1930年，天文學家在太陽系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了第一個超越海王星的新世界——冥王星（pluto）。過去，有許多人在最初接觸天文學知識時，都被告知冥王星是太陽系的九大行星中離太陽最遠、最孤單的那顆，想必它也因此成為許多人心中最愛的那顆行星。

△ 當我們將太陽系中已知的天體依次排序時，四個靠近內(nèi)部的巖石世界和四個靠近外部的巨型氣體世界脫穎而出。| 圖片來源：NASA's The Space Place

然而，在76年后，天文學家卻決定將冥王星踢出行星行列。它與谷神星（Ceres）和柯伊伯帶（Kuiper belt）上其他一些天體的命運一樣，都被編入矮行星的行列，太陽系的行星數(shù)量因此回落到了八個。

但到了2017年，一個科學家團隊提出了對行星新增的一個新定義[1]，這一舉措或許將把冥王星重新拉回到行星行列。Alan Stern 和 David Grinspoon 在一本關(guān)于新視野號任務(wù)和“行星”冥王星的新書中支持了這一定義。

△ Clyde Tombaugh 在1930年發(fā)現(xiàn)冥王星的原始圖像。| 圖片來源：Lowell Observatory Archives

回到2006年，當時的國際天文學聯(lián)合會（IAU）做了一件從未有人做過的事，他們要對天文學中最古老的術(shù)語之一——行星——進行科學定義。這是因為科學家在柯伊伯帶以及更遙遠的地方發(fā)現(xiàn)了越來越多的海王星外天體，再加上一些其他的原因，使其原來不勝明確的定義受到抨擊。

在那些新發(fā)現(xiàn)的天體中，有一些比冥王星還大，還有一些則是在太陽系之外的其它恒星周圍被發(fā)現(xiàn)的。而接踵而來的問題便是，所有這些新發(fā)現(xiàn)的天體都是行星嗎？還是只有部分是？或是一個都不是？那冥王星是嗎？IAU提出的定義似乎引發(fā)了許多的爭議，很快就被證明它們并不充足。

△ 圖中顯示了大型海王星外天體的相對大小、顏色和反射率。2015 RR245與Varuna的大小大致相同。如果冥王星是一顆行星，那么這些天體以及其他約100多個天體也將同樣如此。| 圖片來源：Wikimedia Commons users Eurocommuter, Chesnok and Lasunncty

IAU在2006年給出的行星定義有三點：

1. 行星必須具有足夠大的質(zhì)量來克服固體應(yīng)力以達到流體靜力平衡的形狀（近于球形）；

2. 行星的必須繞著太陽運動，而非其他物體：即地球是行星，但月球卻不是。

3. 最后，它必須清除其軌道上的其他天體，這意味著在相同的軌道上不能有其他相對較大的天體：即火星是一顆行星，但小行星和柯伊伯帶上的天體則都不是。

因此，根據(jù)這個定義，由于冥王星還未清空其軌道附近的區(qū)域而被降級為矮行星。

△ 太陽系中的八大行星和幾顆“矮行星”。放棄“清除軌道”這一要求將會讓柯伊伯帶和奧爾特云上的大量天體、以及潛在的許多衛(wèi)星和一些小行星都被視作行星。| 圖片來源：NASA

對于研究太陽系的天文學家而言，這并沒有什么問題。對于天文學而言，這八顆行星具有與其他所有星球都不同的特征。它們由一個相似的、且相同的形成歷史聯(lián)系在一起；它們對太陽和太陽系中其他天體的運動影響，比其他任何天體都更加顯著；它們會反射更多的陽光；從引力角度看，它們在太陽系中占引力的主要部分。從許多角度來看，八大行星似乎就是適當?shù)臄?shù)字。

但是，有另外三個不同的群體對這一定義非常不滿，他們分別是系外行星天文學家、星系天文學家和行星科學家。

系外行星天文學家有一個非常具有說服力的論點。為什么非得是繞著我們自己的恒星——太陽——公轉(zhuǎn)的天體，才可以被歸類為行星，而繞著其他恒星的天體卻不能？這看起來是2006年的一個巨大疏漏，那時，距離我們發(fā)現(xiàn)系外行星已有十多年了。事后給出的理由是，無法確定一顆離我們那么遙遠的行星是否已經(jīng)清除了運行軌道。這一理由在2006年或許還能說得過去，但在9年后，加州大學洛杉磯分校的 Jean-Luc Margot 教授設(shè)計了一個通用的行星測試，天文學家可以不需要借助任何太空飛船就能定義某天體是否是行星！他們能遵循的只是以下三個簡潔易測的參數(shù)：

1. 行星的質(zhì)量；

2. 行星繞母星公轉(zhuǎn)的距離和周期；

3. 行星系統(tǒng)的壽命。

通過這三點，就能以優(yōu)于99%的精確度來判斷一個天體是否滿足IAU對行星所設(shè)立的三個標準。

△ 如果要根據(jù)IAU的標準來判斷一個天體是否為一顆行星，那么它只適用于太陽系中的行星，再無其他。然而，通過觀測那些遙遠天體的質(zhì)量、軌道參數(shù)和“太陽系”的年齡，我們就能判斷一個天體是否滿足IAU的定義。| 圖片來源：http:///abs/1507.06300

很顯然，太陽系中的八大行星都符合，而小行星以及柯伊伯帶上的天體就不符合。有趣的是，如果繞太陽公轉(zhuǎn)的只有月球，而不是地-月系統(tǒng)，那么月球?qū)偤迷谛行桥c非行星之間的邊界上徘徊。

