冥王星重回行星行列？後果你可能不會喜歡……

目前，天文學家將太陽系內的4顆岩石星球和4顆氣體星球稱為「行星」，而行星的定義會發生改變嗎？圖片來源：NASA

Ethan Siegel/文

Tisney/編譯

Steed/編輯

自1930年被發現以來，冥王星就被認為是太陽系的第九大行星。它是人類在海王星外發現的第一個「新大陸」，也是此後近半個世紀的時間內，海王星外人類所知的唯一一顆太陽系天體。冥王星與其他8顆行星一起，並稱為太陽系九大行星，幾乎已經成為了常識。因為排名末位，又那麼孤獨，冥王星得到了很多人的偏愛。

然而，被發現76年之後，天文學家把冥王星降級成了矮行星，與穀神星這顆最大的小行星，以及柯伊伯帶中的其他一些天體並列。太陽系的行星數量從此減少到了8顆。2017年，一組科學家提出了新的行星定義，或許能讓冥王星重新回到行星行列。這一定義得到了阿蘭·斯特恩（Alan Stern）和戴維·格林斯彭（David Grinspoon）的支持，他們剛出版了一本新書，講述了新視野號探測任務和「行星」冥王星的故事。

正是通過對比這兩張照片，天文學家發現了冥王星（箭頭處）。圖片來源：洛厄爾天文台

定義「行星」，冥王星降級

2006年，國際天文聯合會（IAU）做了一件前所未有的事情，對「行星」這個天文學最古老的術語之一，進行了科學上的定義。隨著人類在太陽系外圍發現越來越多的天體，從前那種「心照不宣」的定義因為種種原因受到了衝擊。海王星外的許多天體都是圓球形的，有足夠的引力使自身保持流體靜力學平衡，有些甚至比冥王星還重。此外，在許多其他恆星周圍也發現了越來越多的新世界。那些天體全都是行星嗎？一部分是？抑或全都不是？新的定義一經提出，不僅立刻引發了巨大爭議，而且事實證明，這個定義也不夠充分。

冥王星（上排左一）與一些海王星外天體的體積對比。圖片來源：Eurocommuter, Chesnok and Lasunncty

IAU對行星的定義如下：

一顆行星必須有足夠大的質量，它的重力能夠讓自身保持流體靜力學平衡：如果它不旋轉，則為圓球形；如果旋轉，則為橢球形。

一顆行星必須圍繞太陽而非其他天體運行：所以，地球是行星，而月球不是。

一顆行星必須能夠清空它的軌道，意味著在相同的軌道距離內不存在其他質量相對較大的天體：於是，火星是行星，但小行星和柯伊伯帶天體不是。

按照這個定義，太陽系的行星數量被正式降為8顆。

太陽系行星數量被降為8顆，而冥王星被降級為矮行星。圖片來源：NASA

對於研究太陽系的天文學家來說，這樣很好。從天文學上看，這8顆行星擁有的特性與太陽系內其他天體截然不同。它們有著相似的形成過程；對太陽和其他天體的運行影響更大；反射的陽光比其他天體更多；在太陽系內擁有自己的引力範圍。從許多角度來講，8顆行星剛剛好。

不過，有3個群體反對這個定義：系外行星天文學家、星系天文學家和行星科學家。

反對「行星」定義的種種理由

系外行星科學家提出的論點非常具有說服力。為什麼圍繞太陽運行的天體可以被歸類為行星，而圍繞其他恆星的就不行？這在2006年似乎是一個巨大的疏忽，因為那一年距離人類發現第一顆系外行星已經有10年的時間了。

事後，有人提出了這樣一種解釋，認為無法從這麼遠的距離確定一顆系外行星能否清空軌道。這個理由在2006年或許能夠成立，但9年後，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的讓-呂克·馬戈特（Jean-Luc Margot）教授已經把它給推翻了。馬戈特設計了一個通用的行星測試，不需要派遣探測器，只要掌握以下3個參數：

行星的質量

距恆星的軌道距離或公轉周期

該行星系統的形成時間

你就可以確定一個天體是否滿足IAU的定義，精確度超過99%。

馬戈特提出的通用行星測試，水星、金星等行星都滿足條件，而冥王星及冥衛一併不能滿足。圖片來源：Margot (2015), via http://arxiv.org/abs/1507.06300

很明顯，太陽系的8顆行星都能通過這項測試，而小行星和柯伊伯帶天體出局了。有趣的是，如果地球軌道上只剩下月球，那麼它恰好介於行星和非行星之間。

星系天文學家反對行星定義的理由則是，流浪行星該如何定義？它們沒有可以環繞的母恆星，可能是天生如此，也可能是從一個行星系統中被「踢」出來的。這樣的天體，又有哪一點不像行星呢？

