冥王星的故事

文/趙之珩 繪畫/黑白吉喵

冥王星曾作為太陽系“第九大行星”,成為人類探索太陽系的目標之一。2006年1月20日,新視野號探測器升空。2015年7月14日,新視野號探測器抵達距離冥王星最近的位置。它利用相機對冥王星進行拍攝,每張照片大約要經(jīng)過4小時45分鐘才能傳回地球。人們從第一幅冥王星彩色照片上看到了冥王星大氣層中的“霧霾層”。跟地球上的霧霾不同,冥王星的霧霾層呈現(xiàn)出一片蔚藍。之所以如此,是因為冥王星上的微小顆?？赡苁腔疑蚣t色的,正是它們散射出了藍色的光線。這些顆粒被稱為索林斯顆粒,科學(xué)家猜測它們可能是由于太陽光照射引起的化學(xué)反應(yīng)所形成。因為冥王星離我們太遠了,所以人類對它的認識很少很少,甚至誤解了它幾十年。

發(fā)現(xiàn)冥王星

1782年赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星,1846年英、法、德三國共同發(fā)現(xiàn)了海王星。海王星被發(fā)現(xiàn)后,人們開始推測,在海王星軌道之外,很可能還存在著一顆“海外行星”。那時,涌現(xiàn)了很多“尋星人”,其中最為積極的是美國的一位天文學(xué)家——羅威爾。他本是一位富有的資本家,從小鐘情于仰望星空、探索宇宙。1894年,他不惜變賣家產(chǎn),斥巨資在美國亞利桑那州旗桿市以西的沙漠地帶建立了一座私家天文臺,并將其命名為“羅威爾天文臺”。他利用業(yè)余時間,不斷觀測、計算,最終從天王星和海王星的運行情況推測出那顆神秘的“海外行星”的大致位置。他熬過了無數(shù)個不眠之夜,苦苦尋找著,拍攝了3 000多張星空照片,卻始終未能發(fā)現(xiàn)這顆“海外行星”,甚至據(jù)說有兩次已經(jīng)拍到,只不過他沒有抓住機會。

1916年,羅威爾去世。1929年,一位熱愛天文觀測的農(nóng)村青年——湯博在時任羅威爾天文臺臺長斯里弗的邀請下,來到了旗桿市。從此以后,在寒冷的黑夜里,在微弱的燈光下,臺長通宵達旦,手把手地教湯博如何使用望遠鏡、怎樣進行拍攝。湯博很快就掌握了觀測的要領(lǐng)。從1929年4月初開始,湯博根據(jù)羅威爾的計算,把望遠鏡指向了雙子座的星區(qū)進行拍攝,每一張照片上大約有30萬顆星星,要從中找到一顆移動的行星,是非常困難的。這時,一種當(dāng)時最新的發(fā)明——閃視儀幫了大忙。因為行星會在恒星背景上移動,如果把兩張不同日期拍攝的同一星區(qū)照片放進閃視儀中,然后快速轉(zhuǎn)動儀器,就會看到,所有恒星都是靜止不動的,而行星卻會不停地“閃動”。為了找到這個閃動的星點,湯博夜晚觀測、拍攝,白天再通過閃視儀檢測照片。1930年2月18日,湯博在閃視儀里檢測到1月23日和29日拍到的照片中,有一顆15等星在閃動。經(jīng)過仔細測量,他發(fā)現(xiàn),這顆星在6天之內(nèi)移動了3.5毫米,每天移動70秒(角度單位),這個速度比海王星還要慢。啊!這就是“海外行星”呀!有了百分之百的把握。此時的湯博激動極了,他飛奔到臺長斯里弗的辦公室,聲音顫抖地說:“先生,我發(fā)現(xiàn)了您的那顆行星!”斯里弗聽了,立刻像彈簧一樣從椅子上跳了起來,飛快地跑進“閃視儀室”,在儀器里觀看了一會兒后,他跳起來說:“太好啦!太好啦!你立了大功!不過我們還要檢測一段時間,先不要發(fā)表,暫時保密!”從2月19日開始,他們對雙子座天區(qū)進行了連續(xù)拍攝和檢測,發(fā)現(xiàn)這顆行星在穩(wěn)穩(wěn)地、慢慢地運行著,與那些小行星、彗星體有著顯著的區(qū)別。在有了十足的把握后,他們在3月13 日向全世界發(fā)布了這個好消息, 因為這一天是發(fā)現(xiàn)天王星149 周年的日子,同時也是羅威爾誕辰75 周年紀念日。

