曾經(jīng)被稱為行星的冥王星,由新視野號(hào)探測(cè)器拍攝。圖:NASA
回答這個(gè)看似簡單的問題并不簡單。人人都知道地球、火星和木星都是行星。冥王星和谷神星曾經(jīng)也在行星之列,而后不斷進(jìn)行的新探索引發(fā)了科學(xué)界對(duì)于如何更好地描述它們的討論——這個(gè)有力的討論延續(xù)至今。2006年,國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)(IAU)采納了關(guān)于行星的最新定義。IAU表示一個(gè)行星必須滿足如下三種條件:
1.行星必須繞恒星運(yùn)行(我們宇宙中的鄰居,太陽)。
2.行星必須足夠大,有足夠的重力將其拉入球面。
3.行星必須足夠大,得以讓其重力清除圍繞太陽運(yùn)行的軌道附近的其他相似大小的天體。
隨著我們對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的不斷深入,所有的討論和爭論會(huì)繼續(xù)下去。
木星、地球、水星,圖:NASA
科學(xué)是包括提出問題、做出假設(shè)、進(jìn)行探索和打破以既有認(rèn)知為基礎(chǔ)的觀點(diǎn)而相結(jié)合的一種動(dòng)態(tài)過程??茖W(xué)觀點(diǎn)通過論證形成,并用于檢驗(yàn)觀察結(jié)果。科學(xué)家以批判的角度相互評(píng)估工作的過程叫做同行評(píng)議(peer review)。
我們對(duì)宇宙和宇宙中生存環(huán)境的認(rèn)識(shí)也隨著時(shí)間不斷改變。新的信息讓我們重新思考并重新評(píng)估我們分類天體的方式,從而更好地去理解它們。質(zhì)疑既有的理論、觀察天體分類的破綻都可以萌生出新的觀點(diǎn)和想法。
給行星的定義反映了我們對(duì)太陽系的起源、構(gòu)造和演化的理解,故其重要性不言而喻。在歷史上,符合行星標(biāo)準(zhǔn)的天體發(fā)生過改變。古希臘人將月亮、太陽連同水星、金星、火星、木星和土星劃入行星之列,他們沒有把地球看作行星,反而看作其他天體繞其運(yùn)行的中心天體。人們已知的首個(gè)將太陽位于宇宙中心,地球繞其運(yùn)行的模型,是在公元前3世紀(jì),薩摩斯的阿利斯塔克提出的,但他的這一觀點(diǎn)沒有讓人們廣泛接受。直到16世紀(jì),尼古拉·哥白尼改進(jìn)了這個(gè)觀點(diǎn)。
17世紀(jì)以前,天文學(xué)家(在發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡的幫助下)發(fā)現(xiàn)太陽是包括地球在內(nèi)的各大行星圍繞其運(yùn)行的天體,還發(fā)現(xiàn)月球并不是行星,而是地球的衛(wèi)星(月亮)。1781年,天王星也納入行星之列。1846年,人們發(fā)現(xiàn)了海王星。
1801年,人們發(fā)現(xiàn)了火星和木星之間的谷神星,并將其歸為行星。但隨著同區(qū)域更多的天體被發(fā)現(xiàn),谷神星是同類型天體中,首個(gè)最終確定為(星狀)小行星或微型行星的天體。
1930年人們發(fā)現(xiàn)了冥王星,并將其定為第九行星。但是冥王星比水星體積小很多,甚至比一些行星的衛(wèi)星還要小。冥王星不像類型行星(水星、金星,地球和火星),也不像氣體巨行星(木星和土星)。冥衛(wèi)一(Charon)是冥王星的巨型衛(wèi)星,差不多是冥王星體積的一半并與其共用同一軌道。即使上世紀(jì)80年代人們把冥王星看作行星,到了90年代隨著新的探索出現(xiàn),該種觀點(diǎn)發(fā)生了改變。
隨著天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的提高,人們可以觀察更精確,更好地探測(cè)到極小極遠(yuǎn)的天體。20世紀(jì)90年代初,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的冰質(zhì)行星,圍繞著太陽在海王星軌道之外的柯伊伯帶運(yùn)行——在冥王星的領(lǐng)域內(nèi)。隨著對(duì)柯伊伯帶及其數(shù)以千計(jì)的冰凍天體(柯伊伯帶天體,簡稱KBO,又名海王星外天體)探索的深入,把冥王星看作最大的柯伊伯帶天體而不是行星,顯然更具說服力。
