冥王星重回行星行列？后果你可能不会喜欢……

目前，天文学家将太阳系内的4颗岩石星球和4颗气体星球称为“行星”，而行星的定义会发生改变吗？图片来源：NASA

　　（Tisney 编译）自1930年被发现以来，冥王星就被认为是太阳系的第九大行星。它是人类在海王星外发现的第一个“新大陆”，也是此后近半个世纪的时间内，海王星外人类所知的唯一一颗太阳系天体。冥王星与其他8颗行星一起，并称为太阳系九大行星，几乎已经成为了常识。因为排名末位，又那么孤独，冥王星得到了很多人的偏爱。
　　然而，被发现76年之后，天文学家把冥王星降级成了矮行星，与谷神星这颗最大的小行星，以及柯伊伯带中的其他一些天体并列。太阳系的行星数量从此减少到了8颗。2017年，一组科学家提出了新的行星定义，或许能让冥王星重新回到行星行列。这一定义得到了阿兰·斯特恩（Alan Stern）和戴维·格林斯彭（David Grinspoon）的支持，他们刚出版了一本新书，讲述了新视野号探测任务和“行星”冥王星的故事。

正是通过对比这两张照片，天文学家发现了冥王星（箭头处）。图片来源：洛厄尔天文台

定义“行星”，冥王星降级
　　2006年，国际天文联合会（IAU）做了一件前所未有的事情，对“行星”这个天文学最古老的术语之一，进行了科学上的定义。随着人类在太阳系外围发现越来越多的天体，从前那种“心照不宣”的定义因为种种原因受到了冲击。海王星外的许多天体都是圆球形的，有足够的引力使自身保持流体静力学平衡，有些甚至比冥王星还重。此外，在许多其他恒星周围也发现了越来越多的新世界。那些天体全都是行星吗？一部分是？抑或全都不是？新的定义一经提出，不仅立刻引发了巨大争议，而且事实证明，这个定义也不够充分。

冥王星（上排左一）与一些海王星外天体的体积对比。图片来源：Eurocommuter, Chesnok and Lasunncty

　　IAU对行星的定义如下：

• 一颗行星必须有足够大的质量，它的重力能够让自身保持流体静力学平衡：如果它不旋转，则为圆球形；如果旋转，则为椭球形。
  
• 一颗行星必须围绕太阳而非其他天体运行：所以，地球是行星，而月球不是。
  
• 一颗行星必须能够清空它的轨道，意味着在相同的轨道距离内不存在其他质量相对较大的天体：于是，火星是行星，但小行星和柯伊伯带天体不是。
  

　　按照这个定义，太阳系的行星数量被正式降为8颗。

太阳系行星数量被降为8颗，而冥王星被降级为矮行星。图片来源：NASA

　　对于研究太阳系的天文学家来说，这样很好。从天文学上看，这8颗行星拥有的特性与太阳系内其他天体截然不同。它们有着相似的形成过程；对太阳和其他天体的运行影响更大；反射的阳光比其他天体更多；在太阳系内拥有自己的引力范围。从许多角度来讲，8颗行星刚刚好。
　　不过，有3个群体反对这个定义：系外行星天文学家、星系天文学家和行星科学家。
反对“行星”定义的种种理由
　　系外行星科学家提出的论点非常具有说服力。为什么围绕太阳运行的天体可以被归类为行星，而围绕其他恒星的就不行？这在2006年似乎是一个巨大的疏忽，因为那一年距离人类发现第一颗系外行星已经有10年的时间了。
　　事后，有人提出了这样一种解释，认为无法从这么远的距离确定一颗系外行星能否清空轨道。这个理由在2006年或许能够成立，但9年后，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的让-吕克·马戈特（Jean-Luc Margot）教授已经把它给推翻了。马戈特设计了一个通用的行星测试，不需要派遣探测器，只要掌握以下3个参数：

• 行星的质量
  
• 距恒星的轨道距离或公转周期
  
• 该行星系统的形成时间
  

　　你就可以确定一个天体是否满足IAU的定义，精确度超过99%。

马戈特提出的通用行星测试，水星、金星等行星都满足条件，而冥王星及冥卫一并不能满足。图片来源：Margot (2015), via http://arxiv.org/abs/1507.06300

