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太陽系科普精靈

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I
冥王星憑啥被開除了星籍

Textbooks had to be rewritten. Members of the public were outraged. Our understanding of the solar system itself was forever changed on Aug. 24, 2006, when researchers at the International Astronomical Union (IAU) voted to reclassify Pluto, changing its status from a planet to a dwarf planet — a relegation that was largely seen as a demotion and which continues to have reverberations to this day. 

課本必須重寫。公眾感到憤怒。當(dāng)2006年8月24日，國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）的研究人員投票決定將冥王星踢出去時(shí)，我們對太陽系本身的理解發(fā)生了永久性的變化，冥王星的地位從一顆大行星轉(zhuǎn)變?yōu)橐活w矮行星——這一變動在很大程度上被視為降級行為，至今仍在產(chǎn)生社會反響。

Today, the debate about Pluto exposes difficulties in the definition of "planet." The IAU defines a planet as a celestial body orbiting the sun, with a nearly spherical appearance, and that has (for the most part) cleared debris from its orbital neighborhood. But even this set of metrics is not universally agreed upon. 

今天，關(guān)于冥王星的辯論暴露了“行星”定義的艱難。國際天文學(xué)聯(lián)合會將行星定義為圍繞太陽運(yùn)行的天體，其外觀接近球形，并且（在很大程度上）已從其軌道附近清除了天體碎片。但即使是這組指標(biāo)，也沒有得到學(xué)界普遍同意。

Earth, and even Jupiter, have not cleared many asteroids from their orbital regions despite their large size. Moreover, there are small worlds that are circular and that orbit the sun and yet are not considered planets, such as Ceres.

連我們的地球，甚至是木星，都沒有從軌道區(qū)域清除許多小行星，盡管它們體積很大。此外，還有一些小星球也是圓形的，圍繞太陽運(yùn)行，但不被認(rèn)為是行星，如谷神星。

伊麗莎白·豪厄爾博士，自2022年以來一直是NASA航天頻道的專業(yè)撰稿人，也是美國《太空》的特約撰稿人。在那之前的10年里。她曾報(bào)道過美國在整個(gè)太陽系及其以外的太空任務(wù)，包括“新地平線”計(jì)劃?，F(xiàn)在由她來解釋美國科學(xué)界對冥王星的立場：

冥王星所謂的行星地位降級引發(fā)了更大的問題，即如何定義太陽系中的任何天體，甚至更廣泛地定義太空中的任何對象。它表明，科學(xué)界有時(shí)無法將物體劃分為簡單的類別。因?yàn)?，如果行星的定義再次擴(kuò)大，我們就不清楚如何評估圍繞太陽的眾多非圓形的物體了。這甚至可能會對小行星帶產(chǎn)生疑問，因?yàn)榛鹦呛湍拘侵g有一條巨大的小天體帶?；蛘撸绻粋€(gè)行星以某種方式分裂成碎片，在學(xué)界會發(fā)生什么？

盡管如此，由于冥王星的爭論發(fā)生在將近20年前，許多人仍然不太理解所有科學(xué)界的大驚小怪，也不太明白為什么冥王星被從行星位置上踢了下來。但太陽系從九大行星轉(zhuǎn)變?yōu)榘舜笮行牵ㄖ辽侔凑諊H天文學(xué)聯(lián)合會的標(biāo)準(zhǔn)定義）是一個(gè)漫長的過程，它有助于概括科學(xué)的最大優(yōu)勢之一，即根據(jù)新的證據(jù)改變看似堅(jiān)定的定義的能力。

單詞planet（英語）可以追溯到遙遠(yuǎn)古代，源于希臘單詞“planetes”，意思是“游蕩的星星”。五顆經(jīng)典行星——水星、金星、火星、木星和土星——人類肉眼可見，與離我們較遠(yuǎn)的恒星相比，可以看到它們在天空中以奇怪的路徑移動。

望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)后，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩顆新行星，天王星和海王星，這些行星的光太微弱，肉眼無法識別（請注意，“行星”的定義遵循了國際天文學(xué)聯(lián)合會或IAU社區(qū)定義所依據(jù)的希臘羅馬傳統(tǒng)。行星的名稱因文化而異，在古代，肉眼觀察到行星的人遍布世界各地。）

當(dāng)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)谷神星（今天被認(rèn)為是一顆矮行星）時(shí)，他們最初將其歸類為當(dāng)今科學(xué)界的“行星”。但隨著進(jìn)一步測量顯示，它比當(dāng)時(shí)所見過的其他行星都要小，這種情況開始發(fā)生變化。最終，谷神星被歸為一組巖石體，稱為“小行星”，僅在（火木）小行星帶中，我們就知道其中數(shù)十萬顆。

1930年，當(dāng)亞利桑那州洛厄爾天文臺的天文學(xué)家克萊德·湯博（Clyde Tombaugh）在不同的夜晚比較天空的照相底片時(shí)，發(fā)現(xiàn)了冥王星，并將其歸類為行星（注意，IAU是在1919年形成的），并注意到在恒星背景下來回漂移的一個(gè)小點(diǎn)。然而，太陽系家族的最新候選人很快就被認(rèn)為是個(gè)怪胎。

它的軌道非常偏心，或者說距離圓形很遙遠(yuǎn)，在248年的旅程中，它的位置實(shí)際上比海王星更接近太陽。它的公轉(zhuǎn)面也傾斜于（八大行星）黃道面，黃道面是其他太陽系行星環(huán)繞的平面。

