如果时间回到2006年,我们熟悉的太阳系可能会完全是另一副模样。
那时候,天文学家曾经认真考虑过一个看起来颇为大胆的方案:太阳系不再只有我们熟悉的9颗行星,而是可能一下增加到12颗。除了水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和当时仍被视为行星的冥王星之外,谷神星、冥卫一以及后来被命名为阋神星的天体,也有机会加入“行星家族”。
如果这个方案最终获得通过,那么今天很多人小时候背诵的“九大行星”就会变成“十二大行星”。然而事情的发展却完全出乎很多人的预料。国际天文学联合会最终没有采用最初的12行星方案,而是重新定义了“行星”这个概念,冥王星也因此失去了行星身份。
这段历史之所以有意思,是因为冥王星并不是突然被发现“不够资格”,而是随着天文学家发现越来越多类似天体,人们开始意识到,如果继续按照过去的标准来判断,那么太阳系中的“行星”数量可能会不断增加。
冥王星的故事,本质上也是人类重新认识太阳系的故事。
1930年,美国天文学家克莱德·汤博发现了冥王星。由于当时人类对太阳系外围的认识还非常有限,这个遥远而神秘的天体很快被视为太阳系第九颗行星。此后几十年里,冥王星一直稳稳地待在教科书中,成为无数人认识太阳系时最熟悉的天体之一。
问题在于,随着望远镜技术不断进步,天文学家开始在海王星轨道之外发现越来越多冰冷的小型天体。
这些天体并不是孤零零地存在于太阳系边缘,而是大量分布在一个被称为柯伊伯带的区域。它们与冥王星在组成、轨道和大小等方面存在不少相似之处。随着新天体不断出现,天文学家不得不面对一个越来越棘手的问题:如果冥王星算行星,那么这些和它非常相似的天体是不是也应该算?
真正让问题变得更加紧迫的,是2005年前后发现的阋神星。
阋神星当时被称为2003 UB313,是一个位于太阳系外围的遥远天体。早期观测显示,它的大小与冥王星非常接近,甚至一度被认为可能比冥王星还大。这个发现让“冥王星是不是行星”的争论迅速升温。
因为如果冥王星继续保持行星身份,那么科学界就必须考虑是否也应该给阋神星同样的待遇。
如果答案是肯定的,那么问题很快就会继续扩大。
在太阳系外围,还有其他一些体积较大的天体。随着观测能力提高,未来很可能还会发现更多类似对象。如果每发现一个足够大的天体,就把它加入行星名单,那么太阳系究竟应该有多少颗行星?
十颗、十二颗,甚至几十颗?
这也是为什么2006年的国际天文学联合会大会如此重要。
当时,天文学家用了相当长的时间讨论究竟应该怎样定义“行星”。在正式投票之前,IAU曾经提出过一个颇具争议的方案。按照当时的草案,太阳系将拥有12颗行星,包括传统的8颗大行星、谷神星、冥王星、冥卫一以及当时称为2003 UB313的阋神星。
换句话说,冥王星当时并没有马上被排除在行星之外。
恰恰相反,在那份草案中,冥王星依旧属于行星,而且还被作为一类特殊天体的代表。谷神星也有机会从小行星升级为行星,而冥卫一则因为与冥王星之间特殊的关系,被考虑赋予新的行星身份。
如果当时的草案最终通过,今天的太阳系教科书很可能就要重新编写。
不过,这个方案并没有成为最终结果。
天文学家最终决定采用更加严格的行星定义。按照2006年国际天文学联合会通过的正式标准,一个太阳系中的“行星”需要满足三个基本条件:首先,它必须围绕太阳运行;其次,它自身质量足够大,能够在自身引力作用下形成接近球形的形状;第三,也是最关键的一点,它必须清理自己轨道附近的其他天体。
正是第三条标准改变了冥王星的命运。
冥王星虽然绕太阳运行,而且自身形状也接近球形,但它所在的区域并不是一个由它完全主导的“清洁轨道”。在海王星之外的柯伊伯带中,存在大量其他冰质天体,它们与冥王星共享着太阳系外围这片复杂的空间。
从这个角度来看,冥王星与水星、地球、木星等传统大行星存在明显区别。
地球虽然也会受到小行星等天体影响,但在自己的轨道附近,它已经拥有压倒性的质量优势。而冥王星所在的区域,则存在大量与其轨道环境相关的天体。因此按照新的定义,冥王星不能继续被归入传统意义上的行星。
最终,国际天文学联合会在2006年8月24日通过相关决议,将太阳系正式划分为行星、矮行星以及其他小型太阳系天体等类别。水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星成为8颗正式行星,而谷神星、冥王星和阋神星等则被归入矮行星类别。
于是,持续了76年的“九大行星”时代结束了。
对于普通人来说,这似乎只是教科书里少了一颗行星,但对于天文学家而言,这其实意味着人类对太阳系结构的认识发生了一次重要变化。
因为“行星”这个词本身并不是简单按照大小来决定的。
很多人会直觉地认为,一个天体只要足够大、足够圆,就应该成为行星。但实际上,行星的身份还与它所处的轨道环境有关。一个天体不仅需要具备足够的质量,还需要在围绕恒星运行的过程中成为所在轨道区域的主要引力角色之一。
