冥王星引發思考:行星定義是否要重新制定?

2006 年,國際天文學聯合會(IAU)對行星的定義進行了投票。衆所周知,冥王星不再符合標準,並被降級爲矮行星。從那以後,情況就有點混亂了——那麼現在是重新定義行星的時候了嗎?

平心而論,冥王星遭遇這種情況早有預兆。“行星”這個詞從未有過官方定義,天文學家在使用時一直很隨意。對古希臘人來說,行星是任何“流浪的星星”,這包括太陽和月亮。隨着哥白尼革命,定義發生了變化:地球本身被認爲是一顆行星,月亮被降級爲衛星,太陽則得到了提升。

這種狀況持續了 200 多年,直到威廉·赫歇爾發現了天王星,朱塞普·皮亞齊發現了穀神星,穀神星是位於火星和木星之間的主小行星帶中最大的天體。最初,天王星和穀神星都被歸類爲行星。但一旦發現更多與穀神星軌道相似的天體,天文學家就不得不重新思考了——畢竟,行星理應是獨自存在的。赫歇爾爲火星和木星之間的小天體提出了“小行星”這一術語,而天王星仍然是一顆行星(這種情況無疑對赫歇爾本人的成就有益)。

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即便克萊德·湯博在 1930 年發現了冥王星,天文學家對這些分類仍感到滿意。但這顆新行星有些牽強——它的軌道非常古怪,而且比其他行星小得多,所以沒過多久,天文學家就開始思考是否應該重新審視天體的分類方式。

20 世紀 90 年代開始,天文學家開始發現更多與冥王星軌道相似的天體。但真正給冥王星的行星地位“下定論”的是在 2005 年,當時天文學家邁克·布朗發現了鬩神星,這是一個與冥王星大小相當、在海王星軌道之外運行的天體。

因此,2006 年,當天文學家們齊聚在布拉格舉行的國際天文學聯合會會議時,一大批人着手讓該機構確定行星的定義。當時有兩個陣營:主張行星應依據其外觀來定義的地球物理學家,以及主張行星應依據其特性來定義的動力學家。

本質上,地球物理學家覺得,行星應當是任何大到其自身重力能把它拉成近乎球形的天體。動力學家則反駁道,行星應當是任何能夠主宰並大致清除其軌道上任何碎片的天體。第一種定義將允許冥王星、穀神星以及冥王星所有的共軌天體成爲行星。而後一種定義則會將所有這些較小的天體排除在外。

最終,妥協方案包含了這兩個定義,這意味着實際上動態主義者贏了。冥王星沒有清理其軌道——它的鄰居實在太多了——因此 被廣爲人知地降級了。

但並非所有人都認同新規則,而且存在很多的爭論和反駁。首先,‘近乎球形’和‘大部分清理軌道’這兩個定義不是很清晰明確。

但這些規則的擁護者反駁稱,從水星到海王星,所有被定義的行星都特別圓,而絕大多數非行星顯然不是。就清空軌道而言,火星的質量是其軌道上第二大天體的 5000 多倍。相比之下,冥王星在其軌道上所佔的質量僅約爲 7%。因此,這些天體之間存在明顯且巨大的差異。

但最大的困惑源自非行星的子類型。如果一個天體大到能夠讓自身呈圓形,卻不能清空其軌道,比如冥王星或穀神星,它就被稱爲矮行星。天文學家經常使用“矮”這個詞來指代同一類型的較小版本,比如矮星和矮星系。但矮星仍然是恆星,矮星系仍然是星系;它們只是較小而已。矮行星的情況並非如此——它們絕對不是行星。

如果一個天體太小而不能使自身呈圓形,它就被歸類爲“小型太陽系天體”。小行星並未被正式如此定義,但天文學家通常認爲這個詞的意思是位於內太陽系的小型太陽系天體。彗星也被認爲是小型太陽系天體。

然後還有“小行星”,其中包括矮行星和所有不是彗星的太陽系小天體。別忘了類冥天體,即位於冥王星軌道之外的矮行星,還有海王星外天體。

這有點亂,但這是爲了契合我們對於太陽系不斷髮展的知識所具有的複雜性。我們生活在一個活躍、動態的系統中,許多種類的物體相互作用和相互影響。我們正在努力想出明確的定義,因爲宇宙本身就拒絕被規整得有條不紊。

當下,我們或許應當堅守現有的定義,即便它們並不盡善盡美。隨着我們有新的發現、獲得新的理解,我們便能相應地更新我們的定義,也期望能讓事情稍作簡化。