从冥王星降级说起

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  2006年9月14日,国际天文学联合会宣布,将此前被称为齐娜星的2003UB313天体,正式命名为厄里斯。用这个希腊神话中不和女神的名字为其冠名,既暗示着不久前天文学家曾就行星标准问题产生过激烈的争论,又使它更具有诱人色彩。正是由于厄里斯的发现才引起了冥王星地位的变更,给人们提供了更大的想象空间。介绍这一事件的前因后果,对广大读者了解科学理论的发展过程也有极大的帮助。
  


  同年8月24日,在布拉格举行的第二十六届国际天文学联合会大会通过表决,明确定义了行星的新标准,冥王星因不符合规定而遭遇降级。同时,大会还首次对矮行星和太阳系小天体做出明文界定,厄里斯和冥王星自然而然地成为矮行星。
  这件事过去已整整一年了,而正是由于这些新概念的出台,却充分反映出人类对太阳系的无尽探索又获新知,对科学真理的不懈追求又获进展。
  
  比冥王星还大的厄里斯
  
  2005年7月29日,美国天文学家迈克·布朗宣布,他及其同事在太阳系柯伊伯带发现了一个新天体2003UB313。意即2003年10月下半月发现的第7827颗小行星。发现者们通过对新天体的亮度等数据的分析和哈勃空间望远镜的观测,断定它的直径要比冥王星大,约为2400千米。这使它成为自1846年海王星被发现以来人类在太阳系找到的绕日运行的最大天体。
  这颗新发现的暂起名为齐娜星的天体,沿着一条椭圆形轨道绕太阳运转,每560年才运行一周。目前处于轨道的最远点,距离太阳约144.8亿千米,是地球到太阳距离即一个天文单位的近97倍。其轨道面与地球公转轨道平面即黄道面之间的倾斜夹角为44度,比冥王星的轨道面倾角17.17度还要大得多,而其它8大行星除地球轨道面倾角为零度外,另外7颗也都基本上在黄道面内绕日运行,相差最大的是水星,轨道倾角也不过7度。
  从被定名为厄里斯的2003UB313所处的位置可知,它位于柯伊伯带。后者的名称源自美籍荷兰裔科学家柯伊伯,他曾经在1951年提出,在海王星轨道之外的太阳系边缘地带的某个区域,可能存在着一群类似彗星的星体。柯伊伯带的存在直到20世纪90年代才得以证实,它处于距太阳45~150亿千米的环球形区域,藏有1~100亿颗彗星和7万颗以上小行星。1930年发现的冥王星和1978年发现的冥王星卫星卡戎,都位于柯伊伯带。直到1992年,它们仍是该带中仅有的已知天体。此后,天文学家用大型望远镜在柯伊伯带中又发现数百颗星体。
  


  1846年,天文学家根据计算结果所指出的位置找到了海王星之后,发现其轨道与计算值还是稍有偏离。于是,天文学家又着手计算海王星之外的行星的可能位置。1930年,美国天文学家汤博发现了冥王星,并错估了其大小,认为比地球还大,所以,被排为第九大行星。后来的观测表明,冥王星直径仅为2300千米。同时,与大行星相比,它的轨道奇特,自转异常,还拥有同步天然卫星。于是,少数学者开始并不断对冥王星作为太阳系大行星的地位提出质疑。有人认为,冥王星可能是一个更大行星的失控卫星,或者是一颗闯入太阳系而被太阳俘获的彗星核。尤其是20世纪末以来,随着发现的柯伊伯带天体越来越多,个儿越来越大,更使冥王星的大行星地位岌岌可危。一些天文学家认为,冥王星是颗无意中被拔高地位的小行星,实际应归入柯伊伯带星体。
  比冥王星还大的厄里斯被发现后,布朗认为,如果冥王星的第九大行星地位不变更,2003UB313就应毫无疑问的排为第十大行星了。他说:“如果冥王星能被接受为一颗行星,那么2003UB313更有资格。”由于国际天文学联合会一直未给行星一个准确、规范的定义,这个问题的答案只能等到2006年国际天文学联合会召开的这新一届大会才能给出。
  
  太阳系天体划分新定义
  
  2006年8月14日开幕的国际天文学联合会大会,经过激烈的辩论,来自全球75个国家和地区的2500多名天文学家24日作出决定,将行星定义为:围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。这就改变了原来关于行星称谓的说法。以前英语的行星一词,来源于希腊语的“漫游者”,行星的概念最初被认定为在太空中相对静止的恒星背景中运动的天体。来自远古的该种陈旧定义,含糊不清,解释不了天文学上的一些新发现,因此不得不予以修订。
  根据行星的新定义,终于使关于冥王星近30年尤其是近一年来摇摇欲坠的行星身份争辩有了明晰的结论。由于冥王星轨道是个很扁的椭圆,其离心率竟达0.248,以致它在1979至1999年间进入海王星轨道之内运行,因此不符合行星新定义的第三条,只能取消其大行星资格。这样一来,太阳系仅有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星8大行星了。此一行星缩编举措,其中包含的科学道理恰恰说明人类对行星的认识出现了新的突破。
  


