哥伦比亚大学物理系博士卢昌海：冥王星落选记

　　文/卢昌海

　　8月24日，经国际天文联合会投票，冥王星失去了坐了76年之久的行星宝座，太阳系的行星只剩下了八个，同时遭遇不幸的还有差点就看到曙光的谷神星和半路夭折的“第十大行星”的2003 UB313。天文学家们为这些被清理出行星门户的天体设立了安慰奖，叫做矮行星，谷神星、冥王星及2003 UB313成为了太阳系的第一批矮行星。行星世界有了新章程。

　　1930年，美国天文学家汤博发现了冥王星，该星被认为是太阳系的第九颗行星，但天文学家们对冥王星的行星身份却一直有着争议。

　　产生争议的主要原因是冥王星实在太 “轻”，它的质量不仅远比其它八个行星都小， 甚至比月球还小得多。不过，冥王星的质量虽小，在直接环绕太阳运动的天体中终究还是排行第九，而且比排在第十的谷神星大了十几倍， 更何况冥王星占据行星宝座几十年，早已约定俗成。因此尽管有争议，九大行星的称谓一直延续了下来。

　　但是自上世纪九十年代以来，天文学家们在太阳系边缘的一个称为柯伊伯带的区域中发现了许多新的天体，其中较大的一些天体直逼冥王星的大小。去年，几位美国天文学家在两年前的观测资料中发现了这类天体中迄今所知最大的一个，该天体编号为2003 UB313，许多人暂时把它叫做齐娜，初步测定，2003 UB313 的质量与直径均比冥王星略大。

　　2003 UB313的发现立即引发了新一轮的行星定义之争。因为2003 UB313既然比冥王星还大，我们显然没有理由不把它称为行星，如果我们不把2003 UB313称为行星，那么冥王星的行星资格也应该被剥夺。无论哪一种观点，都对有着七十六年历史的太阳系九大行星格局构成了严重挑战。

　　另一方面，除了太阳系的新成员外，自上世纪九十年代以来，天文学家们在其它恒星周围也发现了行星，截至目前，那样的行星数量已经超过了两百。这些发现，都使得行星这一概念远远超出了长期约定成俗的范围。因此，提出一个合理的行星定义，不仅是解决太阳系新天体 “身份问题”的需要，也有助于我们对太阳系以外的类似天体进行分类。鉴于此，国际天文联合会在过去两年里一直在酝酿一个新的行星定义，并于今年8月16日公布了一份定义草案。

　　按照该草案，一个天体要成为行星必须具备几个条件。首先，行星的内部不能有像恒星内部那样的热核反应，这是行星与恒星的本质区别。这一条件要求行星的质量不能太大， 太阳系里除太阳以外的所有天体都很好地满足这一条件。其次，我们不想把环绕太阳运动的每一块陨石都当做行星，因此行星的质量也不能太小。但什么样的质量才不算“太小”呢？草案采用了一个非常聪明的方法来界定。

　　所有行星的形状都很接近球形，这是因为当行星表面的不规则性，如山峰大到一定程度后，会在自身重量的挤压下坍塌。行星的质量越大，引力越强，这种效应就越显著，而许多小行星或小卫星之所以具有不规则的外形，就是因为质量太小，引力太弱。受此启发，新定义把星体在自身引力作用下成为球形，作为确定行星质量下界的自然标准。研究表明，这样定义的质量下界大约是五十亿亿吨，相当于冥王星质量的二十五分之一。按照这一草案，冥王星依然是行星，2003 UB313也将轻松获得行星俱乐部的入场券。不仅如此，在小行星世界里当了两百多年“老大”的谷神星也将一步登天，成为行星(谷神星的质量约为九十五亿亿吨，接近上述质量下界的两倍)。

　　有读者可能会问：既然连谷神星都可以算行星，那么我们的月球——质量比谷神星大七十多倍，甚至比冥王星和2003 UB313还大的月球——是不是也可以荣升为行星呢？答案是否定的。 因为除了质量外，行星定义还有一个显而易见的组成部分，那就是行星必须不是卫星，也就是说它不能围绕其它行星运动。月球不满足这一要求，因此不能升格为行星。

　　应该说，上述草案有一个很大的优点，那就是采用了尽可能自然的标准，比如通过引力效应来定义质量下界，而不是人为规定一个数值。尽管如此，草案一公布还是立即遭到了激烈的反对。因为按照这份草案，太阳系的行星数目将很快出现戏剧性的增长。因为除了2003 UB313外，在柯伊伯带上还有许多其它天体将会满足该草案的要求，虽然它们此次未被提名。此外，小行星带上其它几颗较大的小行星也可能会满足要求。据某些天文学家的估计，满足草案要求的太阳系行星数目最终可能会达到几百。显然，如此庞大的行星队伍不仅与人们对行星的传统理解脱节，也会削弱行星这一概念的有效性与方便性。

　　在经过几天的激烈争论之后，天文学家们在上述草案的基础上又增加了一个要求： 即行星必须能够扫清自己的轨道区域。即，在行星的轨道附近必须不存在质量与之相当的其它天体。这归根到底也是由质量决定的，质量越大的天体扫清轨道的能力就越强。这对太阳系的其它八大行星都不成问题，但冥王星却不满足。因为冥王星的轨道与海王星及柯伊伯带上的许多大型天体的轨道都有交错，它的轨道区域显然没有扫清。

　　就这样，冥王星被取消了行星称谓，太阳系行星只剩下了8个。

　　(作者系哥伦比亚大学物理系博士)