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太阳系边疆的烽火

2015-05-30北辰

百科探秘·航空航天 2015年7期
关键词:大行星柯伊伯海王星

北辰

1930年1月的一天,洛韦尔天文台,汤博正在验看一些图片,黑色的图片上密密麻麻都是亮点,这就是望远镜拍摄出来的天文底片。汤博的努力没有白费,通过比较几张图片,他发现了一个移动的亮点——冥王星。当时人们认为冥王星的质量很大,所以它也迅速地获得了第九大行星的宝座。

冥王星距太阳有45天文单位(天文学把地球到太阳的平均距离称为1天文单位,1天文单位约等于1.496亿千米),实在太远了!那是一个阴冷、黑暗充满未知的神秘世界,被人们称作是地狱,也就是中国传说中的冥界,冥王星这个名字已经表明了它所处的位置。

1978年7月,另一个人也在研究天文底片,他是美国海军天文台的克星里斯蒂,他当然不是试图发现什么新的大行星,他对冥王星的照片感到奇怪,他发现冥王星上似乎起了个疙瘩,他不知道这是怎么回事,于是他把1970年以来所有的冥王星照片统统找出来研究,最后得出结论,这个隆起物是冥王星的卫星,也就是“冥卫一”。既然它也在地狱里,那么它的名字当然也有特色,它被命名为“卡戎”。在希腊神话中,卡戎是一位摆渡的艄公,如果谁死了,他就会把死者的尸体送过冥河,进入冥界。

卡戎的出现,让人们知道原来冥王星并不孤独,它还有一颗卫星,但这颗卫星实在有些奇怪,冥王星直径2 274千米,而冥卫一直径1 212千米,它们之间体积、质量相差较小,远不如其他行星和其他卫星那样相差大,于是,它们被看作太阳系中的孪生兄弟,有的天文学家常把它们叫作“双行星”。

双行星是奇特的,这里还有更奇特的地方,卡戎环绕冥王星运行的周期是6.386 7天,它的自转周期也是6.386 7天,更奇怪的是,冥王星的自转周期也是6.386 7天。这就造成一种奇怪的景象:站在冥王星上的人,看冥卫一不会有任何移动,就像跳贴面舞,永远以一面冲着对方。

这种太阳系独一无二的主仆关系表明,守卫在太阳系边疆的冥王星充满了叛逆的个性。它在多个方面都跟我们固有的大行星理论发生冲突。虽然如此,当时也没有影响冥王星大行星的地位,它依然还坐在太阳系的第九把交椅上,让它的地位受到威胁的是柯伊伯带天体的出现。

柯伊伯的预言

荷兰裔美籍天文学家柯伊伯没有汤博那么幸运,他没有能够发现大行星,但是,似乎是上天要给他一些补偿,他发现了一颗天王星的卫星和一颗海王星的卫星,他对太阳系的研究并不仅仅如此,他还在思考太阳系的起源问题,这个太阳系起源理论谈到了柯伊伯带。

1951年,柯伊伯提出太阳系的边缘、海王星外侧,有些小天体,它们是太阳系形成之后留下的残骸,它们合在一起环绕着太阳运行,呈现出圆环的结构,就像是太阳的呼啦圈,这就是柯伊伯带。

当时没有人重视他的这个预言,但1992年,他的预言被证实,这年,第一个柯伊伯带天体出现在天文学家的望远镜里,这个天体在距离太阳44天文单位的地方,直径大概有200千米,被编号为1992QB1。似乎是打开了一个窗口,紧接着,一个又一个的柯伊伯带天体出现了,2000年底,直径900千米的伐楼拿出现了。2001年,跟卡戎旗鼓相当的2001KX76出现了,到现在,被发现的柯伊伯带天体超过了1 000个。

这些柯伊伯带天体有个共性,都由含冰物质组成,用望远镜看,它们仅仅呈现出一个暗淡的红点,多方面都跟冥王星十分相似。如此看来,冥王星也只不过是个普通的柯伊伯带天体,柯伊伯带含有在海王星轨道外围绕太阳运行的1 000多个已知天体,其中大多数都比冥王星小。同时因为表面冰层的反光率很高,冥王星才轻易地被发现。

柯伊伯带的发现,证实了柯伊伯当年的预言,这让冥王星第九大行星的地位动摇了,它坐在那里显得名不正、言不顺。但它依然坐在那儿,没有受到太大的影响,最终影响它命运的是两位女神。

两位“女神”与“冥王”的战斗

2003年11月14日,美国天文学家布朗用望远镜发现了一颗新天体,这个新天体在太阳系的边缘,沿着一条高椭圆的轨道环绕太阳运行,绕太阳一圈需要10 500年的时间,它比冥王星到太阳的距离还远30亿千米,从地球坐航天飞机要花40年时间才能到达。那里接收到的太阳光少得可怜,放在太阳上的一根大头针就可以遮住照到它身上的全部光芒。它的表面是太阳系最寒冷的地方,这使给它起名字的科学家想到了地球上寒冷的北极,想到了那里的因纽特人,在因纽特人的神话传说中创造生命的女神叫塞德娜,于是,塞德娜就成了这颗新天体的名字。

