地球局|NASA局長下場“喊冤”，美國能為冥王星“翻案”嗎

齊魯晚報(bào)·齊魯壹點(diǎn)記者 彭傳剛

4月28日，美國國家航空航天局（NASA）局長艾薩克曼表示，作為“讓冥王星再次成為行星”的擁躉，他將致力于恢復(fù)冥王星作為太陽系第九大行星的昔日榮光。在冥王星被降級20年后，美國又要為其“翻案”，這事兒能成嗎？

2015年9月，美國公布了一批“新視野”探測器拍到的冥王星高清圖片。新華社

慘遭降級

美國天文學(xué)家克萊德·湯博在1930年觀測到冥王星時(shí)，一定不會(huì)想到這顆星球的命運(yùn)如此多舛。當(dāng)時(shí)研究人員根據(jù)其軌道、亮度和估算的反照率計(jì)算認(rèn)為，冥王星的體積和地球相當(dāng)，它因此進(jìn)入行星行列，被認(rèn)定為太陽系第九大行星。

然而，到了上世紀(jì)90年代，觀測技術(shù)的進(jìn)步大大提高了發(fā)現(xiàn)太陽系外圍天體的能力。研究人員在冥王星軌道外圍被稱為柯伊柏帶的區(qū)域，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了很多與冥王星體積相似或更大的天體。而且，在對冥王星進(jìn)行重新測量時(shí)發(fā)現(xiàn)其實(shí)際直徑只有約2370公里，比月球還要小。柯伊伯帶位于海王星軌道外，此處潛伏著很多冰冷的天體，被認(rèn)為是太陽系形成過程中的殘留物。

此外，冥王星的軌道與其他行星的軌道也不一樣。其他行星軌道的偏心率和傾角大都很小，這使得它們的近圓形軌道幾乎與黃道面在同一平面上。而冥王星軌道具有高偏心率和高傾角，周期性地進(jìn)入海王星軌道內(nèi)側(cè)。這讓不少天文學(xué)家為之煩惱：如果冥王星算行星，那在柯伊柏帶發(fā)現(xiàn)的其他天體算不算呢？

2006年，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)通過決議，將太陽系行星界定為：圍繞太陽公轉(zhuǎn)，質(zhì)量足夠大以達(dá)到近似球形，能夠清除其軌道附近其他物體的天體。顯然，冥王星不符合第三條標(biāo)準(zhǔn)，因此被降級為矮行星，編號為134340。

國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將冥王星移出行星行列的同時(shí)，還正式認(rèn)定首批三顆矮行星，除了冥王星，還有鬩神星，以及位于小行星帶的谷神星。截至目前，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)確認(rèn)的矮行星已有5顆，新增了鳥神星、妊神星。

美國“新視野”探測器拍攝的冥王星。新華社

誰在“喊冤”

天文學(xué)界對冥王星被降級一直存在爭議，特別是在美國天文學(xué)界，想為冥王星“翻案”的聲音不時(shí)出現(xiàn)，畢竟它曾是“唯一一顆由美國人發(fā)現(xiàn)的太陽系行星”。

2014年，美國哈佛-史密森天體物理學(xué)中心就這一主題邀請專家討論，隨后讓聽眾投票表決“冥王星到底算不算行星？”結(jié)果多數(shù)聽眾選擇“算”。2018年，美國一個(gè)天文學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在美國《國際太陽系研究雜志》上發(fā)表研究報(bào)告稱，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)的降級決定沒有合理的理由支撐，冥王星理應(yīng)重歸“太陽系九大行星”行列。

2019年8月，時(shí)任NASA局長布萊登斯廷重申，冥王星不應(yīng)該被降級。“我一直認(rèn)為，冥王星就是一顆行星。”布萊登斯廷說，“你們可以直接寫‘NASA局長宣布冥王星重新成為行星’。我一直堅(jiān)持這一點(diǎn)，而且我堅(jiān)信這一點(diǎn)。”

