中国青年报：烫手的行星定义

　　柯南

　　这个月，来自全世界的天文学家聚集在捷克首都布拉格，对一个数百年来看似简单又争论不休的问题展开了激烈的辩论——什么是行星？

　　美国夏威夷大学的天文学家大卫·朱维特(David Jewitt)是一位研究太阳系遥远边

疆天体的专家，他对“什么是行星”这样一个看上去与他的专业有关的问题已感到厌倦，他认为“这个问题在科学上不是问题”。然而，在过去的几年中，许多人在这个问题上争论激烈。

　　事实上，直到不久前，天文学家确实没有一个关于行星的正式定义。8月24日，在国际天文学联合会第26届大会上，来自世界各地的天文学界代表投票通过了关于行星的正式定义。根据这个定义，冥王星不再是一颗行星。

　　从9大行星到8大行星，改变只是一瞬间的事。但是关于行星的争论却有很深的历史根源。它可以追溯到去年、14年前、76年前、200多年前,甚至追溯到人类有意识地仰望星空的时候。

　　行星的发现史

　　很久以前，人们就注意到了天空中有5颗与众不同的星星。与其他仿佛镶嵌在天上的恒星不同，这5颗行星在其他恒星之间游走。在英语中，行星(planet)一词来源于希腊语，意思是“徘徊者”。

　　一个视力正常的人用肉眼就可以看到这5颗“徘徊的星”——水星、金星、

　　17世纪，情况开始发生变化。望远镜被发明了出来。伽利略大概是第一个把望远镜引入天文学领域的人。凭借望远镜，伽利略发现了许多仅凭肉眼不曾见到的天文现象，例如木星拥有卫星。

　　1781年，英国天文学家赫歇尔凭借更强的望远镜发现了一个新的天体。起初赫歇尔认为这是一颗彗星，后来证实是太阳系的一颗新行星。它被命名为天王星。这是数千年来人类首次利用工具发现行星。于是，太阳系的行星总数扩充到了7颗。

　　20年后，即1801年的元旦，意大利天文学家皮亚齐宣布发现了一颗在天空中快速运动的星。皮亚齐的发现属于偶然，这颗星的位置正好处于火星和木星之间的空间中——当时的天文学家相信，在这片特别空旷的空间里应该存在一颗行星。于是，它被认为是一颗行星，并命名为谷神星。此后，天文学家发现它的直径实在太小(现代测量的结果只有约1000公里)，不久之后，赫歇尔把它归入了一个新的类别：小行星。

　　自从德国数学家高斯用定量的数学和物理学重新找回一度“失踪”的谷神星之后，这种方法在天文学中得到了广泛的应用。天文学家发现，天王星运动的观测值似乎总与理论计算值之间存在偏差。英国人亚当斯和法国人勒威耶各自假定在天王星之外存在一颗新行星，它的引力对天王星的轨道产生了影响。根据他们的计算结果，德国天文学家伽勒于1846年发现了海王星。

　　但海王星的存在似乎仍不足以解释天王星的轨道偏差。一些天文学家认为，还应该存在另一颗行星。美国天文学家珀西瓦尔·洛韦尔(Percival Lowell)对这个X行星非常感兴趣，他花了大量的精力用于寻找这颗新的行星，但是直到1916年去世也没有找到。

　　洛韦尔留下的天文台最终帮助年轻的天文学家克莱德·汤博(Clyde Tombaugh)找到了这颗行星。寻找新行星的方法是把间隔几周拍摄的天空同一位置的照片放在一起对比，找出那些移动的光点。1930年，汤博发现了这个缓慢移动的光点，也就是后来的冥王星。至此，太阳系的行星总数达到了9颗。

　　今天的天文学家知道，冥王星的发现确实含有偶然的成分。所谓X行星对天王星的影响其实来源于观测误差。换句话说，那些对X行星的数学预测其实是错误的，但是汤博却在预言的区域找到了一颗行星。

　　这真是阴差阳错的收获。没有多久，天文学家就发现冥王星的直径和质量都太小了。它甚至还没有月球那么大。如果你试图按照比例把太阳系的九大行星放在同一张图里，会发现冥王星实在微不足道。更有意思的是，1978年，天文学家发现，如此渺小的冥王星竟然拥有一个直径1200公里的卫星“卡戎”(冥王星本身也只有约2300公里的直径)。

　　一些天文学家开始对冥王星的行星地位表示质疑。但是习惯的力量是强大的，在数十年的时间里，冥王星一直被称作行星。既然如此，我们只要记住太阳系有9大行星就行了，至于行星的定义，谁需要呢。

　　然而，从1992年开始，冥王星的地位被一类新发现的太阳系天体从根本上动摇了。

　　冥王星在那个区域并非独一无二

　　从20世纪30年代起，一些科学家就预言在海王星之外存在着一个区域，这个区域里含有大量的小天体。例如，美国天文学家杰拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper)在20 世纪50年代提出这个区域是短周期彗星的来源。后来这个区域就被命名为柯伊伯带。

　　1992年，朱维特和他的同事用夏威夷大学的2.2米望远镜，发现了一个非常暗淡、在星空背景中缓慢运动的天体。经过计算，他们发现这颗后来被称作1992QB1的天体位于柯伊伯带。

　　在第二年发表于《自然》杂志的论文中，“我们直接指出这意味着冥王星的终结，”朱维特告诉笔者，“事实上，在发现任何东西之前，我们在望远镜前就知道在这个区域的发现将表明冥王星被错误地划为了行星，它其实应该是一大群天体的一部分。”

