二十年前,冥王星被降级了。2006年8月,国际天文学联合会(IAU)投票决定将冥王星的地位从大行星改为矮行星,使我们的太阳系从九大行星缩减为八大行星。当时,许多科学家对这一决定感到不满。二十年后,这场争论更加分歧严重。
“他们制定的行星定义,你根本没法用,”中佛罗里达大学斯蒂芬·W·霍金微重力研究与教育中心主任菲利普·梅茨格说。“它让行星的定义在科学中完全失去了意义。”
梅茨格是几位认为冥王星降级是个大错误的科学家和非专家之一。对一些人来说,冥王星被降级恰恰是他们喜爱这颗前行星的原因。“冥王星代表了那么多人心中的弱者形象,那个被欺负的小个子,”亚利桑那州洛厄尔天文台的历史学家凯文·辛德勒说,冥王星于1930年在该天文台被发现。
对另一些人来说,IAU的决定——以及做出决定的方式——是争论的核心。“我为冥王星辩护始于投票那天,”作家、演员兼业余天文学家劳雷尔·科恩费尔德说。“我当时想:等等,这不对。”当我们通过Zoom见面时,她穿着一件T恤,上面写着:“冥王星抵抗运动,20年:2006-2026。”
恢复冥王星行星地位的运动——拥有热情的 supporters、持续的辩论、偶尔的抗议和请愿——似乎主要局限于美国。“这在美国更是个问题,”梅茨格说。“这是我们发现的那颗。”那么,降级是对国家自豪感的打击吗?“我承认确实有一些——在公众中,而不是科学家中。”
最近,这场运动带上了民粹主义的色彩。今年4月,特朗普任命的NASA局长贾里德·艾萨克曼在国会委员会上表示支持重新考虑。“我非常支持‘让冥王星重新成为行星’阵营,”他说。
引发IAU 2006年投票的是发现了一个遥远的天体,后来被命名为阋神星。阋神星位于柯伊伯带,在海王星之外——冥王星也位于那里。它的大小与冥王星大致相当(体积更小,但质量更大)。如果冥王星是行星,那么按照这个逻辑,阋神星也是。如果阋神星不是行星,冥王星怎么还能是呢?
阋神星和冥王星在柯伊伯带并不孤单。大约在同一时期发现了其他较小的天体,包括妊神星、鸟神星和赛德娜。这些也是行星吗?可能还有更多类似的天体等待被发现。如果行星名单可能多达数百个,学生们该如何应对?
为了寻找解决方案,IAU提出了行星的三点定义:它必须绕太阳运行;它必须有足够的质量使自己变成球形;它必须“清空其轨道邻近区域”——意思是它必须在引力上主导其运行区域。在海王星之外,我们所知的任何天体都不符合条件;冥王星被排除在外。
正是最后一点特别让许多冥王星支持者感到不满,因为一个天体清空其轨道邻近区域的能力在很大程度上取决于该区域本身。“IAU定义最大的缺陷之一是,同一个天体可以处于两条不同的轨道中,”科恩费尔德说。“在一条轨道中,它被认为是行星,而在另一条中,它不是。”如果地球被移到冥王星的位置,行星科学家艾伦·斯特恩辩称,它也无法清空其区域,因此它将不再符合IAU的行星定义。
“甚至小到无法变成球形的小行星,如果它们靠近恒星,也可能清空一条轨道,”梅茨格说。“这恰恰表明轨道清空并不是一个有意义的分类标准。”
对其批评者来说,IAU的定义似乎是带着特定目标设计的。“他们发明了一个理由来排除冥王星,”科恩费尔德说。
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“他们发明了一个理由来排除冥王星”……2006年IAU关于行星定义的投票。摄影:Michal Čížek/AFP/Getty Images
冥王星的降级产生了两个对立的科学阵营:所谓的“地球物理学派”,认为天体的物理特征应决定它是否是行星;以及“动力学派”,更关注天体所处的位置、周围环境以及它的运动方式。你可以把这种分歧概括为行星科学家与天文学家之间的分歧。包括梅茨格在内的许多行星科学家根本不使用IAU的定义。
当“新视野号”航天器在2015年飞越冥王星时,地球物理学派看到了推动其主张的机会。他们辩称,冥王星显然具有行星的地球物理特征。它有山脉、近期地质活动的迹象,以及漂浮在冻结氮气上的水冰丘陵。它甚至可能能够支持生命。这怎么能不是行星呢?