火星、金星、土星,圖:NASA
2005年,某天文學(xué)研究團(tuán)隊(duì)宣稱他們找到了第十個(gè)行星——大小與冥王星相近。人們開始好奇行星身份究竟意味著什么,簡單來說,行星究竟是什么?這個(gè)問題并沒有一個(gè)明顯的答案,顯然,對(duì)此還有許多爭議。
世界各國天文學(xué)家的學(xué)術(shù)組織——國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)(IAU)決定嘗試對(duì)最新發(fā)現(xiàn)的柯伊伯帶天體(之后命名為鬩神星)進(jìn)行分類。2006年,IAU做出了有關(guān)行星定義的決定并創(chuàng)建了一個(gè)新的分類——矮行星。鬩神星、谷神星、冥王星和其他兩個(gè)新發(fā)現(xiàn)的柯伊伯帶天體,妊神星和鳥神星由IAU確定為矮行星?;蛟S在太陽系中還能找到其他一百個(gè)矮行星,在柯伊伯帶附近還能找到數(shù)百個(gè)。
以下是國際天文聯(lián)合會(huì)的b5號(hào)決議:太陽系中行星的定義:
現(xiàn)代的觀測(cè)改變了我們對(duì)行星系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),很重要的是,我們對(duì)物體的定義反映了我們目前的認(rèn)知水平。這一點(diǎn)也特別適用于我們對(duì)行星的定義?!靶行恰边@個(gè)詞原本只用來描述在天空中“漫游”的移動(dòng)發(fā)光體。最新的探究讓我們可以使用前沿的科學(xué)信息創(chuàng)造新的定義。
因此,國際天文聯(lián)合會(huì)決定,太陽系中的行星以及除衛(wèi)星以外的其他星體可以有如下三個(gè)主要定義:
1.行星是(a)圍繞太陽軌道運(yùn)行,(b)有足夠的重力克服剛體的力,得以承擔(dān)流體靜力平衡(近乎圓形),且能夠(c)清除其軌道周圍區(qū)域的天體。
2.矮行星是(a)圍繞太陽運(yùn)行,(b)有足夠的重力克服剛體的力,得以承擔(dān)流體靜力平衡(近乎圓形),(c)無法清除其運(yùn)行軌道附近的區(qū)域,且(d)不是衛(wèi)星。
3.所有除衛(wèi)星之外,圍繞太陽運(yùn)行的其他天體,可以集中看作“太陽系小天體”。
被降級(jí)為矮行星的原行星冥王星,圖:NASA
天文學(xué)家與行星科學(xué)家對(duì)這些定義尚未達(dá)成共識(shí)。一是因?yàn)檫@樣的分類體系會(huì)限制行星的數(shù)量:二是由于該體系尚不完整,術(shù)語具有不準(zhǔn)確性。一些天文學(xué)家強(qiáng)調(diào)了位置(環(huán)境)的重要性,特別是要理解太陽系的構(gòu)成和演化。
某種觀點(diǎn)是把行星簡單地定義為太空中的自然物,具備足夠的重力使其近乎球形。但某些科學(xué)家反對(duì)該觀點(diǎn),認(rèn)為這樣簡單的定義沒有考慮到把一個(gè)物體看作圓形需要哪種程度的可測(cè)量球體。事實(shí)上,精確地判斷某些遙遠(yuǎn)天體的形狀通常是很困難的。其他科學(xué)家認(rèn)為,行星的位置和構(gòu)成才是重要的,討論動(dòng)力學(xué)的意義不大;這意味著,無論天體是否會(huì)清除其運(yùn)行軌道周邊的物質(zhì),對(duì)行星定義的火熱爭議會(huì)持續(xù)下去。
隨著我們認(rèn)知的深入和拓展,宇宙日益展現(xiàn)出她的復(fù)雜和迷人。研究人員已發(fā)現(xiàn)數(shù)以百計(jì)的,處于我們太陽系以外的太陽系外行星或外星行星;或許單是銀河系就還有數(shù)以億計(jì)的系外行星,或許某些還適宜人類居?。ň邆渖娴臈l件)。我們對(duì)行星的定義是否可以適用于這些新發(fā)現(xiàn)的天體仍有待觀察。
美麗的土星,圖:NASA
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