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身分尷尬的冥王星,或应拥有“双重国籍”?


身分尷尬的冥王星,或应拥有“双重国籍”?

冥王星身分尷尬

类地行星形成於太阳系内围,而在太阳的加热下,氢和氦的温度都能高到脱离地球重力的束缚。气态巨行星则形成於太阳系外围,温度较低,能留住氢和氢,并成长为大质量的天体。类地行星和气态巨行星分属於两个不同的家族,它们的特性可参见表9.1。

冥王星无法融入这两个行星家族。过去的数十年之中,虽然我们明知这个事实,但一直对冥王星很宽容,让它留在行星的行列里。如果你去看在1970年代末期所写的教科书,就会发现冥王星质量和大小逐渐明朗;然后在1980年代的教科书里,冥王星开始和彗星、小行星及太阳系其他残屑放在一起介绍。这些都是冥王星行星地位将要崩解的首批徵兆。

冥王星的轨道本身也有一些问题。首先,就如前面提过的,它的轨道会和海王星交错。对行星来说,这是一种要不得的行为。第二,它的轨道相对其他行星的轨道面有很大的倾角,这也有些尷尬。总之,它的轨道特性和其他大行星并不合拍。

然后在1992年的一幅影像里,我们瞥见另一颗位置会随时间改变,在海王星外头绕行太阳系的冰质天体。从那时候起,我们已经找到一千多颗的这类天体。它们有什么轨道特性呢?它们全位在海王星外面,其中许多天体有类似冥王星的高倾角和高离心率的轨道(离心率可以描述椭圆轨道偏离圆形轨道的程度)。这些新发现的冰质天体,分布在我们太阳系的圆带状新区域。因为天文学家柯伊伯(Gerard Kuiper)曾预测有这种小冰质天体的存在,所以我们称这个区域为柯伊伯带。所以,冥王星有兄弟姊妹,也有家,它是一颗柯伊伯带天体。

观念天文学_上_表9_1太阳系的行星

 

假若冥王星是已知最大的柯伊伯带天体,那么我们找到的第一颗此类天体,难道不该是其中最大和最亮的吗?举例来说,穀神星是我们找到的第一颗小行星,而到现在为止,也一直是已知最大的小行星。

冥王星的支持者一开始宣称,冥王星太大了,所以不会是柯伊伯带天体。不过,冥王星就位在柯伊伯带里,它的组成与轨道特性都和柯伊伯带天体相似。如果你把每一颗柯伊伯带天体到太阳的平均距离相对离心率做图,将会发现有一群柯伊伯带天体和海王星呈3:2週期共振的;也就是当海王星公转3圈时,这群柯伊伯带天体会公转2圈,完全和冥王星一样。具有这种轨道特性的柯伊伯带天体,称为冥族小天体,它们和冥王星的相似性,远高於与其他柯伊伯带天体的相似性。

在纽约,冥王星不是行星

再回到罗斯中心,我们只是把冥王星和柯伊伯带天体的展览放一起,甚至没提到它不是一颗行星。对我们的展出来说,实际的物理性质远比标籤重要。

我们就这样安静的展出了一年,直到2001年1月21日,科技记者肯尼士.张(Kenneth Chang)在《纽约时报》的文章〈只有在纽约市,冥王星才不是行星〉刋出为止。他写道:

来自亚特兰大的潘蜜拉.柯蒂斯走过罗斯中心的行星展览时,皱了一下眉头。行星的数量好像少了。她用手指数了一数,试着回想多年前她儿子在学校学的记忆口诀:My Very Educated Mother Just Served Us Nine Pizzas,对应水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。柯蒂斯说:“我用这个口诀点算之后,才发现真的少了一颗行星,冥王星不见了。结果就变成:我母亲端出了9片⋯⋯后头就没啦。偷偷摸摸的,而且在主要科学机构中也是仅此一家,美国自然史博物馆把冥王星赶出了行星的圣殿⋯⋯”博物馆的海顿天文馆主任泰森博士说:“我们对冥王星没有敌意,而且你要很用心,才会发现冥王星没出现在行星展览里”。

