在我小时候,我清楚地知道什么是行星:它是一个巨大且圆形的物体,围绕太阳运行。天体动物园中有九种这样的生物。我们知道冥王星是个不合群的家伙——又小又远,而且轨道呈奇怪的椭圆形——但我们毫不怀疑它属于这个大家庭。其他的行星无疑符合我的描述,一切都很美好。
我甚至没有考虑过谷神星(Ceres),它是太阳系中的一个奇怪天体。但如果我考虑了,我肯定会想:“谷神星是一颗小行星!它是其中最大的,当然,也许它甚至是圆的,但它只是火星和木星之间一大堆碎石中的最大一块。它绝不是行星。”至于冥王星以外的天体?根本不存在!事情就这么定了。
唉,少年的天真。作为一个成年人和科学家,我现在看到情况远比这复杂得多。试图用我们自己的定义来约束宇宙,就像试图将一个球形销钉塞进一个立方体孔。何苦呢?
“‘行星’这个词真是神奇,”加州理工学院的行星天文学家迈克·布朗(Mike Brown)说。“这是人们了解太阳系的一个词,而太阳系是大多数人所知晓的最大本地地理区域。所以这个词真的很特别。我们必须正确理解它。”
对科学家来说,这个词也很重要,布朗对此深有体会。他就是那个最近掀起轩然大波的人,他在太阳系外围发现了许多新天体,其中一个——阋神星(Eris)——直径约为1400英里,大小与冥王星相当。这些是行星吗?与此同时,其他天文学家也在发现围绕附近恒星运行的、质量相当于或小于木星的星体。这些是行星吗?答案对我们理解太阳系是如何形成的、地球是如何演化的,以及在哪里寻找地外生命,都有着重大的影响。
好吧。也许我们*应该*费心。
提出问题
也许我天真的定义——巨大、圆形并围绕太阳运行——并不是一个糟糕的起点。我想很多公众会给出类似的标准。我问了我十几岁的女儿,她自己也提出了类似的东西。那么,我们就从这里开始吧。
我少年时代行星定义的最后一部分——围绕太阳运行——最容易被驳斥。在1995年底,当天文学家发现第一个围绕类似太阳的恒星运行的行星质量天体时,他们并没有称之为“行星质量天体”。它是一个实实在在的行星,围绕一个实实在在的恒星运行。几个月后,我们发现了更多,更多……如今,没过多少年,我们已经记录了近500颗这样的行星。这个列表几乎每天都在增长。
因此,行星不一定需要围绕我们的太阳运行,我们的定义已经开始变得模糊不清。我们需要修正它。那么,我们就说行星是巨大、圆形并围绕*任何*恒星运行的天体。
但是等等!我们知道行星并非在所有时间都以一种整洁、有序的模式运行。天文学家很确定,在太阳系形成时,情况非常混乱。任何过于靠近原行星的行星形成天体都可能经历一次疯狂的旅程:强大的原木星的引力足以将新生的小行星(pdf)完全抛出太阳系。计算机模型显示,这种事件是不可避免的。我们的太阳系可能诞生了*几十个*行星大小的天体,被木星抛入了星际空间。将这个过程乘以数十亿颗恒星,其含义是不可避免的:我们的银河系中充斥着被抛弃的流浪行星,它们在远离恒星温暖的星际真空中穿行。
好吧,所以行星不一定需要围绕恒星运行。但它仍然是巨大且圆形的,对吧?*对吧*?