“我們現(xiàn)在正在做一些研究，希望通過科學(xué)界重新推進(jìn)這一問題的討論，以確保克萊德·湯博得到他曾經(jīng)得到過的榮譽(yù)，并再次得到應(yīng)有的榮譽(yù)。”4月28日，NASA局長艾薩克曼出席美國參議院撥款委員會(huì)聽證會(huì)時(shí)被問到對冥王星的看法，他如此回答。

不過，在這個(gè)問題上，NASA或任何冥王星支持者所能做的，只有通過科學(xué)研究推進(jìn)相關(guān)討論。冥王星能否重獲太陽系行星地位，仍需由國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)根據(jù)科學(xué)證據(jù)作出判斷。

截至2025年，天文學(xué)家已在柯伊伯帶發(fā)現(xiàn)并正式編號的天體超過4000顆。據(jù)NASA等機(jī)構(gòu)估算，柯伊伯帶直徑超過100公里的天體，保守?cái)?shù)量就超過10萬顆。其中數(shù)十顆天體的體積、質(zhì)量都與冥王星處于同一量級。

美國國家航空航天局（NASA）局長艾薩克曼

再探究竟

盡管被降級，冥王星仍對人類充滿吸引力。2019年下半年，NASA考慮讓探測器重返冥王星并停留一段時(shí)間。為此，該機(jī)構(gòu)向美國西南研究所（SwRI）提供資助，要求其對可能的冥王星軌道飛行器進(jìn)行研究。

SwRI領(lǐng)導(dǎo)了NASA的“新視野”號任務(wù)，該探測器于2006年1月發(fā)射升空，并在2015年7月近距離飛掠冥王星，成為首個(gè)探測這顆遙遠(yuǎn)矮行星的人類探測器，并傳回了冥王星及其衛(wèi)星的照片。這次具有歷史意義的飛掠揭示冥王星是一顆復(fù)雜多變的天體，擁有山脈、冰原、深谷和沙丘等地貌。

SwRI研究小組負(fù)責(zé)人卡莉·霍威特在一份聲明中說：“我們的計(jì)劃是將一個(gè)航天器送入冥王星軌道，讓其在此徘徊兩年，飛掠至少一個(gè)柯伊伯帶天體以及另一個(gè)柯伊伯帶矮行星。”

實(shí)際上，該團(tuán)隊(duì)研究冥王星軌道器概念已有一段時(shí)間了。SwRI首席研究員阿蘭·斯特恩解釋說：“此前，在SwRI資助的一項(xiàng)研究中，我們對冥王星系統(tǒng)軌道器進(jìn)行了詳細(xì)研究，表明該任務(wù)可以借助計(jì)劃中的運(yùn)載火箭和現(xiàn)有電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)完成。”

斯特恩補(bǔ)充說：“我們還證明，有可能利用冥王星最大衛(wèi)星‘卡戎’的‘彈弓效應(yīng)’，讓探測器逃脫冥王星軌道，然后去柯伊伯帶探索更多天體，例如（編號2014 MU69的小型天體）‘天涯海角’和至少一顆矮行星，以便與冥王星進(jìn)行比較。”

盡管NASA最近獲得了一些資金，但并不意味著冥王星軌道探測器肯定會(huì)出現(xiàn)在其議程上。NASA還資助了另外9項(xiàng)任務(wù)研究，為下一個(gè)“行星科學(xué)十年調(diào)查”做準(zhǔn)備。

“近親”天體

《自然·天文學(xué)》雜志5月5日發(fā)表的一項(xiàng)研究稱，天文學(xué)家通過對一顆冥王星“近親”天體的觀測發(fā)現(xiàn)，該天體周圍存在一層稀薄的大氣。這表明即使位于太陽系邊緣相對較小的天體，至少在一段時(shí)間內(nèi)也可能擁有大氣層。

在所有海王星外的天體中，只有冥王星擁有被明確探測到的大氣層。不過，由于距離太遠(yuǎn)，在一段時(shí)間內(nèi)，天文學(xué)家都沒有辦法拿到冥王星大氣層的直接證據(jù)。針對這一情況，天文學(xué)界一般利用“掩星”可得到間接證據(jù)。掩星是指一個(gè)天體在另一個(gè)天體與觀測者之間通過而產(chǎn)生的遮蔽現(xiàn)象。如果一顆星球沒有大氣層，那么發(fā)生掩星時(shí)它就會(huì)立刻擋住來自遙遠(yuǎn)恒星的光。如果這顆星球有大氣層，那么在發(fā)生掩星時(shí)，被遮擋的恒星光就會(huì)慢慢變暗直到消失。