当时我试着有技巧的解释这件事。我们并没有说“就只有8颗行星”、“我们把冥王星踢出太阳系”、或者“以纽约市的标准来说,冥王星不够大”。我们只是以不同的方式来呈现资讯而已。不过,《纽约时报》还是决定把事件尽量闹大。这篇文章接着写:“不管怎么说,这是一项出乎意料之外的举动。因为这座博物馆自顾自的把冥王星降级,将冥王星流放出去,和300颗在海王星之外,分布於柯伊伯带里的冰质天体为伍。”

冥王星与其他相似的冰质天体一起公转,它们就座落在同一区。1990年代之后发现愈来愈多类似冥王星的冰质天体,除了让我们获得更多新资讯之外,也让我们对太阳系结构有更深入的了解。

《纽约时报》的文章也引述了我的一位同行,宾佐(Richard Binzel)博士的话,他现在是麻省理工学院的教授,以前是我在麻省理工念研究所时的同学。因为他的学术生涯有部分时间是在研究冥王星,所以对这个事件颇有一些意见。宾佐说:“把冥王星降级有些过头,远远偏离主流天文学派的想法。”接着,美国天文学会行星科学部门的主任赛克斯(Mark Sykes)博士打电话给《纽约时报》,说他要专程来纽约市,打算和我辩论冥王星地位,并欢迎他们一起参与。《纽约时报》同意了,所以派了一位记者和一位摄影师,来记录我和赛克斯在我办公室进行的个人辩论,并且一字不漏的登载在2001年2月13日的新闻里。摄影师跟着我们走到悬掛巨行星的走道区,然后赛克斯开玩笑的伸手掐住我脖子,这张照片的图说如是说:赛克斯博士向泰森博士挑战,要他对冥王星在海顿天文馆行星展所受到的对待提出解释。

这则新闻马上流传到互联网、有线新闻网,以及《波士顿环球报》网站,标题则是〈罗斯中心让冥王星的行星身分发生动摇〉。因为这些媒体报导,我花了生命中三个月的时间,除了回答媒体的各种询问之外,一事无成。我们不妨看一下,来自线上讨论室的部分评论。

美国航空太空总署的一位科学家说:“冥王星是颗如假包换的美国行星,它的发现者是美国人。”讨论室有人回覆说:“科学和这种浪漫主义不相容,科学永远不停在寻找客观的真象,但民族主义没有。”另一位支持者说:“我得承认我有些失望,知识圈竟然和占星家合谋起来,维护一个过时的分类法。”你如果想惹天文学家生气,最简单的办法是称他为占星家,这算是很挑衅的字眼。

下一位评论者不想选边站,他说:“我个人认为,冥王星或许应该拥有双重国籍。”他是国际天文联合会行星命名委员会的主席,他不想招惹任何人。想看更多吗?“我无法认同双重地位的提议,因为这会把大众的认知搅得一团乱。”提出这项评论的是李维(David Levy),他是彗星搜寻界的大家,总共找到超过20颗以他命名的彗星。1994年撞上木星的舒梅克-李维9号彗星,李维是共同发现者之一。然而,就连这位知名的彗星发现者也担心,如果我们造成大众的混淆就不好了。我的看法是,我们的研究很多会让人混淆,但是我们不该为了怕造成大众的混淆,就去更动我们的科学。

还有一个人说:“首先,我对身为天文物理学家的泰森,会去蹚这潭浑水有些惊讶。我身为行星地质学家,自认也很有资格把麦哲伦云的地位,从我们银河系的伴星系降级成星团。也就是说,他完全满口胡扯。”这是来自在美国航空太空总署工作的另一个人。

接着再来一则评论:“不难想像同一种人在伽利略年代会怎么说:『我从小受到的教导,说地球是宇宙中心,为什么要改?我喜欢原有的说法。』”

相关书摘 ▶只要将地球半径压缩到小於“史瓦西半径”,黑洞就形成了

书籍介绍

本文摘录自《观念天文学(套书)》,天下文化出版

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作者:泰森(Neil deGrasse Tyson)、史特劳斯(Michael A. Strauss)、戈特(J. Richard Gott)

译者:苏汉宗、高文芳、蔡承志

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观念天文学

Photo Credit: 天下文化

责任编辑:潘柏翰

核稿编辑:翁世航