评判竞争者
事实证明,这两个特征——巨大和圆形——是相关的。在过去几年里,空间探测器、改进的地面望远镜和轨道天文台向我们展示了太阳系中数百个天体的近距离照片。我们发现,其中许多天体是不规则的、形状不规则的,而另一些则明显是圆形的。不难看出区别。大多数较小的天体是不规则的;超过一定尺寸,它们都是大致球形的。显然,大小很重要。
“行星”这个词不应该是定义;它应该是一个概念。布朗提出了一个不错的概念,我们在前面的分析中已经非常接近了:行星是太阳系中*巨大且重要*的天体。布朗所说的“重要”,指的是在其附近区域最为巨大的天体,能够欺凌较小的天体。“我们看到了太阳系的秩序,理解行星的一部分本质就是看到事物中的秩序,”他写道。“我观察那些主宰太阳系的星体。它们比它们身边下一颗最大的星体要大得多。”从这个意义上说,我们有了一个清晰的八大行星名单,冥王星不包括在内。它直径1400英里,只是海王星外冰球中最古老的一员,几乎无法在可能数以十万计的群体中发挥影响力。
有些人对使用“巨大”和“重要”这样模糊的词语感到不满。但如果事物的边缘有些模糊,那也无关紧要,*因为我们并没有在定义任何东西*。我们只是稍微眯起眼睛,对事物进行排序。正如布朗指出的那样,概念是给科学家用的,定义是给律师用的。
当然,公众也喜欢定义。让一些天体处于不明确的状态令人难以接受。但我们科学家可能必须接受这一点。改变公众舆论,正如任何律师或政治家都会告诉你的那样,是很困难的。在我看来,我们天文学家应该告诉公众,问题不在于冥王星是否是行星。事实上,这个问题根本就不应该存在。*我们真的无法定义什么是行星*。与其教孩子们有八个或九个或多少个行星,我们不如教他们行星的*概念*:一个相当大、相当圆,能够影响其附近区域的天体。无论你去哪里,行星都是一个吸收了许多较小天体,从而成为当地霸主的天体。它是一个对它周围的恒星环境产生了重大影响的天体。如果你想称冥王星为行星,没有任何银河警察会来找你。如果你不想,那也没关系。冥王星不在乎我们怎么称呼它。多么有意思的概念。
它是行星吗?
小行星
如果你想成为一颗行星,你不能看起来像个花生。这排除了糸川和其他小行星。我们与行星相关的光滑圆形来自于它们的引力,引力试图将质量拉向中心。像1755英尺宽的糸川这样的小天体没有足够的质量让引力塑造它们。因此,大多数小行星——以及彗星和小卫星——将它们的一生都作为静态、形状不规则的天体度过。从科学角度来看,这并非坏事。由于这些小行星和彗星今天的构成与它们在大约46亿年前形成时大致相同,它们是早期太阳系迷人的时间胶囊。
卫星
在决定行星地位方面,国际天文联合会有一个信条:地点、地点、地点。像土星宽914英里、双色伊阿珀托斯这样的大型卫星肯定像行星。它们是圆形的;它们的引力能驱动着动态的地质过程;有些甚至有活跃的火山或间歇泉。然而,它们只获得第二名,因为它们围绕行星运行而不是太阳运行,而国际天文联合会对此有要求。冥王星、阋神星和谷神星——国际天文联合会将其指定为矮行星——也因位置不佳而落选。虽然它们围绕太阳运行,但它们运行的区域包含许多其他物体,这使得它们无法清除它们的轨道路径。如果地球位于冥王星和阋神星附近大量的物体中,它也会因未能清除其邻近区域而不符合行星标准。
主要参与者
土星是典型行星,巨大而令人印象深刻(其直径为74900英里,是地球的9.5倍)。但仅凭大小并非决定性因素。水星比两颗卫星还要小:土星的泰坦星和木星的盖尼米德星。“我愿意接受,”天文学家迈克·布朗说,谈到水星。
尽管存在差异,土星、水星和其他六颗行星都满足国际天文联合会的标准;然而,“这场争论还将持续数年,”亚利桑那州行星科学研究所的马克·赛克斯(Mark Sykes)说。他希望关于什么构成行星的问题能在2015年接近解决,届时探测器将抵达谷神星和冥王星,也许会揭示它们是否足够动态,足以引发对行星的全新定义——以及供学童学习的新记忆法。