天文學(xué)家利用這一原理，對一個(gè)編號為（612533）2002 XV93的類冥王星天體進(jìn)行了研究。2024年1月，日本國立天文臺團(tuán)隊(duì)利用京都和長野縣的專業(yè)天文臺，以及福島一位業(yè)余天文學(xué)家運(yùn)營的望遠(yuǎn)鏡，在日本三處不同地點(diǎn)觀測了這一現(xiàn)象。在某些觀測中，當(dāng)該天體從恒星前方經(jīng)過時(shí)，恒星光線在數(shù)秒內(nèi)逐漸變暗，而非突然變暗。這符合天體周圍存在薄層氣體（即大氣層）的預(yù)期表現(xiàn)。

在最新的分析中，天文學(xué)家通過計(jì)算得出，該天體大氣層的密度約為地球大氣層的500萬至1000萬分之一，并推測其可能由冰火山噴發(fā)的氣體維持，或者屬于短暫存在的現(xiàn)象，即由近期彗星狀天體撞擊后釋放的物質(zhì)所形成。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了此前“大氣層僅形成于較大行星周圍”的假設(shè)。

太陽系八大行星

“老九”在嗎

多年來，天文學(xué)家一直在爭論太陽系是否存在第九顆行星，即所謂“行星九”。有科學(xué)家堅(jiān)信“行星九”一直存在，比如美國天文學(xué)家邁克爾·布朗和康斯坦丁·巴特金，他們認(rèn)為雖然現(xiàn)在未能直接觀測到“行星九”，但可以通過數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模擬推測它的存在，并認(rèn)為“行星九”屬于氣態(tài)巨行星。

此外，研究人員還嘗試通過直接觀測來發(fā)現(xiàn)“行星九”的行蹤。天文學(xué)家介紹，直接觀測主要有兩種方法：一種是從以往的照片中尋找，因?yàn)樵谮ね跣潜唤导壡埃€不存在關(guān)于“行星九”的說法，所以即使以前遇到過也有可能忽略了；另一種是利用較大的望遠(yuǎn)鏡針對特定天體進(jìn)行直接觀測，但由于望遠(yuǎn)鏡的使用時(shí)間有限，觀測范圍又很廣，這項(xiàng)工作仍在進(jìn)行中。

有一種理論認(rèn)為，海王星之外的“行星九”可能擾亂了獨(dú)立天體“塞德娜”以及其他天體的軌道。但美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校雅各布·弗萊西格其導(dǎo)師安-瑪麗·麥迪根的研究成果認(rèn)為，諸如“塞德娜”等太陽系外圍天體異常軌道的形成，并非由一顆未被發(fā)現(xiàn)的大質(zhì)量行星引起，而是大量小天體共同引力作用的結(jié)果。

天文學(xué)家介紹，目前有不少研究人員對“行星九”的存在持懷疑態(tài)度。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，現(xiàn)在研究的這批具有特殊軌道的小行星，樣本數(shù)過少不足以說明問題；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，以現(xiàn)有機(jī)制很難理解“行星九”存在的合理性：為什么一個(gè)體積龐大的行星會(huì)距離太陽如此遙遠(yuǎn)？因?yàn)殡x太陽越遠(yuǎn)，物質(zhì)密度越低，演化速度越慢，所以很難想象它能“成長”為一顆行星。而如果“行星九”是一顆從太陽系外飄來的流浪行星，我們目前對于俘獲它的機(jī)制并沒有很好的解釋。此外，如果“行星九”真的存在，其質(zhì)量約為十個(gè)地球質(zhì)量，根據(jù)它與地球的距離推測其亮度約為22等，而這個(gè)亮度目前部分望遠(yuǎn)鏡應(yīng)該是可以觀測到的。

（資料來源：新華社、科技日報(bào)等）

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