　　1992QB1的发现被认为是自冥王星之后首次发现柯伊伯带天体(KBO)，或者说，是历史上第二个被发现的柯伊伯带天体——第一个就是冥王星本身(如果不考虑卡戎的话)。这意味着冥王星在那个区域并非独一无二。

　　事实确实如此，自从朱维特等人发现1992QB1之后，使用类似的方法，天文学家不断从柯伊伯带“发掘”出了许多小天体。时至今日，天文学家已经发现了800多个柯伊伯带天体，这是一个名副其实的大家族，而且科学家估计家族成员的数量还会不断增长。

　　让冥王星感到难堪的不仅仅是柯伊伯带天体的数量猛增，新发现的柯伊伯带天体也在直径上不断向冥王星发起挑战。在发现之初，天文学家估计1992QB1的直径可能有200公里。10年之后，一些柯伊伯带天体已经足以与冥王星比肩了。

　　2003年，美国加州理工大学的天文学家迈克·布朗宣布，他和同事发现了一个直径可达1800公里的柯伊伯带天体“塞德娜”。这不能不让人思考，如果有一天某个柯伊伯带天体的直径超过了冥王星该怎么办？

　　烫手的“齐娜” 烫手的定义

　　2005年7月29日下午，布朗突然召开了一次电话新闻发布会，宣布他和同事发现了一颗比冥王星直径还大的柯伊伯带天体2003 UB313。至今它还没有被正式命名，而是被昵称为“齐娜”。

　　宣布发现“齐娜”的过程非常戏剧化。前一天，西班牙的天文学家刚刚发现了一个直径约1500公里的柯伊伯带天体2003 EL61。第二天，由于观测记录在网上泄露，布朗接受了别人的建议，立刻公布了“齐娜”的存在，这时已经临近周末，而在加州理工大学和美国宇航局发布的新闻稿中，“太阳系第十大行星”的称谓立刻让媒体疯狂起来。

　　这时候，许多人想起了一个此前很少考虑的问题：什么是行星？在没有望远镜之前，行星就是天空中那5颗“徘徊的星”(以及地球)。在发明望远镜之后，曾经出现过一次行星身份危机，那就是谷神星的问题。赫歇尔通过建立“小行星”的分类，解决了谷神星(以及后来发现的成千上万颗小行星)的问题。但是关于行星的定义却一直没有共识。

　　当然，即便没有定义，天文学家的工作和生活也不会受到什么影响。毕竟天文学家研究的是各种天体的科学性质，而不是专攻分类学。把它称为行星、柯伊伯带天体、海王星外天体，或者任何其他名字，都不影响天文学家通过研究这种天体，一窥太阳系诞生之初保存的一些珍贵信息。

　　但是国际天文学联合会(IAU)还是选择了为行星制定一个正式的定义。两年前，IAU成立了一个“行星定义委员会”，讨论行星定义问题。最初，他们的方案是为“行星”一词前面加上形容词作为定语。但是委员会未能就这个方案达成一致。在更换了一批成员之后，新的委员会向IAU的执行委员会提出了另一套方案。

　　今年8月16日，这套方案在IAU于捷克首都布拉格召开的第26届大会上公布。这个行星定义认为，一颗行星“具有足够的质量使其自身引力克服刚体力，从而使它自身呈现出流体静力平衡(近似球形)的形状，它绕一颗恒星运转，而它本身不是一颗恒星或者一颗行星的卫星”。

　　这个定义公布之后便引起了与会天文学家的争论。根据该定义，太阳系一下子就多了3颗行星：谷神星、“齐娜”和卡戎。由于卡戎和冥王星的质量中心在冥王星之外，它与冥王星被认为是一对“双行星”，因此，卡戎也成了行星。

　　有趣的是，布朗本人却不赞成这个定义，尽管它可以让布朗成为名正言顺的行星发现者。布朗认为，IAU的这个定义是“一个冰球都不能少”的定义，尽管当前只有12颗行星，很快，这个数字将上升到53，因为具备这种条件的柯伊伯带天体还有很多。一方面，希腊

　　“许多人关心这个‘行星定义’的问题，而IAU担负起了命名和分类的责任，”朱维特说，“但是，这样做的后果是让IAU可能看起来真的很傻。”

　　于是，一组天文学家在会议期间提出了另一套方案。与原方案相比，它增加了一条：如果要成为行星，它应该是当地一群天体中最大的。几经争论和修改，这套方案取代了原有的方案，作为大会的第5号决议付诸表决。

　　当地时间8月24日下午，大约有400名代表参加了投票。结果新的定义得以通过。按照新的定义，不但谷神星和“齐娜”没能成为行星，就连冥王星也失去了行星的资格，因为它没能清除它轨道附近的天体—冥王星和海王星的轨道存在交叉。冥王星转而被归为“矮行星”的原型。至此，冥王星失去了70多年的行星资格。太阳系又恢复到了8颗行星的状态。

　　布朗对新决议表示了理解：“天文学家们做了正确的事。当然，‘齐娜’没有真正消失。它现在是最大的矮行星。”

　　并非所有人都赞同这个定义。美国西南研究院的艾伦·斯特恩(Alan Stern)就对该决议表示了强烈的反对。“IAU的决议在科学上有如此大的缺陷，以至于它很可能无可救药。”斯特恩向笔者表达这个意思时言辞激烈。斯特恩是“新视野”号冥王星探测器项目的负责人，始料未及的是，“新视野”号尚未抵达冥王星，冥王星已经被“降级”。据报道，包括斯特恩在内的一些天文学家正在签署一份请愿书，试图推翻IAU的决定。

　　“很多人有很多时间，而如今通过互联网进行通讯是很容易的。因此这些都是反弹的因素。让我们等着瞧吧。”当谈及新的定义是否会终结这场争论的时候，朱维特说。