那些推动恢复冥王星行星地位的人通常认为,恢复其行星地位没有任何坏处。他们欢迎一个足够宽泛的定义,能够容纳数百颗新行星,即使这让孩子们和他们的挂图变得更难。“越多越好,”圣路易斯华盛顿大学地球、环境与行星科学副教授保罗·伯恩说。“官方宝可梦物种有1025种,我从没听过哪个孩子说那太多了。”
那些反对恢复冥王星行星地位的人说,问题不在于行星数量增多本身,而在于一个主要基于地球物理学的定义,它也会把行星的卫星包括进来,比如我们的月球。
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弱者故事……NASA“新视野号”航天器拍摄的冥王星表面。摄影:AFP/Getty Images
“我不反对有更多数量的行星,”天文学家迈克·布朗通过电子邮件说。“我的论点很简单:我们很久以前就决定月球不是行星,这也排除了冥王星。”布朗常被称为“杀死冥王星的人”,因为他在2005年领导团队发现了阋神星,这引发了整个“去行星化”进程。他欣然接受这个称号:他甚至写了一本书,名为《我如何杀死冥王星以及它为什么活该》。
布朗经常指出,月球比冥王星大;它是球形的,有着复杂的地球物理历史,如果去掉任何关于轨道的要求,它很容易满足行星的标准。他的观点是:如果冥王星是行星,那么月球也是。
“我不反对把月球称为行星,”伯恩说。“因为我可以同时是兄弟和丈夫,这并不要求我只能二选一。所以我不明白为什么月球不能既是卫星又是行星。”
对外人来说,这场辩论往往看起来卡在政治或程序问题上,冥王星支持者认为IAU的投票执行不当,因此无效。“你可以说他们从未正式投票决定过行星,因为他们没有遵循要求的程序,”梅茨格说。
布朗否认这一决定有任何政治因素。“唯一抱怨投票程序的人,是不喜欢结果的人。”
那么问题依然存在:这一切为什么重要?
“这几乎像一场政变,”科恩费尔德说。“结果,孩子们学到的更少了。他们学到的是八大行星,仅此而已。”
宇宙争议……天文学家杰拉德·P·柯伊伯声称冥王星实际上是海王星的卫星之一。摄影:Bettmann Archive
对梅茨格来说,排除冥王星的行星定义基于一种过时的太阳系观。“他们推动的是一种关于有序宇宙的保守观念,而不是更现代的科学观点——宇宙是混沌的,”他说。“第二个问题是,我认为他们误读了公众。今天的公众不是19世纪的公众。他们完全能够理解一个动态、混沌的宇宙,而我们错过了教授这一点的机会。”
冥王星的性质一直难以确定。1915年,天文学家珀西瓦尔·洛厄尔根据天王星和海王星轨道的异常发表了计算,预测了一颗新的第九行星,他称之为“X行星”,质量介于地球和海王星之间。1930年,对X行星的长期搜寻得到了回报:在洛厄尔名字命名的天文台发现的新天体被命名为冥王星。
然而,随着时间的推移,人们逐渐清楚,无论冥王星是什么,它都不是X行星。它似乎远不够大,无法解释海王星轨道的异常。科学家们提出了各种理论来解释为什么冥王星看起来这么小,但事实是,它确实很小——甚至比月球还小。直到1992年,我们才知道洛厄尔的计算基于对海王星质量的过高估计。根本没有X行星。
冥王星作为弱者、被欺负的孩子的名声,可能来自2006年的投票,但你可以说它多年来一直在超水平发挥。如果他们在1930年就知道真相,他们会如何投票决定冥王星的行星地位?还需要另一次投票来满足冥王星的捍卫者吗?
“人们已经固化了,”梅茨格说。“我们今天投票会比2006年那会儿更没有意义。所以我们不想要另一次投票。我们想要的是让人们认识到那次投票是个错误,我们不会再那样做了。我们要回到科学方法上来。”
**常见问题解答**
以下是关于冥王星争论的常见问题列表,以自然且信息丰富的语气撰写
**入门问题**
1. 等等,为什么冥王星不再是行星了?
2006年,国际天文学联合会为行星制定了正式定义。要成为行星,一个天体必须满足三个标准:它必须绕太阳运行;它必须因自身引力而呈球形;它必须清空其轨道邻近区域的碎片。冥王星绕太阳运行且呈球形,但它未能通过第三项测试,因为它的轨道上充满了柯伊伯带中的其他天体。
2. 矮行星到底是什么?
矮行星是绕太阳运行、呈球形但未清空其轨道邻近区域的天体。所以它在很多方面都像行星,但它与许多其他岩石和冰质天体共享空间。冥王星是最著名的矮行星,但还有其他矮行星,如阋神星和谷神星。
3. 冥王星还在吗?它消失了吗?
哈哈,没有,冥王星肯定还在。这只是分类的问题。可以把它想象成重命名电脑上的一个文件——文件仍然存在,只是标签不同了。冥王星仍然是我们太阳系边缘一个迷人的冰质世界。
4. 那么,降级是个巨大的错误吗?
这就是大争论。许多科学家认为这是对我们太阳系理解的必要修正。另一些人,包括一些行星科学家,则认为这个定义有缺陷且过于狭隘,降级一个像冥王星这样受人喜爱的世界是个错误。
**科学·争论**
5. 说降级是个错误的最大论据是什么?
主要论据是“清空轨道邻近区域”的规则过于模糊,不适用于其他行星。例如,地球与小行星共享轨道,木星有特洛伊小行星群。按照这个严格规则,地球和木星可能也无法清空它们的区域。批评者说这个规则是任意的,没有反映像冥王星这样拥有山脉、冰川和大气层的世界的复杂地质。
6. 说降级是正确的最大论据是什么?
降级是正确的,因为它终于给了天文学家一个清晰的行星科学定义。