行星“加減法”

冥王星“降級”為矮行星，標志著天文學(xué)自身的發(fā)展。人類關(guān)于行星的視野已經(jīng)超越了太陽系，對太陽系外行星的認識也將獲得巨大飛躍

時隔39年之后，捷克首都布拉格終于迎來了第二次天文學(xué)的盛會——國際天文學(xué)聯(lián)合會第26次大會。

從8月14日至25日，為期12天的會議上可謂話題多多，但真正在公眾眼中熱度不減的，還是關(guān)于太陽系中行星數(shù)量的爭論。會議開始之前，科學(xué)家都已經(jīng)意識到，無論結(jié)果如何，“九大行星”的傳統(tǒng)說法都將不復(fù)存在——惟一的懸念，不過是“加法”還是“減法”。

當?shù)貢r間8月24日下午，最后的懸念終于揭曉：太陽系今后將只有八顆行星，冥王星在被發(fā)現(xiàn)76年之后正式“降級”為矮行星（Dwarf planet）。

所謂矮行星，是指那些圍繞太陽運行、近似圓形的天體，其公轉(zhuǎn)軌道與其他天體的運行軌道存在交叉，亦不屬于衛(wèi)星。

冥王星失位

“行星”（Planet）一詞，在古希臘語中，意為“徘徊者”。

冥王星的發(fā)現(xiàn)，最初來自一個錯誤的計算：科學(xué)家對于海王星軌道的研究表明，之外必有一顆行星。1930年，美國洛韋爾天文臺的克萊德湯博（Clyde Tombaugh）觀測到這一天體。當時由于行星定義模糊，只是習(xí)慣性地猜測它的特征應(yīng)與其他行星類似，因此把冥王星稱為太陽系“第九大行星”。

隨著時間的推移，人們逐漸認識到，冥王星并非一顆典型的行星。最初人類一度認為，冥王星的質(zhì)量可能高達地球的6.6倍。但到了1978年，科學(xué)家最終確認其質(zhì)量尚不足地球的1/400；即使與其他行星的衛(wèi)星相比，其個頭也不算大。

質(zhì)量大小，還不是惟一讓它“身份”存疑的因素。冥王星圍繞太陽運行的軌道呈橢圓形，而其他八顆行星的軌道都近似圓形。此外，冥王星的公轉(zhuǎn)平面也與黃道面（地球公轉(zhuǎn)軌道平面）有著很大的夾角，而其它行星的公轉(zhuǎn)平面卻基本一致。

“如果冥王星是在今天被發(fā)現(xiàn)的，那么它從來都不會被認為是太陽系里的行星。”北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院焦維新教授對《財經(jīng)》記者表示。

實際上，天文學(xué)家在行星問題上擺“烏龍”已非第一次。早在1801年，科學(xué)家在火星和土星之間發(fā)現(xiàn)了一顆名為“谷神”（CERES）的小行星，就一度將其定位為太陽系的“第八個行星”（當時海王星和冥王星都還未發(fā)現(xiàn)）。

如果僅僅如此，即使冥王星廁身行星之列顯得有些異類，或許仍然可以被容忍。但在過去十多年來，新的天文發(fā)現(xiàn)，不斷把冥王星的行星“身份”逼到了墻角。而2005年被確認的2003 UB313（齊娜，XENA），則成了壓垮“棋局”的最后一根“稻草”。

美國科學(xué)院院士、夏威夷大學(xué)教授大衛(wèi)杰威特（DavidJewitt）在接受《財經(jīng)》記者采訪時說，這一切皆由“柯伊伯帶”（KuiperBelt）而起。

所謂“柯伊伯帶”，是一個經(jīng)過海王星軌道的圓盤狀區(qū)域，其中包含數(shù)以千計的彗星和行星物體。1992年，天文學(xué)家逐漸意識到這一區(qū)域的存在；一些人甚至估計，其中僅直徑在100公里以上的天體可能就不下7萬顆。目前，科學(xué)家在柯伊伯帶中已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了上千個天體，其中包括2001年發(fā)現(xiàn)的“伐樓拿”（VARUNA）、2002年發(fā)現(xiàn)的“創(chuàng)神”（QUAOAR）、2003年發(fā)現(xiàn)的“賽德娜”（SEDNA）。

最重要的，還是2003年被拍攝到且于2005年被最終確認的“齊娜”——這是在柯伊伯帶中發(fā)現(xiàn)的第一個比冥王星大的天體。原本地位就搖搖欲墜的“第九大行星”，終于無法固守最后一道防線。