一个是创造生命的“女神”,一个是掌管死亡的“冥王”,这种对立关系注定塞德娜和冥王星间要进行一场战斗。赛德娜直径在1 288千米至1 771千米间,大小约为冥王星的四分之三。这让人们想起一直在寻找的太阳系第十大行星。如果冥王星能坐在第九把交椅上,毫无疑问,赛德娜应该坐上第十把交椅。

赛德娜不甘心在这寒冷的太阳系边疆无条件地接受“冥王”的统治,但它的挑战并没有最后的结果。这个时候,另一位更加强大的“女神”出场了,它来帮助赛德娜反抗“冥王”的统治。

2005年7月,美国天文学家布朗宣布,他发现了一个冥王星以外的天体,距太阳160亿千米,这立刻引起人们的高度关注——这家伙的直径比冥王星还大,达到了2 500千米,人们叫它“齐娜”,这是神话中一个好战的“女神”,齐娜自然不会甘当“冥王”的子民,它也试图得到第十大行星的宝座。

冥王星的椭圆轨道和双行星特征及柯伊伯带的出现只是引起人们的怀疑,并没使它的地位受影响,但生命“女神”赛德娜和好战“女神”齐娜的出现,却让冥王星受到了前所未有的挑战,它的地位已经岌岌可危。太阳系边疆的烽火已经点燃,而且越烧越旺,它所带来的必然是一场革命的风暴。

太阳系边疆的革命

2006年8月,国际天文联合会2 400多名天文学家聚集捷克首都布拉格,他们必须要制定一种法律,来平息太阳系边疆的烽火。

按照国际天文联合会最初的议案,有关太阳系边疆法律的制定涉及的范围很广,他们准备把卡戎、齐娜,还有太阳系内部小行星带的谷神星拿出来一起讨论,于是,太阳系边疆的烽火开始伸延到太阳系的内部。而且还多了三个“候选人”,太阳系的大行星有可能增加到12颗。遗憾的是,这个名单中并没有赛德娜,相反,冥王星的卫星卡戎却要升格为大行星。

但是这提案遭到了另一派天文学家的反对,太阳系边疆的烽火也烧到了地球上,所有的天文学家都参与了这场争论,因为这不仅仅是两位“女神”挑战“冥王”地位的问题,其实是一次为太阳系建立宪法的大会,力求尽可能地完善制度,不再出现法律的漏洞。经过几天的讨论,大会为大行星这个概念建立了一条重要的规则,那就是“大行星需要扫清自己轨道周围的障碍物”。

谷神星没有做到这一点,在它的周围还有很多的小行星,它从属于小行星带。至于这次被革命的主角——冥王星,也不符合这条规定。冥王星不能扫清自己轨道上的障碍物,这方面有两个特征:一般行星的卫星都比较小,可以围绕着行星运行,但是冥王星就不一样了,它的卫星卡戎个头实在太大了,与其说是卡戎围绕着冥王星转,还不如说是它们一起围绕着共同的引力中心转,这让冥王星环绕太阳的运行显得有些拖泥带水,不够利落。另外,其他八大行星的轨道基本是正圆形,但冥王星的轨道却是长长的椭圆形,它有时甚至会越过海王星的轨道,这时候,它就比海王星距离太阳还近,这种越轨行为也表明,它没能够清除自己轨道上的障碍物。

2006年8月24日,国际天文联合会正式向外界宣布,废除冥王星大行星的称号。按照会议的精神,它们给冥王星重新安排了一个应该拥有的地位,那就是“外海王星天体”,也就是我们通常认识的柯伊伯带天体,并将冥王星作为该类天体的“典型”代表。

太阳系边疆的革命终于有了最后的结果,赛德娜和齐娜两位“女神”都没能够登上第十大行星的宝座,它们跟冥王星较量的最后结果是把冥王星拉下了第九大行星的宝座,从此,它们开始平起平坐,一起被称为“外海王星天体”,也可以被称为“矮行星”。

太阳系边疆的革命其实是太阳系一次完善的法制建设,九大行星的时代已经结束了,八大行星的时代刚刚开始,如果在柯伊伯带又发现了比冥王星更大的天体,那么它立刻就会拥有自己的头衔——“外海王星天体。”再也不用烽火连天地争斗了。但如果这颗行星的质量足够大,远远地超过冥王星,达到我们地球的标准,那又该怎么办呢?

知识链接

太阳系

太阳系是以太阳为中心,和所有受到太阳引力约束的天体的集合体。太阳系是银河系的一部分。银河系是一个棒旋星系,直径约十万光年,包括两千多亿颗恒星。太阳是银河系较典型的恒星,离星系中心大约2.5~2.8万光年。

太阳系的主要成员——八大行星,特指太阳系的八个行星,按照离太阳的距离从近到远,它们依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。这八大行星都位于差不多同一平面的近圆轨道上运行,朝同一方向绕太阳公转。除金星以外,其他行星的自转方向和公转方向相同。

轨道环绕太阳的天体被分为三类:行星、矮行星和太阳系小天体。这其中包括八大行星及至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的太阳系小天体。

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