冥王星之问:是时候重新思考我们对行星的定义了吗?
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原作:Paul Sutter
翻译:陈玮菁
编排:陈玮菁
后台:李子琦
原文链接:https://www.space.com/pluto-problem-time-to-rethink-definition-of-a-planet
冥王星及其心形的斯普特尼克平原,这是2015年“新视野”号太空船拍摄的影像。(图片由美国国家航空航天局提供)
2006年,国际天文学联合会(IAU)对行星的定义进行了投票。众所周知,冥王星不再符合标准,被降级为矮行星。从那以后,事情变得有点混乱。那现在是重新定义行星的时候了吗?
公平地说,这是冥王星应得的。“行星”这个词从来没有一个正式的定义,天文学家对它的用法也总是很轻率。对古希腊人来说,行星是任何“流浪的恒星”,包括太阳和月亮。随着哥白尼的革命,定义发生了变化:地球被认为是一颗独立的行星,月球被降级为卫星,太阳的地位得到了提升。
这种方法持续了200多年,直到威廉·赫歇尔发现了天王星,朱塞佩·皮亚齐发现了谷神星,谷神星是火星和木星之间主要小行星带中最大的物体。最初,天王星和谷神星都被归类为行星。但是,一旦发现更多的天体与谷神星共享相似的轨道,天文学家不得不重新思考。当然,行星毕竟是单独存在的。赫歇尔提出将火星和木星之间的小天体称为“小行星”,而天王星仍然是一颗行星(这种情况当然有利于赫歇尔自己的遗产)。
即使在1930年克莱德·汤博发现冥王星时,天文学家也对这些分类方式感到满意。但(当时)这颗新行星是其它行星的延伸——它的轨道非常不稳定,而且比其他行星要小得多,所以天文学家很快就开始考虑是否应该重新研究天体的分类方式。
从20世纪90年代开始,天文学家开始发现更多与冥王星有相似轨道的天体。2005年,天文学家迈克·布朗发现了阋神星,这是一颗与冥王星大小相当的天体,绕海王星运行。
因此,2006年,当天文学家们聚集在布拉格的国际天文学联合会会议上时,一个庞大的团队开始行动,让该机构定义行星应该是什么。当时有两大阵营:地球物理学家认为行星应该由其外观来定义,而动力学家认为行星应该由其性质来定义。
从本质上讲,地球物理学家认为,行星应该是任何足够大的东西,它的自我引力把它拉成接近球形。动力学家反驳说,行星应该是任何能够主导并基本上清除其轨道上任何碎片的东西。第一种定义将冥王星,以及谷神星和冥王星的所有同轨道天体纳入行星范围。后一种定义将排除所有这些较小的天体。
最后,折中的讨论结果包括了两种定义,这意味着实际上动力派赢了。冥王星没有清理它的轨道——它只是有太多的邻居,因此被降级了。
2015年7月14日,新视野号飞船从22,025英里(35,445公里)的距离飞向冥王星。(图片来源:NASA/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所/Alex Parker)
但并不是每个人都同意新规定,而且有很多争论和反对意见。首先,“接近球形”和“基本清除轨道”的定义不是很清楚。
但这些规则的支持者反驳说,所有被定义的行星,从水星到海王星,都是异常圆的,而绝大多数非行星显然不是。至于清理轨道,火星的质量是其轨道上第二大物体的5000多倍。相比之下,冥王星只捕获了其轨道上所有质量的7%。因此,这两个行星之间存在着明显而广泛的差异。
但最大的困惑来自于非行星的亚型分类。如果一个物体足够大,可以使自己呈圆形,但没有清空它的轨道,就像冥王星或谷神星一样,它就被称为矮行星。天文学家经常使用“矮星”一词来指代同类型星体的较小版本,如矮星和矮星系。但矮星仍然是恒星,矮星系仍然是星系;它们只是更小。矮行星的情况就不一样了——它们显然不是行星。
如果一个物体太小而不能使自己变成圆形,它就被归类为“太阳系小天体”。小行星并没有正式的定义,但天文学家通常认为这个词是指生活在太阳系内部的太阳系小天体。彗星也被认为是太阳系的小天体。
然后是“小行星”,包括矮行星和所有不是彗星的太阳系小天体。别忘了还有类冥王星——冥王星轨道之外的矮行星和海王星外天体,包括类冥王星和其他绕海王星轨道运行的太阳系小天体。‘
这有点混乱,但这是一种尝试,以匹配我们正不断了解的太阳系知识的复杂本质。我们生活在一个活跃的、动态的系统中,在这个系统中,各种各样的物体相互作用交织。我们一直在努力想出一个清晰的定义,因为宇宙本身拒绝井然有序。
就目前而言,我们应该坚持现有的定义,即使它们并不完美。当我们有了新的发现和获得新的理解,我们可以相应地更新我们的定义,并希望能使事情变得更简单。
责任编辑:陈玮菁
牧夫新媒体编辑部
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