為冥王星命名

消息發(fā)布后,天文臺開始面向全世界征集這顆新行星的名字。一封封信件像雪片一樣從世界各地飛向羅威爾天文臺。臺長動員全臺的員工為這些信件拆封,大家忙得不亦樂乎,而五花八門的名稱也搞得大家眼花繚亂。有人主張用神王宙斯來命名這顆新行星,有人主張用為人類盜火的普羅米修斯來命名,有人主張用大英雄赫拉克勒斯的名字來命名,還有人認為應(yīng)該用羅威爾來命名……可惜的是,這些名字沒有一個得到大家一致的認可。

1930年3月14日,牛津大學(xué)圖書館的馬丹先生在早晨8點鐘和往常一樣坐在餐桌前吃早餐,他的外甥女——11歲的小姑娘凡內(nèi)提亞就坐在他的旁邊。馬丹先生有一個習(xí)慣,他總是—邊吃飯一邊看報。他看到《泰晤士報》和《每日郵報》上登著同一個消息:“海外行星”找到了,現(xiàn)面向全世界征集名字。馬丹先生很興奮,不由得念出了聲。沒想到,一旁的凡內(nèi)提亞脫口而出:“可以叫它冥王星嘛!”凡內(nèi)提亞從小就熱愛天文,并且熟讀《古希臘羅馬神話》,當(dāng)她聽到發(fā)現(xiàn)新行星的消息時,想到這顆行星距離太陽最遠,得到的陽光最少,那里一定像冥王統(tǒng)治的地獄一般陰暗寒冷,于是產(chǎn)生靈感,說出了那個最終被世人接納的名字——冥王星。

馬丹先生將這個清晨發(fā)生的事寫成一封信,投進了天文學(xué)教授特納先生家的郵箱里。直到3月15日下午特納先生才回到家里看到了這封信。特納先生看完信件,不敢怠慢,立即跑向電報局,向大洋彼岸的羅威爾天文臺臺長斯里弗發(fā)了一封簡短的電報:給新行星命名,請考慮“冥王星”這個名稱,這是11歲的小姑娘凡內(nèi)提亞的提議。發(fā)完電報他還不放心,又寄出了同樣內(nèi)容的一封信。

電波飛快,消息立即傳到了美國?？墒撬估锔マk公桌上的信件早已堆積如山。一直到了3月19日,特納先生的信件和電報才被看到。斯里弗在驚喜之余立刻給特納教授回了一封電報:非常感謝您的來信,冥王星、冥王星,這正是我夢寐以求的好名字。

1930年5月1日,羅威爾天文臺公布了一則啟事:我們收到過許多建議,而“冥王星”這個名字最為相宜,這個名稱是由英國牛津11歲的小姑娘凡內(nèi)提亞提出來的。

降級之故

1930年,冥王星被發(fā)現(xiàn)后,被列為太陽系的第九大行星。2006年8月24日,國際天文學(xué)聯(lián)合會通過了關(guān)于“太陽系行星定義”,而冥王星因不符合這一“定義”而被降級為“矮行星”,不再屬于行星之列。這個決定一公布,許多人不禁追問“為什么”,還有很多人開始為冥王星鳴不平,似乎“降級”這件事使發(fā)現(xiàn)者湯博和命名者凡內(nèi)提亞的功勞也跟著“縮小”了。

可是,從科學(xué)的角度來說,冥王星的“降級”是不可動搖的,也是天文學(xué)發(fā)展進步的必然結(jié)果。如果冥王星錯后76年才被發(fā)現(xiàn),它就不會被列入行星一類了。