1992年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)柯伊伯帶天體，即1992年的QB1，這是一個(gè)在冥王星附近和海王星軌道之外的微小天體。很快又發(fā)現(xiàn)了更多這樣的天體，揭示出一條小型冰凍星球帶，類似于火星和木星之間的小行星帶。冥王星仍然是這個(gè)地區(qū)的國王，但在2005年7月，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了遙遠(yuǎn)的天體厄里斯，起初人們認(rèn)為它比冥王星還要大。

研究人員不得不問自己如下問題：如果冥王星是一顆大行星，那么這是否意味著厄里斯也是一顆大行星？那么柯伊伯帶上的其他冰星球，或者小行星帶上較小的天體呢該怎么算？將一個(gè)天體歸類為行星的紅線到底在哪里？一個(gè)看似直截了當(dāng)、簡單易懂的單詞，突然變得異常狡猾難懂。

隨后，天文學(xué)界進(jìn)行了激烈的辯論，提出了許多關(guān)于行星定義的新建議。

IAU執(zhí)行委員會成員布萊恩·馬斯登（Brian Marsden）在接受《太空》雜志采訪時(shí)表示：“每當(dāng)我們認(rèn)為我們中的一些人正在達(dá)成共識時(shí)，就會有人說一些話來清楚地表明我們沒有達(dá)成共識?！边@是在2005年。

一年后，天文學(xué)家們還沒有接近出臺解決方案，這一困境就像烏云籠罩著2006年在布拉格舉行的IAU大會。在大會上，全球科學(xué)家經(jīng)歷了八天的激烈爭論，提出了四個(gè)不同的建議。一個(gè)有爭議的建議，可能會使太陽系中的行星總數(shù)達(dá)到12個(gè)，包括最大的小行星谷神星和冥王星的伴侶卡戎星。

厄里斯星的發(fā)現(xiàn)者、加州理工學(xué)院的天文學(xué)家邁克·布朗告訴Space，這個(gè)建議簡直“一團(tuán)糟”。

布拉格會議接近尾聲時(shí)，424名天文學(xué)家投票決定為太陽系中的物體創(chuàng)建三個(gè)新類別。從那時(shí)起，只有水星到海王星的世界才會被視為大行星世界。此后，冥王星及其與其他天體軌道相似的較大天體被稱為矮行星。所有其他圍繞太陽運(yùn)行的物體都被稱為太陽系小天體（small solar system bodies）

但一批專業(yè)人員并沒有輕率地做出決定?！拔覟樘煳膶W(xué)感到尷尬，”阿蘭·斯特恩（Alan Stern）告訴《太空》，他是NASA“新地平線”任務(wù)的負(fù)責(zé)人，該任務(wù)于2015年飛越冥王星。他補(bǔ)充道，在全球10000名天文學(xué)家中，只有不到5%的人參加了那場可笑的投票。

新地平線號飛船是行星辯論中的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因?yàn)樗杆亠w越冥王星，攝影顯示出一個(gè)遠(yuǎn)比任何人想象的、更具活力的冥王星世界。因?yàn)?，這個(gè)巨大星球有大山、豐富的隕石坑和地表流動的液體……很多跡象都表明，自形成以來，冥王星世界經(jīng)歷了巨大的地質(zhì)變化。

就在這個(gè)基礎(chǔ)上，像斯特恩這樣的人會說，冥王星應(yīng)該被視為一顆大行星，因?yàn)樗且粋€(gè)有機(jī)的地方，一個(gè)不太安靜的世界，只有隕石的撞擊才會干擾它的表面活動。

冥王星的卡戎星的視圖也顯示了一個(gè)非常有生機(jī)的地方，包括其極點(diǎn)上的一個(gè)紅色帽子，它似乎會隨著太陽系中遙遠(yuǎn)地區(qū)緩慢的季節(jié)變化而改變外觀。值得注意的是，冥王星擁有幾個(gè)顯著的衛(wèi)星，而水星和金星這兩顆所謂成熟的行星則沒有。（許多小行星和矮行星也有衛(wèi)星，這使得行星的定義更加復(fù)雜。）

美國受眾中的許多名人都有這樣的觀點(diǎn)。2014年，在新視野號飛越太陽系之前不久，馬薩諸塞州劍橋市哈佛與史密森天體物理中心（CfA）的專家就行星的不同定義進(jìn)行了辯論：

“主持IAU行星定義委員會的科學(xué)歷史學(xué)家歐文·金格里奇斷言，行星是一個(gè)隨時(shí)間而變化的文化定義詞。但觀看CfA辯論的觀眾，卻壓倒性地選擇了另一個(gè)參與者的定義，這將使冥王星能夠重新回到行星界。

替代分類方案繼續(xù)出現(xiàn)。2017年的一項(xiàng)提案，將行星定義為“空間中比恒星小的圓形物體”。這將使冥王星再次成為一顆行星，但這將對地球的月球以及太陽系中的許多其他衛(wèi)星產(chǎn)生同樣的影響，使官方認(rèn)可的太陽系行星總數(shù)達(dá)到110個(gè)。

一年后，斯特恩與行星科學(xué)家大衛(wèi)·格林斯彭（David Grinspoon）一起，在《華盛頓郵報(bào)》發(fā)表了一篇評論文章，認(rèn)為國際天文學(xué)聯(lián)合會的定義是“草率的”和“有缺陷的”，天文學(xué)家應(yīng)該重新考慮他們的觀點(diǎn)。

果然，在美國國內(nèi)，關(guān)于冥王星的定義都還沒有共識，而全世界10000天文學(xué)家中，跑去表決的只有400人。一些人，卻忙著改教科書，確實(shí)挺有意思的……真不知道他們是利益驅(qū)使，還是覺得改課本很好玩