[비즈한국] 近日,NASA局長傑拉德·艾薩克曼(Jared Isaacman)引發了一場意想不到的爭議。他公開表示,NASA將探討是否能將冥王星重新恢復為行星。這場風波源於美國一名女孩在X上釋出的一封手寫信,請求讓冥王星重回行星行列,而艾薩克曼對此表示願意考慮,從而引發了熱議。
自1930年首次發現以來,冥王星長期被視為太陽系的第九大行星,但在2006年透過天文學家投票被剝奪了行星地位。現在的訴求是希望將這顆被“驅逐”的冥王星重新列為行星。然而,這真的可能嗎?到底要以什麼樣的名義將曾經被除名的冥王星恢復原位呢?
冥王星的“復權”並非簡單議題。當初冥王星失去行星地位,並不是因為它太小或外形“難看”,其核心在於冥王星在太陽系中處於何種動力學地位。
2006年,國際天文學聯合會(IAU)制定了太陽系行星的三項標準。第一,必須繞太陽公轉。第二,自身重力足以克服剛體強度,形成近球形(即接近流體靜力平衡狀態)。第三,必須清除其軌道附近的其他天體。換言之,在其軌道附近不應存在與其大小相當的其他天體,必須是該區域的絕對主導者。正是第三條標準,導致冥王星失去了行星地位。
當時,國際天文學聯合會歷史上首次為長期以來習慣使用的“行星”一詞作出了科學定義。隨著大量小天體殘骸被發現,太陽系局勢陷入混亂,這種界定旨在進行一次及時的“交通整治”。透過該決議,行星和矮行星被劃分為不同的類別。冥王星雖然滿足前兩條行星標準,卻未能滿足第三條,最終被降級為矮行星。

然而,對於熱愛冥王星的人們來說,這無疑是一次心靈創傷。人們開始在冥王星那本平凡的臉上畫上悲傷的表情,為它的境遇感到遺憾。甚至有許多人希望能讓冥王星“復權”。一些少數派天文學家抱怨說,用來降級冥王星的最後一條標準過於人為。事實上,冥王星在被踢出行星行列後,反而比作為行星時更加出名了。
但這裡關鍵的一點是,冥王星並非是因為突然變異才被驅逐的。恰恰相反,我們在2006年對太陽系有了更準確的認識。在20世紀的大部分時間裡,冥王星看起來就像是一顆孤獨的第九大行星。但20世紀90年代以後,隨著望遠鏡效能的飛速提升,海王星軌道外發現了無數冰冷天體,柯伊伯帶的存在也隨之顯現。冥王星並非孤獨的行星,而是柯伊伯帶中一個非常大的成員而已。
給冥王星地位以致命一擊的是鬩神星(Eris)的發現。2005年,人們發現了一顆軌道位於海王星外、大小與冥王星相當的鬩神星。隨之而來的自然就是這樣一個問題:如果冥王星是行星,那鬩神星呢?接連發現的妊神星、鳥神星、創神星、共工星、奧爾庫斯和塞德娜等天體又該如何看待?冥王星到底有什麼特殊之處,非要給它留個例外?還是說為了冥王星,要把那些碎片全部接納為行星?如果是那樣,每當太陽系邊緣發現新天體,行星數量就會無休止地增加。2006年天文學家做出的果斷決定,正是為了防止這種混亂。
如果想讓冥王星“復活”,主要有兩種方法。一種是徹底修改行星的定義。這樣一來,2006年制定的行星定義僅維持20年就將被推翻。另一種方法是找出冥王星獨有、而其他柯伊伯帶天體所沒有的特殊特徵,從而證明冥王星與其它矮行星本質不同。但這兩種途徑在現實中都不容易實現。
首先看看修改定義的方法。事實上,幾年前就曾有過激進的提議。2022年發表的一篇論文提出了一個大膽的標題——“月球也是行星”。研究者主張,行星的定義不應取決於軌道的動力學標準,而應取決於天體本身的地質複雜性。從這個角度看,天體是繞著太陽轉還是繞著木星轉並不重要。只要足夠圓、地質複雜、具有火山活動、大氣、海洋、磁場或潮汐加熱等複雜的行星特徵,就應該被視為行星。按照這個邏輯,月球當然也是行星,同時木衛一、木衛二、木衛三、土衛六、土衛二等幾乎所有衛星也都成了行星。這或許比將所有柯伊伯帶天體都稱為行星更加激進。
當然,這一主張也有科學上的思考空間。特別是在關注天體細節特徵的行星科學領域,天體是什麼樣的地質世界,可能比它在軌道上佔據多大主導地位更為重要。實際上,土衛六擁有濃厚的大氣,木衛二和土衛二擁有地下海洋,木衛一則擁有太陽系中最激烈的火山活動。單從地質學上看,它們可能比那些寒冷、死寂的岩石行星更具“行星範兒”。
然而,如果直接採納這一定義,問題會變得更復雜。這不僅僅是冥王星復權的問題,太陽系行星的數量將不再是九顆,而是會增加到幾十甚至幾百顆。這恐怕是那些為冥王星感到惋惜、希望其復權的人們也沒想到的結論。這無異於為了復活冥王星而把月球都編入行星行列。雖然這可以看作比軌道動力學標準更一致的標準,但卻不符合只為冥王星一人“開綠燈”的目的。
那麼第二種方法呢?即找出冥王星獨有的特殊特徵,賦予其區別於鬩神星、妊神星、鳥神星的特殊地位。這方面似乎有一線希望,因為冥王星擁有大氣層。冥王星大氣的主要成分是氮氣,並混合有少量的甲烷和二氧化碳。其平均表面氣壓約為10微巴,與地球相比極為稀薄。但在此前,人們認為這是海王星外天體中獨有的特徵。至少曾經是這樣認為的。