这也解释了为什么谷神星虽然呈现近似球形,却没有成为正式行星。
谷神星位于火星和木星之间的小行星带,是那里最大的天体之一。它的直径大约只有950公里左右,与地球这样的真正大行星相比要小得多。更重要的是,它所在的小行星带中仍然存在大量其他天体,因此按照新的定义,它更适合被归入矮行星。
冥王星则面临类似的问题。
它并不是一个“没有价值的小天体”,相反,冥王星本身非常有研究价值。它拥有复杂的地表结构、冰层以及薄薄的大气层,还有多颗卫星。2015年,美国宇航局“新视野号”探测器飞越冥王星之后,人类第一次近距离看清了这个遥远世界的真实面貌。
探测结果甚至让科学家发现,冥王星远比过去想象得复杂。
它的表面存在巨大的心形区域,也就是著名的“斯普特尼克平原”,还有山脉、冰川以及其他复杂地质结构。换句话说,即使它失去了“行星”的称号,也丝毫没有失去科学研究价值。
事实上,冥王星被重新分类之后,人类反而开始更加关注太阳系外围那些过去容易被忽略的天体。
这也是“行星降级”事件最容易被忽视的一面。
从公众视角看,冥王星似乎是被“降级”了;但从科学角度看,科学家其实是在建立一个更加清晰的分类体系。过去,人们习惯把太阳系中的一些大型天体统称为行星,而随着新天体不断被发现,这种简单的分类方式已经越来越难以维持。
如果继续坚持“只要足够大就算行星”,那么太阳系中的行星数量可能会持续增加。
事实上,在2006年正式决议之前,IAU曾经预计未来还可能发现更多符合当时候选标准的天体。正式资料甚至列出了包括塞德娜、鸟神星、妊神星、阋神星等在内的一批候选对象。
这意味着,如果当年采用最初的12行星方案,太阳系的“行星名单”可能根本不会停留在12颗。
随着越来越多柯伊伯带天体被发现,人类可能还要不断增加新的行星。
因此,从某种意义上说,2006年的争论并不是简单讨论“冥王星到底是不是行星”,而是在讨论一个更加基础的问题:我们究竟应该怎样定义一颗行星?
这个问题看似简单,实际上并没有想象中那么容易。
行星是按照大小定义,还是按照质量定义?是看它是否足够圆,还是看它有没有清理轨道?卫星是否可能拥有与行星相同的重要性?如果未来在太阳系边缘发现一个比冥王星更大、但同样没有清理轨道的天体,它应该叫什么?
这些问题都没有一个仅凭肉眼就能判断的答案。
而2006年的IAU决议,实际上给出了一个目前广泛采用的分类标准。按照这个标准,太阳系现在拥有8颗正式行星,而冥王星则成为矮行星中的代表性成员。
当然,关于冥王星的争论并没有因此彻底结束。
一些科学家至今仍然对2006年的定义持不同意见。他们认为,单纯根据一个天体是否“清理轨道”来决定它是不是行星,并不能完全反映天体自身的地质和物理性质。
从这种观点来看,冥王星与地球、火星等天体一样,都拥有复杂的内部结构和地质活动,因此有人认为更合理的分类方式应该更多考虑天体自身的物理特征,而不是仅仅观察它周围有没有其他天体。
所以,“冥王星是不是行星”并不是一个永远不会变化的问题。
科学分类并不像数学定理那样一旦确定就永远不需要修改。随着新的观测资料出现,人类对宇宙的认识不断发生变化,科学家也可能重新审视过去使用的定义。
但至少按照目前国际天文学联合会的正式标准,太阳系仍然是8颗行星。
而那个差点拥有12颗行星的太阳系,则成为天文学史上一段非常有意思的插曲。
如果当年投票结果不同,我们今天可能会熟悉另一套太阳系名单:谷神星会成为行星,冥卫一可能拥有特殊的行星身份,阋神星也会加入行星行列,冥王星则继续保留它熟悉的“第九颗行星”身份。
但历史最终选择了另一条道路。
冥王星没有消失,也没有变小,更没有因为分类变化而失去自己的科学价值。真正改变的,只是人类用来描述它的方式。
从“第九颗行星”到“矮行星”,看起来只是一个称呼的变化,背后却代表着天文学家对太阳系结构认识的一次重大调整。
而这也提醒我们,宇宙远比课本上的几行文字复杂得多。
人类曾经以为太阳系只有九个主要世界,后来发现外围还有庞大的柯伊伯带;曾经以为冥王星是一个孤独的小行星,后来却发现它只是众多冰质世界中的一个;曾经认为“行星”这个概念非常简单,最终却不得不花费多年时间重新给它下定义。
或许未来,随着更先进的望远镜和探测器投入使用,我们还会发现更多此前从未见过的天体。
到那时,关于“太阳系究竟有多少颗行星”的争论,或许还会再次出现。
但无论未来的定义如何变化,有一点不会改变:冥王星曾经是太阳系第九颗行星,而它后来被重新分类的过程,也成为人类不断修正和完善宇宙认知的一个经典案例。
原文:https://www.discovermagazine.com/the-solar-system-nearly-had-12-planets-before-pluto-was-demoted-49582?utm_source=DamnInteresting