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行星的定義仍然是一個痛點——尤其是在冥王星一些天文學家不同意遙遠球體 2006 年的重新分類複述故事進進出出實際使用

<h1級"pgc-h-right-arrow data-track=1>一些天文學家不同意2006年對遙遠球體的重新分類</h1>

冥王星一直是第九大最受歡迎的行星。沒有人在乎它是太陽系的矮人,還有一顆衛星,屍體,隻有它的一半大小。沒有人注意到它有一條傾斜的,古怪的軌道。冥王星是一個怪胎,但它是我們的怪胎。

"孩子們認同它的渺小,"科學作家達瓦·索貝爾(Dava Sobel)在她2005年出版的《星球》(Planet)一書中寫道。"成年人與它的缺點有關,它作為一個偏僻的邊緣而存在。

2000年,當冥王星被排除在紐約市美國自然曆史博物館的行星展覽之外時,孩子們向博物館天文館館長尼爾·德·格拉斯·泰森(Neil de Grasse Tyson)發送了仇恨郵件。同樣, 15 年前,即 2006 年 8 月,國際天文學聯合會( IAU )創造了一個新的行星定義,将冥王星排除在外,引起了公衆的軒然。新的定義要求天體1)繞太陽運作,2)有足夠的品質變成球形(或接近),3)清除軌道上其他天體周圍的鄰域。符合前兩個标準但不符合第三個标準的物體,如冥王星,被稱為"矮行星"。

科學不是感官上的。它不在乎你喜歡什麼,也不在乎你在國小學到什麼助記詞。科學似乎赢了。科學家們對太陽系有了更多的了解,并相應地修改了他們的觀點。

"我相信這個決定是正确的,"2006年擔任IAU主席的法國CEA Saclay的天文學家Catherine Cesarsky說。随着海王星以外的天體越來越多被發現,太陽系中行星的數量很難改變。其目的根本不是貶低冥王星,而是将其提升為具有重大意義和興趣的新型太陽系天體的原型。"

很長一段時間以來,我一直同意這一點。自2006年大三以來,我一直在康奈爾大學《每日太陽報》(Daily Sun)上首次在報紙上發表關于冥王星的文章。我采訪了我的一些教授關于IAU的決定。其中一位,現在是加州大學洛杉矶分校行星科學家的Jean-Luc Margot稱其為"科學戰勝情感的勝利"。科學是認識到早期的想法可能是錯誤的,"他當時說。"冥王星終于到達了它應該到達的地方。

但另一位行星科學家吉姆·貝爾(Jim Bell)現在在坦佩的亞利桑那州立大學(Arizona State University)工作,他認為這一決定具有諷刺意味。他仍然這樣做。他說,行星必須清理軌道的想法特别令人讨厭。收集或排洩所有碎片的能力不僅取決于身體本身。

貝爾最近告訴我,所有具有有趣地質特征的東西都應該是一顆行星。"我是一個混混,而不是分裂者,"他說。"無論你在哪裡,重要的是你是什麼。

不是每個人都同意他的觀點。"十五年前,我們終于做對了,"加州理工學院的行星科學家邁克·布朗(Mike Brown)說,他用自己的Twitter賬戶@plutokiller,因為他的研究幫助冥王星從萬神殿星球上移除了冥王星。"冥王星一直都是錯的。

但自2006年以來,我們已經知道冥王星有大氣層,甚至可能有雲層。它有由水冰,冰凍的氮田,甲烷覆寫的山峰,沙丘和火山組成的山脈。"這是一個充滿活力,複雜的世界,不同于任何其他圍繞太陽運作的世界,"記者克裡斯托弗·克羅基特(Christopher Crockett)在2015年美國宇航局的新視野号宇宙飛船飛越冥王星時在《科學新聞》中寫道。

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美國宇航局新視野号任務的觀測表明,冥王星的人造衛星Planitia地區覆寫着翻轉的氮冰"細胞"(白色多邊形塊)。

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近距離觀察突出了與其中一些細胞接壤的崎岖水冰山。

新視野号任務表明,冥王星擁有迷人而活躍的地質,可與内太陽系中的任何岩石世界相媲美。IAU的定義不符合标準的觀點被行星科學家菲利普·梅茨格(Philip Metzger)不符合标準的想法所強化。

當它被提出時,"人們立即對這個愚蠢的定義做出了反應,"奧蘭多中佛羅裡達大學的梅茨格說。從那以後,他和他的同僚們一直在提煉他們的觀點:"為什麼我們有這種本能說這是愚蠢的?""