新視野號探測器拍攝的照片清晰地展現了冥王星微薄大氣的存在。當探測器飛過遮擋太陽的冥王星陰影后,冥王星引發了一場日食。那一刻,透過冥王星圓潤剪影的邊緣,太陽光經過冥王星稀薄的大氣層散射,形成了一道明亮的光環。

太陽系邊緣的其他天體是否有大氣,可以透過這些天體遮擋背景恆星的“掩星”現象來判斷。此前,人們也對鬩神星、妊神星、鳥神星等海王星外天體(TNO)進行了恆星掩星觀測,但並未檢測到大氣。即便有,也被推測僅為1到100納巴量級的極稀薄大氣。以鳥神星為例,曾有人提出其可能在釋放甲烷氣體,但那是否是真正被鳥神星重力束縛的穩定大氣,還是僅為地表暫時釋放的氣體,尚不明確。
然而,最近的一項發現讓冥王星僅存的希望——即作為擁有大氣的唯一柯伊伯帶天體——也變得岌岌可危。最近,《自然-天文學》(Nature Astronomy)雜誌釋出訊息稱,在比冥王星更靠外的柯伊伯帶天體2002 XV93上,也檢測到了微弱的大氣訊號。該天體直徑僅500公里,比冥王星小得多,重力也更弱。但在2024年1月10日的掩星觀測中,背景恆星的光度並沒有突然中斷,而是在天體遮擋恆星的瞬間呈現出平緩的彎曲和減弱,就像背景星光穿過大氣層發生折射的痕跡一樣。

據此推算的2002 XV93大氣壓約為200納巴量級。這僅為地球大氣壓的數百萬分之一,與冥王星相比也低了50到100倍。但關鍵在於,即使在比冥王星更遙遠、更小的柯伊伯帶天體上,也可能存在可觀測到的大氣。這一發現直接挑戰了原有的觀點,即認為小型天體上的揮發性氣體早已流失殆盡。
該大氣的來源尚不確定。目前有兩種主要推測:一是最近與小型冰質天體發生碰撞,導致揮發性物質釋放並形成了臨時大氣;二是天體內部可能存在極低溫的冰火山活動,持續向外噴發物質。這一令人震驚的發現表明,柯伊伯帶天體可能並非僅僅是冰冷死寂的冰塊。小型天體在太陽系那遙遠黑暗的邊緣,也會與其他天體碰撞,內部活躍的地質活動使其即便微薄,也能擁有屬於自己的大氣層。
如果不僅是冥王星,其他柯伊伯帶天體甚至更小的天體也能暫時擁有大氣,那麼冥王星的復權就更難了。要讓冥王星重回行星之列,必須制定新的標準。而這個新標準必須在不影響現有“水金地火木土天海”八大行星地位的同時,還要能在眾多柯伊伯帶天體中單單“保住”冥王星。直到最近,冥王星稀薄的大氣層似乎還能作為希望,但現在這份希望也變得模糊不清了。無論採取何種標準,想要單挑冥王星並將其恢復名譽,看來幾乎是不可能的。
最終,讓冥王星迴歸行星的呼聲,與其說是科學論調,不如說是順應民意的文化口號。冥王星是20世紀唯一由美國天文學家克萊德·湯博發現的行星,它因為可愛,還成了迪斯尼卡通角色的名字。在美國,人們對冥王星有著特殊的感情。但是,科學的定義和分類不能僅僅依靠感情。科學分類存在的意義不是為了取悅某個天體,而是為了以更一致的視角審視宇宙。
美國新墨西哥州已經自行透過條例,將冥王星定為行星。新墨西哥州是湯博度過晚年的地方。他們主張,只要冥王星在他們的夜空中可見,它就是行星。並把冥王星被發現的3月13日定為“行星冥王星日”進行紀念。
但這所有的一切都只是政治口號,在科學上沒有任何意義。將冥王星重新分類為矮行星,也不是美國或NASA單方面做出的決定。這是2006年在布拉格召開的全球天文學家投票透過的正式決議,從而確立了行星的新定義。這絕不是一個國家或一個機構能夠擅自改變的。
冥王星真的非要是行星嗎?冥王星無論是否是行星,它本身就極具魅力且偉大。相反,試圖強行將冥王星塞回“行星”這個陳舊的標準中,反而可能損害其真正的價值。如今的冥王星是柯伊伯帶的“帶頭大哥”,代表著海王星外太陽系的廣袤軌道。成為矮行星其實並不是降級,而是找到了它應有的位置。矮行星這個稱號,恰恰揭示了冥王星所屬的那個更加宏大的世界。
冥王星的公轉週期是248年。冥王星是1930年被人類首次發現的。這意味著自從被我們發現以來,它甚至還沒繞太陽轉完一圈。到2178年,冥王星終於將走完一圈迎來“新年”。在不到一個“冥王星年”的時間裡,它經歷了成為行星、被驅逐,以及可能再次被強行塞回行星的坎坷命運。
我也愛冥王星。但我想,冥王星本人大概也不希望因為自己而讓太陽系變得更加混亂吧。
參考
https://www.nature.com/articles/s41550-026-02846-1
作者池雄培是?熱愛貓咪與宇宙。童年時期在看了《銀河鐵道999》後,立下了向世人傳達宇宙之美的夢想。目前擔任世宗大學自由專業學部助理教授,積極從事演講、寫作等科普活動。著有《關於天文學家的無用之處》、《我們皆是天文學家》、《看到宇宙時浮現的奇怪問題》等書籍,並翻譯了《我究竟是怎麼殺掉冥王星的》、《量子人生》、《UFO》等作品。