“根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，齊娜的直徑比冥王星大100公里。如果冥王星叫做‘第九大行星’，那么新發(fā)現(xiàn)的這個天體，有什么道理不叫它‘第十大行星’呢？”中國國家天文臺研究員李競對《財經(jīng)》記者說。

并非行星“政治學(xué)”

隨著齊娜被發(fā)現(xiàn)，重新定義行星已經(jīng)成了天文學(xué)界必須面對的課題。從2003年起，成立于1919年的國際天文學(xué)聯(lián)合會就開始籌備成立一個“行星定義委員會”（PDC），來處理冥王星的地位問題。

今年6月底至7月初，由七人組成的PDC正式在法國巴黎成立。他們分別來自美國、法國、英國以及日本，其中包括主席歐文金格里奇（Owen Gingerich）在內(nèi)的三名成員均來自美國。

8月16日，PDC在布拉格的會議上遞交了一份新的決議案，提出把太陽系的行星數(shù)量由現(xiàn)在的九個增加到12個：即除了齊娜和冥王星的衛(wèi)星卡戎（CHARON），谷神星也將恢復(fù)大行星的地位。為了解決冥王星、齊娜以及卡戎等獨特的軌道特點，決議還建議引入一個專門的稱謂“類冥行星（PLUTON）”，來定義此類行星。

然而，這個決議一經(jīng)提出，就在大會上引發(fā)激烈爭論。一些人指責說，新定義無疑更多地代表了“美國的聲音”而不是“科學(xué)的聲音”，因為冥王星是惟一由美國人發(fā)現(xiàn)的行星，美國人當然不愿意其被“降級”，所以才出臺了這樣一個“加法”方案。

美國天文學(xué)會行星科學(xué)分會教育官員拉里A勒博夫斯基（Larry A Lebofsky）在接受《財經(jīng)》記者采訪時坦承：“我必須承認，我傾向于把冥王星列入行星范圍之內(nèi)。同時我愿意看到谷神星也成為行星。從谷神星被發(fā)現(xiàn)起，我就希望它能夠被劃入行星的范圍?！?/p>

“美國的天文學(xué)界存在不同的團體，有一部分團體在強烈維護冥王星的地位。重新定義行星的核心，就是保持冥王星的行星地位。”中國國家天文臺科技計劃處處長、研究員薛隨建也對《財經(jīng)》記者表示。而美國宇航局在一份官方聲明中，就曾稱齊娜是太陽系的“第十大行星”。

但是，據(jù)出席了這次會議的中國國家天文臺崔辰州博士透露，盡管意見分歧很大，但反對這一決議的聲音逐漸開始占據(jù)主流。一個最簡單的理由是——“加法”將使得太陽系的行星圖景變得無比復(fù)雜——天知道柯伊伯帶中還有多少這樣的天體等待發(fā)現(xiàn)？

最終，在8月24日通過的第二份決議案中，冥王星被正式排除出行星行列——它與新發(fā)現(xiàn)的齊娜等，一起被列為“矮行星”。根據(jù)新的決議，要成為行星必須滿足三個條件，即圍繞太陽運行、自身因為流動動力學(xué)呈現(xiàn)圓形，以及足以清空所在的軌道。由于冥王星的軌道與海王星存在交叉，顯然難以滿足最后一個條件。

盡管行星的定義的確充斥著一些個人感情色彩，甚至帶有政治的意味，但是，不少專家亦并不贊成把此次會議過分“政治化”。

在接受《財經(jīng)》記者采訪時，中國天文學(xué)會名譽理事長、中科院院士王綬涫表示，科學(xué)家都希望自己的成果能夠被認可，這無可厚非。在他看來，國際天文學(xué)會作為權(quán)威性國際機構(gòu)，其決策過程不會受到非科學(xué)的壓力。因為這是一個學(xué)術(shù)問題，科學(xué)家應(yīng)該不會犯這種錯誤。

中國科學(xué)院研究生院科技哲學(xué)副教授肖顯靜博士也持類似的觀點。他認為，由表決來通過這樣的定義及冥王星的歸屬認定，從形式上看好像是一個游戲，“但這樣的游戲并不是一個毫無規(guī)則的游戲，而是基于一定的科學(xué)認識基礎(chǔ)上的交流協(xié)商認同，具有一定的合理性?！?/p>

