太陽系邊界

探索史

從古至今，人們關于太陽系的構成和邊界的認知在不斷更新。我國早在戰(zhàn)國時期就有五星的說法，但是當時它們的名稱不叫金星、木星、水星、火星、土星，而是分別叫做太白、歲星、辰星、熒惑、鎮(zhèn)星。并且，這五顆行星是和太陽、月亮并列的，并稱為“七政”。

宋蔡沈傳："七政，日月五星也。七者，運行于天，有遲有速，猶人之有政事也。"

近代時期，通過運行軌道計算和望遠鏡觀察等手段，天文學家逐漸發(fā)現(xiàn)了天王星、海王星和已經被踢出太陽系行星成員之一的冥王星。在以前很長一段時間里，太陽系的行星家族被定義為九大行星，從太陽向外依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。自1930年被發(fā)現(xiàn)以來，冥王星一直被視為太陽系的邊緣守護者，這個格局持續(xù)了70年左右。然而，隨著天文學的發(fā)展，人們對它的認知逐漸發(fā)生了變化。

太陽系目前的八大行星

2006年，國際天文學聯(lián)合會（IAU）對行星的定義進行了重新修訂。根據新的定義，行星必須滿足三個條件：圍繞太陽運行、有足夠的質量使其自身呈近似球形、清除了其軌道附近的其他物體。冥王星雖然滿足前兩個條件，但其軌道附近存在許多其他類似它的小天體，因此被重新定義為“矮行星”。至此，太陽系又回歸了八大行星的組成。

盡管如此，冥王星的“降級”并沒有讓研究人員停止對太陽系邊緣的探索，反而激發(fā)了他們尋找太陽系可能存在的“第九行星”的熱情。

“第九行星”

真的存在嗎？

在太陽系遙遠的柯伊伯帶，存在一群特殊的天體 ——外海王星天體（TNOs）。其中，于2003年發(fā)現(xiàn)的賽德娜（Sedna），擁有極長的橢圓公轉軌道，其近日點距離達76個天文單位（AU），遠超已知行星引力擾動范圍。同時，外海王星天體的軌道存在令人費解的 “聚集” 現(xiàn)象：不僅近日點方向高度集中，連軌道平面也緊密靠攏，這樣的聚類靠隨機概率發(fā)生的可能性僅為 0.007%，幾乎不可能是巧合。為解釋這些現(xiàn)象，2016年，科學家首次提出了太陽系存在第九個行星的假說：這顆行星的引力就像一只 “無形的手”，通過共振耦合和引力擾動，牢牢 “約束” 住了柯伊伯帶天體的軌道，讓它們保持著整齊的排列。

第九行星 Planet X 的軌道示意圖

2024年，提出“第九行星”假說的科學家團隊利用新的觀測數據和計算模型，提出了更精確的軌道參數估計，認為“第九行星”的質量約為地球的6.6倍，軌道半長軸約為500天文單位。這一進展使得這顆潛在新星的搜索范圍大幅縮小，為未來的觀測提供了更明確的方向。

2025年，科學家通過對比23年間（1983-2006）的衛(wèi)星的遠紅外數據，在200萬個天體中篩選出一個特殊的移動目標。這個目標的亮度和運動軌跡與第九行星的理論模型高度一致，其質量約為地球的6.7倍，軌道半長軸約為600天文單位。這一發(fā)現(xiàn)被認為是迄今為止最接近確認“第九行星”存在的證據之一。

不過，2025年一項最新研究也帶來了新的疑問：科學家發(fā)現(xiàn)了一顆名為“2023 KQ??”（Ammonite菊石）的外海王星天體，其近日點達66 AU，軌道穩(wěn)定，卻與其他外海王星天體的軌道方向不一致，反而位于“反聚集”位置。這一發(fā)現(xiàn)可以說在某種程度上否定了“第九行星”假說。這也意味著，若第九行星確實存在，其引力影響可能并不適用于所有遠距天體，需對現(xiàn)有模型進行修正。2023 KQ??的出現(xiàn)為“第九行星”假說增添了新的不確定性，也提示我們太陽系的邊緣或許比預期更加復雜。

“第九行星”

以什么狀態(tài)存在？

想象一下，在太陽系的邊緣，除了海王星以外，還有一顆行星孤獨地圍繞著太陽旋轉。那么，它可能是什么樣子的呢？

由于距離太陽極為遙遠，“第九行星”的表面溫度可能極低。并且，它的表面可能覆蓋著厚厚的冰層，類似于天王星和海王星；不過，也有科學家認為它的質量和軌道特征表明其組成更接近地球這樣的巖石行星，但不排除有少量水冰。

根據研究人員目前的推測，第九行星的軌道極為特殊，是近日點和遠日點相差很遠的一個拉長的橢圓軌道。這意味著它繞太陽一圈可能需要上萬年。此外，它的軌道傾角最高高達30度，顯示出一種高度傾斜的軌道特性，這使得它在太陽系中顯得格外與眾不同。

第九行星的概念圖

何時才能見到

“第九行星”的真面目呢？

盡管“第九行星”的假說引起了大家極大的興趣，但由于它的軌道距離遙遠、亮度微弱、可能的軌道范圍極為廣闊，受限于從前的觀測技術，我們至今沒有直接觀測到它。

不過，新的觀測設備為“第九行星”的探測帶來了希望！這其中，位于智利的薇拉·C·魯賓天文臺備受矚目。這臺地基望遠鏡配備了世界上最大的數碼相機，擁有超乎想象的強大觀測能力。2025年6月23日，魯賓天文臺已經公布了拍攝的首批圖像：在10個小時的測試觀測中，就已經發(fā)現(xiàn)了2104顆此前未發(fā)現(xiàn)的小行星！后續(xù)，魯賓天文臺還將進行為期十年的巡天計劃（LSST），持續(xù)拍攝南半球星空的超高分辨率圖像。

如果“第九行星”真的存在，那么魯賓天文臺一定能夠看到它！

魯賓天文臺將在未來十年里，在排除與驗證中，為我們的認知邊界劃出更清晰的坐標，無論結果如何，都是人類向宇宙未知的又一次堅定邁進。

位于智利的薇拉·C·魯賓天文臺

薇拉·C·魯賓天文臺拍攝的圖像組合而成：三葉星云和礁湖星云的氣體和塵埃云

參考文獻

[1]Batygin, Konstantin & Brown, Michael. (2016). Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System. The Astronomical Journal. 151. 22. 10.3847/0004-6256/151/2/22.

[2]Brown, Michael & Holman, Matthew & Batygin, Konstantin. (2024). A Pan-STARRS1 Search for Planet Nine. The Astronomical Journal. 167. 146. 10.3847/1538-3881/ad24e9.

[3]Phan TL, Goto T, Yamamura I, et al. A search for Planet Nine with IRAS and AKARI data. Publications of the Astronomical Society of Australia. 2025;42:e064. doi:10.1017/pasa.2025.10024

來源：石頭科普工作室

編輯：韶音

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