這是一個棘手的問題，因為在天文學中，位置幾乎意味著一切，就像房地產一樣。如果水星位於木星的軌道上，它永遠也無法清空軌道，也就無法獲得行星的地位。一顆比水星小得多的天體，如果位於一顆紅矮星附近，卻有可能成為行星。而我們的地球，如果位於太陽系外圍的奧爾特雲附近，也會被排除出行星的隊伍。

我們把太多這樣的非行星天體稱為「行星」，只不過帶有前綴，比如矮行星、流浪行星和系外行星。在太陽系的早期階段，還有原行星和星子。但是，某種程度上，所有這些乃至更多的天體，不還是行星嗎？

流浪行星可能有不同的形成原因，但這樣的天體算是行星嗎？圖片來源：Christine Pulliam / David Aguilar / CfA

一些行星科學家將這個論點極端化了。他們認為，應該忽略「行星處於什麼位置」這個問題。如果一個天體有足夠大的重力，能夠保持流體靜力學平衡狀態，那麼恭喜，它就成為了一顆行星。

這意味著，太陽系中直徑不到10000千米的天體中，行星並非只有兩顆（水星和火星），而是有109顆。太陽系內的行星總數將上升到115顆，目前的19顆衛星、1顆小行星和海王星外的87顆天體都將加入這一行列。未來，隨著我們在柯伊伯帶、彌散盤以及奧爾特雲中發現更多天體，這個數字還將進一步上升，也許可以達到成千上萬。

按照一些行星科學家的觀點，太陽系裡直徑不到10000公里的天體，有109顆都可以進入行星行列，大部分甚至連名字都沒有。圖片來源：NASA

一方面，他們提出的觀點不無道理。當我們討論天體的地質、大氣和星球物理特性時，我們確實都把它們稱為行星，並將研究這些天體的領域稱為行星科學。在討論一顆天體上的氧氣含量、地殼、化學構成及可居住性時，我們把這些這些物理量稱為「行星性質」也沒有感到過不安。就拿冥王星來說，我們知道它有雲，有雪，有天氣過程，有山脈和峽谷，有地層，甚至可能有地下海洋。它有5顆衛星；沿著一個軸自轉；它有白天黑夜，也有季節變換。如果忽略它的天文位置，你當然會稱它為一顆行星。

新視野號探測器所拍攝的冥王星大氣層。圖片來源：NASA

但另一方面，要把冥王星當作一顆行星，你就必須忽略所有的天文學因素。你需要問自己這樣一個問題：一顆天體到底是不是行星，應該由它在太陽系中的位置決定，還是應該由它的內在屬性決定？我們是否應該完全忽略行星與太陽系、與恆星之間的關聯，完全忽略它們的形成過程和彼此間的引力互動？要知道，一直以來，正是這些關聯增進了我們對它們的了解，並讓我們對它們充滿了好奇。

不是行星，就不愛冥王星了？

僅僅因為不能稱之為「行星」，就假定我們不會對冥王星（或者小行星、彗星、衛星和太陽系外圍的其他天體）再有這麼大的興趣，這個說法實在讓我憤憤不平。就算只用地球物理學性質來定義行星，也跟天文學的行星定義一樣，存在許多含混之處。如果土星的氣體被突然剝奪，只剩下一個球形的核心，依然可以成為一顆行星嗎？灶神星（Vesta）這顆小行星，具有地殼、地幔和一個金屬核，只是不算太圓，要不要考慮一下？由冰構成的更小天體（半徑約200千米）可以是行星，因為它夠圓，而由岩石構成的更大天體（半徑約250千米）反倒卻不是行星了？

事實很簡單，在首次發現冥王星的時候，它被錯誤地歸類了。它和其他8顆行星從來就沒什麼相似之處。IAU在2006年的決議是對這一錯誤的修正，只不過這次嘗試並不完善。目前，行星科學家科爾比·魯尼恩（Kirby Runyon）、阿蘭·斯特恩及其他一些人，正在朝相反的方向努力，這將導致更大、更混亂的錯誤，讓「行星」這個定義對大多數使用它的人來說變得毫無意義。

為了讓冥王星重回行星行列，有些人不顧一切，甚至願意降低門檻，讓每一顆質量大到足夠圓的衛星、小行星甚至冰球都成為行星。對於其他一些人來說，只要有足夠的重量，任何天體都可以被稱為行星。但是，對於我們剩下的人來說，一個天體屬於哪一類，與它在宇宙中的位置脫不了干係。宇宙里沒有什麼東西獨立存在於真空中，無論是行星、衛星、小行星、彗星、柯伊伯帶天體還是奧爾特雲天體，它們的位置決定了其大部分屬性。

如果你想忽略所有這些，宣稱「圓球形的天體就是行星」，那你就加油吧。但是在行星科學領域中，和大多數情況一樣，完整的科學故事遠比武斷的定義要有意思得多。

編譯來源：

《福布斯》網站，You Won"t Like The Consequences Of Making Pluto A Planet Again

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給冥王星寶寶點個心

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