超越太陽系

在國家天文臺研究員李競看來，真正決定行星重新定義的，還是天文學(xué)自身的發(fā)展。

對于重新定義行星的重要性，即使在天文學(xué)界內(nèi)部，看法也不盡相同。北京天文館學(xué)術(shù)委員、中國科普研究所研究員李元對《財經(jīng)》記者強調(diào)：“我認為用不著小題大做，我們應(yīng)該平靜對待?！?/p>

“新的定義對科學(xué)研究的影響微不足道，就是這樣?！贝笮l(wèi)杰威特在接受《財經(jīng)》記者采訪時也表示：“整個過程只不過是‘茶杯里的風暴’而已，根本算不上是真正的科學(xué)問題?！?/p>

但是，眾多科學(xué)家還是高度評價重新定義行星的意義。美國航空航天局戈達德太陽飛行中心科學(xué)家艾米西蒙米勒（Amy S. Miller）接受《財經(jīng)》采訪時指出，即使從科學(xué)上而言，重新定義太陽系的行星也是非常重要的。在物理特性的基礎(chǔ)上做出的統(tǒng)一的定義，能夠使科學(xué)家更加容易地將這些天體歸類。

中國國家天文臺科技計劃處處長、研究員薛隨建也對艾米的觀點表示贊同，他指出：“將冥王星劃分到柯伊伯帶里，這就與木星和水星等天體作出了區(qū)分，這會激起科學(xué)家新的興趣?？蒲泄ぷ髡哒嬲信d趣的是整個太陽系天體如何演化而成，要將未知領(lǐng)域探測清楚。如果將柯伊伯帶里的這些天體歸入到大行星的范疇，那么科研工作者還有什么動力來研究這些天體呢？”

對重新定義行星的社會學(xué)意義，則獲得了普遍認同。韓國西江大學(xué)言論學(xué)院院長、韓國科學(xué)技術(shù)委員會委員金學(xué)銖在接受《財經(jīng)》記者采訪時表示，從小學(xué)時起，我們就知道太陽系有九大行星。我們一直認為，這是一個永遠正確的基礎(chǔ)知識。“然而，這個知識突然改變了，我們從小接受的教育和學(xué)校里的考試都要發(fā)生變化?！彼a充說。

中國教育部已經(jīng)正式表示，由于時間關(guān)系，今年秋季的學(xué)校教材仍然將沿用傳統(tǒng)的太陽系行星的說法，但進行修改只是一個時間問題。不過，中國科學(xué)院研究生院科技哲學(xué)副教授肖顯靜博士指出，在中國的科學(xué)教育中，絕對不應(yīng)該僅僅把這個結(jié)論告訴學(xué)生。如何通過這個過程重塑科學(xué)理念，或許才是最關(guān)鍵的。

幾乎沒有人否認，這次行星的定義，只是一個階段性的解決方案。實際上，我們對于行星的了解仍然是相當貧乏的。

今年3月，九年前升空的卡西尼（CASSINI）探測器在土星的衛(wèi)星恩克拉多斯（ENCELADUS）上，發(fā)現(xiàn)了有液態(tài)水存在的跡象。此前人們一直認為，在太陽系中除了地球，只有木星的衛(wèi)星歐羅巴（EUROPA）上可能存在液態(tài)水。7月下旬，卡西尼又在土星的另外一個衛(wèi)星提坦（TITAN）上發(fā)現(xiàn)了可能由液態(tài)的甲烷或者甲烷、乙烷混合組成的“湖泊”。這也是人類在地球之外首次發(fā)現(xiàn)液態(tài)湖泊，雖然其組成并非地球上常見的水。

隨著哈勃太空望遠鏡的運行，以及全球多處大型望遠鏡投入使用，人類對于行星的視野也已經(jīng)超越了太陽系。1995年，科學(xué)家首次在飛馬座發(fā)現(xiàn)了圍繞其他恒星運行的行星；到2006年8月，根據(jù)國際天文學(xué)聯(lián)合會太陽系外行星工作組的統(tǒng)計，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的行星“候選者”已經(jīng)超過了200個，盡管其中的大部分仍有待進一步確認。

目前，美國航空航天局已經(jīng)啟動了“陸地行星探測器”（TPF）計劃，歐洲空間局也啟動了“達爾文計劃”，希望搜尋太陽系外和地球大小接近的行星。計劃中探測器，都有望在未來10年到15年中升空。屆時，或許人類對于太陽系外行星的認識將獲得一個巨大的飛躍。