  经过8月18日和22日两次辩论会之后,大会在24日表决通过行星新定义的同时,还通过了关于矮行星和太阳系小天体的两个新的定义。矮行星定义为:与行星同样具有足够的质量、呈圆球状、但不能清除其轨道附近其它物体的天体。显而易见,冥王星正符合这一标准,它就降级为矮行星。列入这种二等行星队伍的还有直径约1200千米的冥王星同步卫星卡戎,前面提到的厄里斯,位于火星和木星之间的小行星带中的谷神星。后者发现于1801年,直径约为1020千米。作为新概念的矮行星,今后在柯伊伯带中还会有新的发现,逐渐增加其数量。这一定义的出台,可以避免以后就此类天体的新发现而引起的不必要的争论。
  国际天文学联合会下属的小行星中心,2006年9月7日公布最新小行星名单,把冥王星正式命名为134340。在其赤道上空1.9万千米高的圆形轨道上运行的卡戎被命名为1343401。同时,把2005年被哈勃空间望远镜发现的冥王星的另外两颗小卫星尼克斯和海德拉分别命名为13434011和134340111。后两者在距离冥王星4.4万千米的轨道上运行,比冥王星暗5000倍,它们连矮行星的资格也没有。
  太阳系小天体的定义为:围绕太阳运转但不符合行星和矮行星条件的物体。它包括小行星、彗星、流星体和宇宙尘埃等。目前,人类已在小行星带命名了3万多颗小行星,在柯伊伯带发现了800多颗小行星,还在太阳系发现了众多的彗星,有的小行星和彗星还被航天器探测过,流星体和宇宙尘埃也是天文学研究的对象,它们都属于太阳系小天体。在三个不同的定义中,太阳系小天体包涵的数量是最多的。
  
  科学是开放的知识体系
  
  


  冥王星的降级所引起的广泛关注,在全世界掀起了天文热潮,不仅有力地普及了天文知识,让更多公众了解了太阳系天体情况,而且大大弘扬了科学精神,使人们再次认识到科学是开放的知识体系。从科学家们表决通过新规定的来龙去脉可以看出,对冥王星以及太阳系的认识是一个探索的过程,是在把握局部、发现错误、克服有限、走向全面的长途跋涉中向前迈进的。此次天文学事件的意义就在于它给人们一个重要启迪:科学认识是一种历史的活动,具有阶段性和局限性,它随着观测事实的扩展、新发现的出现、理论研究的深入以及知识积累的程度而不断演变和逐步深化,当原有的科学概念解释不了或包容不了新的认知而出现矛盾时,就需要用新的定义替代传统的说法,使人类对自然界的理性认识达到一个新的高度。这种事例在科学发展史上屡见不鲜。那种将科学认识静止化、标准化、理想化、绝对化的行为和观念都是错误的,应予摒弃。
  因发现厄里斯而激化了冥王星地位之争的布朗,在这一点上保持了一个科学家应有的追求真理的高尚品德。由于他并非国际天文学联合会会员,故未能参加布拉格大会投票,但他让与会的美国同行捎话说,行星新定义不应该将太阳系行星扩编,反而应将冥王星降级。他的主张突出地体现了实事求是的科学精神。大会通过的行星新定义,不仅与布朗的意见一致,而且得到了各国多数天文学家的支持。尽管他们觉得这会引起教科书的修改和有关科技展览品的更动,但仍然表示新定义的产生是天文学研究的一个里程碑。俄罗斯科学院天文研究所雷赫洛娃博士认为,将冥王星及太阳系中的类似天体列为矮行星是合理的。就连冥王星的发现者汤博的遗孀也说,如果他丈夫在世亦会“以一种科学的超然态度”接受冥王星降级。
  同任何一种新学说的出现总会遭到有人反对一样,最近有300多名天文学研究人员联合签署了一项声明,对将冥王星降级的行星新定义提出指责。另外还有些人筹划于2007年召开一次大会,提出关于行星的又一种新定义。这一动向是2006年9月初新一期英国《新科学家》杂志报道的。面对这种态度和举措,国际天文学联合会副主席玛莎·海恩斯表示,在2009年下一届国际天文学联合会大会之前,该组织没有任何重新审视行星新定义的计划。看来冥王星翻案已无希望,它不可能重回行星队伍。实际上,矮行星和小天体概念的出现,乃是人类对太阳系结构认识上的一个质的飞跃,人们大可不必为冥王星走下行星宝座而神伤。
  从历史上的鉴古知今来看,大会通过行星新定义之后仍有不同意见亦是科学发展过程中的一种正常现象。真理是愈辩愈明的,通过分歧见解的交锋,能使人类对太阳系天体的认识更趋完善,能使行星新定义更臻准确并为更多的人群所了解和接受。何况,大会还遗留下一些问题,如怎样给天然卫星下定义、如何给系外行星下定义、太阳系是否还有发现新行星的可能等,都需今后逐一解决。观测手段的不断更新、对新发现的深入研究、不同思想观念的碰撞、自由而激烈的学术讨论等途径,都将会推动天文科学大踏步地向前迈进。这一道理对任何学科的进展都是适用的。专家们和爱好者只有及时扫描、捕获、跟踪自己钻研的和喜欢的领域的最新前沿动态,才能做到与时俱进、更新理念、甚或进而做出创新成果和重要贡献。
  天文学是在揭示宇宙奥秘中前进的。及时宣传其前沿进展动态,对提高国民科学素质具有重要作用。掌握这方面的知识,可帮助人们开阔视野,强化崇尚科学的意识,树立无神论思想和唯物论的世界观。
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