　　很明显，太阳系的8颗行星都能通过这项测试，而小行星和柯伊伯带天体出局了。有趣的是，如果地球轨道上只剩下月球，那么它恰好介于行星和非行星之间。
　　星系天文学家反对行星定义的理由则是，流浪行星该如何定义？它们没有可以环绕的母恒星，可能是天生如此，也可能是从一个行星系统中被“踢”出来的。这样的天体，又有哪一点不像行星呢？
　　这是一个棘手的问题，因为在天文学中，位置几乎意味着一切，就像房地产一样。如果水星位于木星的轨道上，它永远也无法清空轨道，也就无法获得行星的地位。一颗比水星小得多的天体，如果位于一颗红矮星附近，却有可能成为行星。而我们的地球，如果位于太阳系外围的奥尔特云附近，也会被排除出行星的队伍。
　　我们把太多这样的非行星天体称为“行星”，只不过带有前缀，比如矮行星、流浪行星和系外行星。在太阳系的早期阶段，还有原行星和星子。但是，某种程度上，所有这些乃至更多的天体，不还是行星吗？

流浪行星可能有不同的形成原因，但这样的天体算是行星吗？图片来源：Christine Pulliam / David Aguilar / CfA

　　一些行星科学家将这个论点极端化了。他们认为，应该忽略“行星处于什么位置”这个问题。如果一个天体有足够大的重力，能够保持流体静力学平衡状态，那么恭喜，它就成为了一颗行星。
　　这意味着，太阳系中直径不到10000千米的天体中，行星并非只有两颗（水星和火星），而是有109颗。太阳系内的行星总数将上升到115颗，目前的19颗卫星、1颗小行星和海王星外的87颗天体都将加入这一行列。未来，随着我们在柯伊伯带、弥散盘以及奥尔特云中发现更多天体，这个数字还将进一步上升，也许可以达到成千上万。

按照一些行星科学家的观点，太阳系里直径不到10000公里的天体，有109颗都可以进入行星行列，大部分甚至连名字都没有。图片来源：NASA

　　一方面，他们提出的观点不无道理。当我们讨论天体的地质、大气和星球物理特性时，我们确实都把它们称为行星，并将研究这些天体的领域称为行星科学。在讨论一颗天体上的氧气含量、地壳、化学构成及可居住性时，我们把这些这些物理量称为“行星性质”也没有感到过不安。就拿冥王星来说，我们知道它有云，有雪，有天气过程，有山脉和峡谷，有地层，甚至可能有地下海洋。它有5颗卫星；沿着一个轴自转；它有白天黑夜，也有季节变换。如果忽略它的天文位置，你当然会称它为一颗行星。

新视野号探测器所拍摄的冥王星大气层。图片来源：NASA

　　但另一方面，要把冥王星当作一颗行星，你就必须忽略所有的天文学因素。你需要问自己这样一个问题：一颗天体到底是不是行星，应该由它在太阳系中的位置决定，还是应该由它的内在属性决定？我们是否应该完全忽略行星与太阳系、与恒星之间的关联，完全忽略它们的形成过程和彼此间的引力互动？要知道，一直以来，正是这些关联增进了我们对它们的了解，并让我们对它们充满了好奇。
不是行星，就不爱冥王星了？
　　仅仅因为不能称之为“行星”，就假定我们不会对冥王星（或者小行星、彗星、卫星和太阳系外围的其他天体）再有这么大的兴趣，这个说法实在让我愤愤不平。就算只用地球物理学性质来定义行星，也跟天文学的行星定义一样，存在许多含混之处。如果土星的气体被突然剥夺，只剩下一个球形的核心，依然可以成为一颗行星吗？灶神星（Vesta）这颗小行星，具有地壳、地幔和一个金属核，只是不算太圆，要不要考虑一下？由冰构成的更小天体（半径约200千米）可以是行星，因为它够圆，而由岩石构成的更大天体（半径约250千米）反倒却不是行星了？
　　事实很简单，在首次发现冥王星的时候，它被错误地归类了。它和其他8颗行星从来就没什么相似之处。IAU在2006年的决议是对这一错误的修正，只不过这次尝试并不完善。目前，行星科学家科尔比·鲁尼恩（Kirby Runyon）、阿兰·斯特恩及其他一些人，正在朝相反的方向努力，这将导致更大、更混乱的错误，让“行星”这个定义对大多数使用它的人来说变得毫无意义。
　　为了让冥王星重回行星行列，有些人不顾一切，甚至愿意降低门槛，让每一颗质量大到足够圆的卫星、小行星甚至冰球都成为行星。对于其他一些人来说，只要有足够的重量，任何天体都可以被称为行星。但是，对于我们剩下的人来说，一个天体属于哪一类，与它在宇宙中的位置脱不了干系。宇宙里没有什么东西独立存在于真空中，无论是行星、卫星、小行星、彗星、柯伊伯带天体还是奥尔特云天体，它们的位置决定了其大部分属性。
　　如果你想忽略所有这些，宣称“圆球形的天体就是行星”，那你就加油吧。但是在行星科学领域中，和大多数情况一样，完整的科学故事远比武断的定义要有意思得多。
编译来源
《福布斯》网站，You Won't Like The Consequences Of Making Pluto A Planet Again
果壳网