星存在巨大差異,“行星身份” 的爭議也隨之而來。
首先,冥王星的體積和質量遠不及其他行星,甚至比不上一些行星的衛(wèi)星。
最初天文學家估算冥王星質量時,誤將其判定為地球質量的 10 倍左右,后來發(fā)現實際質量僅為地球的 0.22%,比月球(地球質量的 1.2%)還小。體積方面,冥王星直徑約 2370 公里,僅為地球直徑的 18%,甚至比太陽系中的木衛(wèi)三、土衛(wèi)六等衛(wèi)星還要小。
若按 “體積和質量足夠大” 的隱性標準,冥王星顯然不符合 —— 八大行星能通過自身引力形成 “球形”(流體靜力平衡狀態(tài)),冥王星雖也呈球形,但質量過小,在行星家族中顯得格格不入。
更關鍵的是,冥王星的軌道極其特殊,打破了太陽系行星軌道的 “常規(guī)秩序”。
八大行星的軌道幾乎在同一平面(黃道面)上,軌道偏心率很?。ń咏龍A),而冥王星的軌道偏心率高達 0.248,軌道平面與黃道面的夾角(傾角)達到 17 度,形成了一條 “傾斜且扁長” 的公轉軌道。
更反常的是,冥王星的軌道會與海王星的軌道交叉 —— 在公轉過程中,冥王星有時會比海王星更靠近太陽(如 1979 年 - 1999 年,冥王星位于海王星軌道內側),這在八大行星中是絕無僅有的現象。這種 “不規(guī)整” 的軌道,說明冥王星的形成和演化過程與其他行星不同,更可能屬于太陽系外圍的 “柯伊伯帶天體”。
真正讓冥王星 “地位不?!?的,是 21 世紀初柯伊伯帶其他天體的發(fā)現。
柯伊伯帶是太陽系海王星軌道外側的一個圓盤狀區(qū)域,這里布滿了冰封的小天體,冥王星其實就是柯伊伯帶中最早被發(fā)現的天體之一。2005 年,天文學家發(fā)現了柯伊伯帶中的鬩神星(Eris),觀測顯示鬩神星的質量比冥王星還大(約為冥王星的 1.27 倍),且同樣圍繞太陽公轉、呈球形。
若冥王星能算行星,鬩神星乃至后續(xù)發(fā)現的妊神星、鳥神星等柯伊伯帶天體,都應被列為行星,太陽系行星數量將急劇增加,這顯然不符合 “行星” 作為 “太陽系主要天體” 的定位。
為解決這一混亂,國際天文學聯合會在 2006 年正式制定了行星的科學定義:一顆天體需同時滿足三個條件 ——1. 圍繞太陽公轉(或圍繞其他恒星公轉,太陽系行星特指圍繞太陽);2. 自身引力足以克服固體應力,形成流體靜力平衡的球形(即 “球形天體”);3. 已清空軌道附近的其他天體(通過自身引力清除軌道上的小天體,使軌道區(qū)域主要只有自身和衛(wèi)星)。
對照這三個條件,冥王星前兩項勉強達標,但第三項完全不符合 —— 它位于柯伊伯帶中,軌道附近布滿了類似的小天體,無法 “清空軌道”;而八大行星的軌道附近,除了衛(wèi)星和少量小行星,幾乎沒有其他天體,完全滿足 “清空軌道” 的要求。鬩神星等柯伊伯帶天體也因無法滿足第三項條件,被歸為 “矮行星”。至此,冥王星的 “行星身份” 徹底失去科學依據,降級為矮行星也就成了必然結果。
如今,隨著人類對太陽系的探索不斷深入,柯伊伯帶已發(fā)現超過 2000 顆天體,其中不乏與冥王星類似的矮行星。這一發(fā)現也讓我們意識到:太陽系的結構比想象中更復雜,外圍存在大量小天體,冥王星只是柯伊伯帶天體的 “代表”,而非特殊的 “第九大行星”。
冥王星被降級,并非 “不公平”,而是天文學從 “經驗判斷” 走向 “科學定義” 的重要進步。它讓人類對 “行星” 的認知更加精準,也為后續(xù)探索太陽系天體劃定了清晰的分類標準。雖然 “九大行星” 的說法成為回憶,但冥王星作為柯伊伯帶的 “標志性天體”,依然是科學家研究太陽系起源和演化的重要對象 —— 它的 “身份變化”,恰恰體現了科學不斷自我修正、追求真理的本質。
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