將冥王星「踢出去」的關鍵定義缺乏文獻支持？

行星的定義看來一時半會難有定論，請大家拿好爆米花準備看戲。

撰文 戚譯引

2006年，國際天文學會（IAU）將冥王星踢出九大行星之列，這一決策在公眾中引起軒然大波。許多天文學家對這個決定也不太滿意。最近，發表在行星科學期刊《伊卡洛斯》（Icarus）上的一篇研究綜述指出，將冥王星排除在外的關鍵定義「清空軌道」缺乏文獻支持。

圖片來源：NASA

什麼是「清空軌道」？

根據 2006 年 IAU 確立的行星定義，一顆行星必須：

a）處在圍繞太陽的軌道上；

b）具備一定的質量，自身的重力能讓它克服剛體力，達到一個流體靜力平衡狀態，即形狀接近球形；

c）能夠清空軌道（也就是說它必須是軌道上最主要的萬有引力源，在它的軌道和周圍不能有其他質量相對較大的物體）。

冥王星正是因為不滿足第三條定義而被排除在外。它的軌道與海王星的軌道交叉，而且與柯伊伯帶（Kuiper belt）有較大的重疊，這是太陽系邊緣的一片區域，類似於小行星帶，但是要比小行星帶大得多，其中漂浮著固態的甲烷、氨和水。目前冥王星被分類為柯伊伯帶中的一顆矮行星。

柯伊伯帶示意圖，黃線為冥王星軌道 | 圖片來源：NASA

但是等一下，這條定義是哪來的？

中佛羅里達大學（UCF）、佛羅里達太空研究所的行星科學家菲利普·梅茲格（Philip Metzger）和同事們回顧了過去 200 年的相關文獻，發現只有 1802 年的一篇論文用這個定義來區分行星和非行星，而且文中的論證後來被證明是錯誤的。

實際上，天文學家們也並未嚴格遵守現行的行星定義。梅茲格說：「我們列出了一百多個近期案例，其中行星科學家對『行星』一詞的使用違反了 IAU 的定義，但是他們這麼做是出於實用的考慮。」

「那是個含糊的定義。他們並沒有說明什麼是清空軌道。如果你認真執行這個標準，那麼就沒有行星了，因為沒有一顆行星能清空軌道。」

行星定義之爭

天文學家曾經將一些較大的衛星稱為行星，例如土衛六（泰坦）和木衛二（歐羅巴）。梅茲格介紹，文獻綜述表明，對行星和其他天體（如小行星）的劃分是從上世紀五十年代早期開始的，當時傑拉德·柯伊伯（Gerard Kuiper）發表了一篇論文，依據星體的形成過程進行分類。但是這個主張沒有被納入行星的定義中。

梅茲格認為對行星的定義應該基於它自身的性質，而不是其他會發生改變的外在條件，例如行星軌道上的活動。他建議，行星的分類標準應該僅僅看它是否足夠大，即自身重力能否足以讓它變成球形。

他說：「這不是一個隨便的定義。這其實是行星演化過程中的一個重要里程碑，因為很顯然，在這種情況下，行星內部將發生活躍的地質活動。」冥王星就擁有一個地下海洋，多層結構的大氣，有機化合物，早期湖泊的痕迹和多顆衛星，「它比火星更加動感和充滿活力，地質環境比它更複雜的行星就只有地球了」。

「新視野號」發回的冥王星表面照片 | 圖片來源：NASA

實際上，許多天文學家提議將行星內在性質作為唯一的定義標準，但是也有不少人表示反對。去年，《福布斯》（Forbes）科技專欄作家、天體物理學博士伊桑·西格爾（Ethan Siegel）撰文指出，「天文學就像房地產行業，位置幾乎意味著一切」。他認為，同樣性質的天體放在不同的軌道上會有截然不同的表現，因此不能無視天體的位置，把任何球形的星體都稱為行星。

在位置這個話題上，行星定義中的第一條「圍繞太陽轉動」也受到了一些質疑。一些系外行星科學家提議將這條標準改為「圍繞恆星轉動」，以便將太陽系之外的星體納入行星的行列。去年 2 月，幾位 NASA 科學家更提議將定義改為「圍繞任何一個星體轉動」，按照這種方式，太陽系中將馬上「多出」上百顆行星，不僅冥王星能夠歸隊，月球也會成為一顆行星。

行星的定義看來一時半會難有定論，或許就像科技媒體 ScienceAlert 的導語所說的，「去拿點爆米花，馬上回來」。

論文信息

【標題】The Reclassification of Asteroids from Planets to Non-Planets

【作者】Philip T. Metzger, Mark V. Sykes, Alan Stern, Kirby Runyon

【時間】29 August 2018

【摘要】It is often claimed that asteroids』 sharing of orbits is the reason they were re-classified from planets to non-planets. A critical review of the literature from the 19th Century to the present shows this is factually incorrect. The literature shows the term asteroid was broadly recognized as a subset of planet for 150 years. On-going discovery of asteroids resulted in a de facto stretching of the concept of planet to include the ever-smaller bodies. Scientists found utility in this taxonomic identification as it provided categories needed to argue for the leading hypothesis of planet formation, Laplace"s nebular hypothesis. In the 1950s, developments in planet formation theory found it no longer useful to maintain taxonomic identification between asteroids and planets, Ceres being the primary exception. At approximately the same time, there was a flood of publications on the geophysical nature of asteroids showing them to be geophysically different than the large planets. This is when the terminology in asteroid publications calling them planets abruptly plunged from a high level of usage where it had hovered during the period 1801 – 1957 to a low level that held constant thereafter. This marks the point where the community effectively formed consensus that asteroids should be taxonomically distinct from planets. The evidence demonstrates this consensus formed on the basis of geophysical differences between asteroids and planets, not the sharing of orbits. We suggest attempts to build consensus around planetary taxonomy not rely on the non-scientific process of voting, but rather through precedent set in scientific literature and discourse, by which perspectives evolve with additional observations and information, just as they did in the case of asteroids.

【地址】https://doi.org/10.1016/j.icarus.2018.08.026

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！