但是，這時星系天文學家又站出來抗議了，因為星系中還存在著一些流浪行星呢。對于那些自誕生之時就沒有母星、或出于某種原因而被“驅(qū)逐”出太陽系，從而根本沒有母星可繞之公轉(zhuǎn)的天體，它們就不是行星了嗎？

△ 有著各種各樣奇異起源的流浪行星。| 圖片來源：Christine Pulliam / David Aguilar / CfA

這是一個棘手的問題，因為從某些層面上看，天文學就像房地產(chǎn)一樣——幾乎位置就是一切。假如水星位于木星的距離上，它就永遠不能清除它的軌道，因此也就不能獲得行星的“頭銜”。如果地球出現(xiàn)在奧爾特云的某處，那地球也無法被稱為一顆行星。然而，這么多非行星世界都被我們稱之為加著前綴的“行星”，比如矮行星、流浪行星和系外行星。在早期階段，我們還有原行星和星子。但是，在某種程度上，難道它們都不是行星了嗎？

△ 圖中顯示了大小在10,000公里以下的天體包含了2顆行星、18或19顆衛(wèi)星、1或2顆小行星，以及87顆海王星外天體，其中大部分還沒有名字。| 圖片來源：Emily Lakdawalla

一些行星科學家將這一論點推至極端。他們認為位置應(yīng)被忽略，并且如果你是一個大到足以使自己維持在流體靜力學平衡狀態(tài)的天體，那么恭喜你——你就是一顆行星。正如在上圖中所看到的，這意味著假如我們觀測太陽系中直徑在10,000公里以下的天體，發(fā)現(xiàn)的行星就不止兩顆（即火星和水星），而是109顆。在這種情況下，隨著我們今后在柯伊伯帶、或奧爾特云處發(fā)現(xiàn)越來越多的天體，行星的數(shù)量將還會進一步地飆升——或許會是成千上萬。

△ 2015 RR245的運行軌道與幾個氣體巨星以及其他已知的柯伊伯帶上的天體相比?？梢钥闯觯c柯伊伯帶中的其他天體相比，冥王星顯得無足輕重。| 圖片來源：Alex Parker and the OSSOS team

我承認，他們提出的觀點在某些方面是有其優(yōu)點的。當我們談?wù)撘粋€天體的地質(zhì)、大氣和地球物理學屬性時，實際上我們就是將它們都看作行星，并且將對這些世界進行的研究稱為行星科學。當我們談?wù)撨@些世界的氧氣含量、地殼、組成、或可居住可能性時，我們毫無疑問地稱這些可測量的量為“行星屬性”。僅在冥王星上，我們就知道它有云層、天氣、雪、山脈、山谷、地質(zhì)層、甚至還可能有地下海洋；它有五個衛(wèi)星；它繞自己的軸自轉(zhuǎn)；它有白天和黑夜、還有季節(jié)。如果忽略它的天文位置，那它就是一個徹頭徹尾的行星。

△ 色彩增強過的冥王星和冥衛(wèi)一圖片。冥王星結(jié)冰的地表只是故事的一部分；冰面下方的深處隱藏著次表層海洋。| 圖片來源：NASA/JHUAPL/SwRI

但是，另一方面，我們必須忽視所有將冥王星視為行星的天文學。這才是我們需要問的問題：一個物體在太陽系中的位置能否決定它是不是行星？是不是只有天體本身的內(nèi)在屬性才重要？我們是否應(yīng)該完全忽略行星與太陽系、恒星、它們的形成、以及引力之間的聯(lián)系？

有人說，如果不將冥王星，或小行星、彗星、衛(wèi)星等稱為“行星”，我們對它們的興趣就會減少。我并不贊同這種論調(diào)。地球物理學的定義與天文學定義一樣含有許多模棱兩可之處：如果土星失去了它的氣體，那剩下的圓形核心仍是一顆行星嗎？

一個簡單的事實是，當冥王星最初被發(fā)現(xiàn)時，對它的分類就是錯誤的；它與其他八個行星從來不在相同的地位。2006年IAU采取的舉措是一次不完備的修復(fù)嘗試。但 Kirby Runyon 和 Alan Stern 等人現(xiàn)在所采取的舉措則是朝著相反的方向：它邁向了更混亂、更大的錯誤，這會讓一個定義變得毫無意義。

有人想要不顧一切地保住冥王星的行星地位，為此他們寧愿給每顆大到足夠呈圓形的衛(wèi)星、小行星和冰球，都賜予行星的標簽。還有一部分人，認為只要這個天體的質(zhì)量夠大就可以稱為一顆行星。但還有一部分人認為（包括我），一個天體在宇宙中的位置與它是什么密不可分。宇宙中沒有什么東西是存在于真空之中的，無論它是行星、衛(wèi)星、小行星、彗星、柯伊伯帶的天體、還是奧爾特云的天體，它所處的位置決定了它大部分的屬性。如果有人想忽略所有的這些，并宣稱——“圓形就意味著是行星”，我認為是不可行的。與大多數(shù)事物一樣，在行星身份問題上，完整的科學故事要更有趣得多。

文：Ethan Siegel

譯：不二北斗

參考鏈接：

[1]https://www.hou./meetings/lpsc2017/pdf/1448.pdf

原文標題為“You won't like the consequences of making pluto a planet again”，首發(fā)于2018年5月8日的Forbes。原文鏈接：https://www./sites/startswithabang/2018/05/08/you-wont-like-the-consequences-of-making-pluto-a-planet-again/#bdd9aae34223。中文內(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準。