주메뉴바로가기본문바로가기
비즈한국 비즈한국

星塵數星星之夜
我也愛冥王星,但不能給它“行星復權”

本文由AI自動翻譯。與韓語原文相比可能存在誤差。  Read original in Korean →

[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。

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。圖片=NASA
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。圖片=NASA

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。

冥王星的平均表面氣壓約為10微巴,與地球相比極為稀薄。圖片=NASA
冥王星的平均表面氣壓約為10微巴,與地球相比極為稀薄。圖片=NASA
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。圖片=NASA
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。圖片=NASA

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。

新視野號利用太陽被冥王星遮擋的瞬間測量了其大氣規模。亮度呈平緩曲線下降,顯示太陽光在被本體遮擋前,穿過了包裹冥王星的大氣層並逐漸被吸收。圖片=NASA
新視野號利用太陽被冥王星遮擋的瞬間測量了其大氣規模。亮度呈平緩曲線下降,顯示太陽光在被本體遮擋前,穿過了包裹冥王星的大氣層並逐漸被吸收。圖片=NASA

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。

在比冥王星更靠外的柯伊伯帶天體2002 XV93上也檢測到了微薄大氣的訊號。圖片=NAOJ
在比冥王星更靠外的柯伊伯帶天體2002 XV93上也檢測到了微薄大氣的訊號。圖片=NAOJ

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。

本文由AI自動翻譯。與韓語原文相比可能存在誤差。
지웅배 천문학자

고양이와 우주를 사랑한다. 어린 시절 ‘은하철도 999’를 보고 우주의 아름다움을 알리겠다는 꿈을 갖게 되었다. 현재 세종대학교 자유전공학부 조교수로 강연과 집필 등 다양한 과학 커뮤니케이션 활동을 함께 하고 있다. ‘천문학자의 쓸모없음에 관하여’, ‘우리는 모두 천문학자로 태어난다’, ‘우주를 보면 떠오르는 이상한 질문들’ 등의 책을 썼으며, ‘나는 어쩌다 명왕성을 죽였나’, ‘퀀텀 라이프’, ‘UFO’ 등을 번역했다.

writer@bizhankook.com
저작권자 ⓒ 비즈한국 무단전재 및 재배포 금지