第一，它的個頭兒和體重越來越小。

在1930年,剛剛發(fā)現(xiàn)它的時候,根據(jù)它的光度推算,其直徑約為6 400千米,質(zhì)量則是地球的80%?？墒堑搅?950年,通過直接測量,它的直徑“縮小”到了5 000千米,質(zhì)量只有地球的11%了。1978年,經(jīng)過再次測量,它的直徑只有2 700千米,質(zhì)量還不足地球的四百分之一。到了20世紀90年代,通過哈勃望遠鏡的觀測,冥王星的直徑僅有2 250千米。當(dāng)然,這不是說冥王星本身在急劇地“收縮”,而是隨著望遠鏡越來越大,特別是太空望遠鏡的出現(xiàn),測量技術(shù)越來越高,所得的數(shù)據(jù)也就越來越精準了。通過精準的數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)它跟其他行星的“差距”其實很大,于是便產(chǎn)生了把它歸入矮行星的動議。

◎地球、月球、冥王星體積對比

第二，冥王星的結(jié)構(gòu)與其他行星有明顯的區(qū)別。

太陽系其他八顆行星根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)分成了兩大類:一類是“類地行星”,包括水星、金星、地球和火星。它們都有堅硬的巖石硬殼,下面是熾熱的巖漿,中心有一個鐵質(zhì)的核心。另一類是“類木行星”,包括木星、土星、天王星、海王星。它們都是巨大的氣態(tài)行星,沒有堅硬的外殼。而冥王星呢?它既不像類地行星,也不像類木行星,它主要是由冰雪構(gòu)成,更像一些彗星或是小行星,因此它被歸為“另類”。

第三，冥王星處在柯伊伯帶之內(nèi)。

1950年,美國天文學(xué)家柯伊伯提出:從海王星的軌道開始,直到100天文單位處,有一個存在大量小天體的群帶,這里有成千上萬顆彗星、小行星。后來人們就將這里稱為“柯伊伯帶”。各國天文臺把望遠鏡指向這里進行觀測,從1992年起發(fā)現(xiàn)了800多顆柯伊伯帶天體,大多數(shù)都比冥王星小,它們在冥王星的軌道附近與其結(jié)伴同行。2002年6月,美國加州理工大學(xué)的邁克爾·布朗宣布,他們發(fā)現(xiàn)侉瓦爾的直徑有1 250千米,而冥王星的直徑是2 250千米。2003年11月14日,帕洛瑪天文臺1.2米望遠鏡觀測到了塞德娜,直徑有1 600千米。2005年,天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了一顆遙遠的星體——鬩神星,估算其直徑有2 600千米,體積超過了冥王星(2015年,NASA發(fā)現(xiàn)鬩神星的直徑約為2 326千米,比冥王星要小)。有人提出應(yīng)當(dāng)把它叫作“第十大行星”,可是大多數(shù)天文學(xué)家認為這并不合適,因為在柯伊伯帶里還有更多這樣的天體等待著被發(fā)現(xiàn),而它們都不像行星。可以說,鬩神星的出現(xiàn)構(gòu)成了對冥王星最大的挑戰(zhàn)。

◎帕洛瑪天文

2006年,國際天文學(xué)聯(lián)合會召開會議,讓全世界的天文學(xué)家在一起討論,最終通過了三條“行星定義”:1.行星必須是圍繞太陽公轉(zhuǎn)的天體;2.行星要有足夠大的引力,使自身的形狀為圓球形;3.行星要有足夠大的引力,能夠把軌道附近的天體吸引過來,即將軌道清理干凈,從而擁有自己的“專屬軌道”。冥王星符合前兩條,卻不符合第三條,在它的身旁,有許多小天體跟它結(jié)伴而行,它沒有自己專屬的軌道。國際天文學(xué)聯(lián)合會因此把它安置進了一個新的家族——“矮行星”。還把小行星帶里最大的谷神星拉到這里與它做伴。現(xiàn)在這個家族已有5位成員,它們分別是:谷神星、冥王星、鬩神星、妊神星和鳥神星。雖然,現(xiàn)在這個家族略顯冷清,但相信未來一定會有更多的矮行星被發(fā)現(xiàn),使這個家族興旺起來!

◎2006國際天文學(xué)聯(lián)合會代表大會會議現(xiàn)場