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梅茨格說,事實證明,"我們隻是學到了更多"的想法是不正确的。雖然官方版本是冥王星因為新資料的出現而被重新分類,但事實并非如此簡單。他說,教授叙事對科學和科學教育不利。

事實是,行星沒有單一的定義 - 我開始相信這是一件好事。

幾個世紀以來,"行星"這個詞一直是一個更具包容性的術語。當伽利略将望遠鏡轉向木星時,天空中任何較大的移動物體都被認為是行星 - 包括衛星。當天文學家在1800年代發現我們現在稱之為小行星的岩石物體時,它們也被稱為行星,至少在最初階段是這樣。

冥王星從一開始就被認為是一顆行星。1930年1月,堪薩斯州弗拉格斯塔夫洛厄爾天文台新招募的業餘天文學家克萊德·湯博(Clyde Tombaugh)在一張照片中發現了它,并沖向天文台的主任宣布:"我找到了你的X行星。"

這一發現并非偶然。1903年,美國天文學家珀西瓦爾·洛厄爾(Percival Lowell)假設,一顆隐藏的行星繞太陽公轉了45倍。洛厄爾一直在尋找他所謂的X行星,直到1916年去世。沒有他,搜尋仍在繼續。

這顆新發現的行星被認為是"像油漆一樣黑,幾乎和鐵一樣密集,密度是最重的表面岩石的兩倍,"科學快報,前身為科學新聞,在1930年報道。

進一步的研究表明,洛厄爾嚴重高估了冥王星的品質:它更像是地球品質的五分之一。當科學家意識到冥王星并不孤單時,事情變得更加奇怪。1992年,正如《科學新聞》所描述的那樣,在"冥王星和海王星軌道之外的深冰凍空間"中發現了一個直徑約為冥王星十分之一的物體。

從那時起,在被稱為柯伊伯帶的寒冷地區發現了2000多個冰天體,還有更多。了解冥王星的鄰居提出了新的問題:哪些特征可以将這些奇怪的新世界與更熟悉的世界聯系起來?是什麼讓它們與衆不同?随着如此多的新物體成為人們關注的焦點,人們越來越渴望正式定義"行星"。

2005年,布朗發現了第一個柯伊伯帶天體,它似乎比冥王星大。如果冥王星是第九顆行星,那麼綽号為Xena的新發現(為了紀念電視節目Xena:Warrior Princess)肯定會是第十顆。但是,如果Xena是太陽系形成的冰冷殘餘物,并且不配擁有"行星"的稱号,那麼冥王星也是如此。

關于如何對冥王星和希娜進行分類的緊張關系在2006年布拉格IAU會議上達到頂峰。在最後一天,即8月24日,經過激烈的辯論,就"行星"的新定義進行了投票。冥王星和希娜被引導。希娜被恰當地改名為阋神星,希臘的老女神。

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克萊德·湯博(Clyde Tombaugh)于1930年用自制望遠鏡發現了冥王星,當時他24歲。

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2006年在布拉格,國際天文學聯合會的成員投票通過了行星的新定義,将冥王星及其鄰居阋神星重新命名為矮行星。

教科書被修改,海報被重印,但許多行星科學家,特别是那些研究冥王星的科學家,從不費心去改變。"行星科學家在發表論文時不使用IAU的定義,"梅茨格說。"我們幾乎隻是忽略了它。

部分原因可能是臉頰或惡意。但梅茨格和他的同僚們認為,有充分的理由拒絕這一定義。梅茨格,貝爾和其他人 - 包括西南研究所的艾倫斯特恩,一位上司新視野号任務的行星科學家,并認為太陽系在發現柯伊伯帶之前包含數百顆"行星" - 最近發表了兩篇論文,一篇在2019年關于伊卡洛斯,另一篇即将發表。

在研究了數百篇可追溯到幾個世紀的科學論文、教科書和信件之後,研究人員已經證明,科學家和公衆使用"行星"一詞的方式随着時間的推移而發生了變化,但并不像大多數人認為的那樣。

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例如,谷神星是第一顆被發現的矮行星。谷神星位于火星和木星之間的小行星帶,在1801年被發現後也被認為是一顆行星。人們常說,谷神星在天文學家發現小行星帶中剩餘的天體後被降級。到1800年代末,随着數百顆小行星堆積如山,谷神星因其鄰居而被剝奪了行星頭銜。從這個意義上說,谷神星和冥王星遭受了同樣的命運。

但這不是一個真實的故事,梅茨格和他的同僚們發現。谷神星和其他小行星被認為是行星,有時被稱為"小行星",直到20世紀。1951年《科學新聞》的一篇文章稱,"已知有數千顆行星圍繞我們的太陽運作",盡管其中大多數是"小魚苗"。"這些"嬰兒行星"可以小到一個街區,也可以大到賓夕法尼亞州。

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矮行星谷神星在小行星帶中運作。它也被認為是一顆行星。美國宇航局的黎明任務于2015年通路了這顆矮行星

直到1960年代,當航天器對這些物體進行更好的觀測時,"小行星"這個詞才變得不那麼流行。雖然最大的小行星看起來仍然像一顆行星,但大多數小行星都是塊狀的,形狀不規則,表明其起源或地球實體學與更大,更圓的行星不同。根據Metzger的說法,小行星沒有"清除軌道"的事實與名稱的改變無關。

月球呢?直到1920年代,科學家才稱它們為"行星"或"小行星"。令人驚訝的是,非科學出版物,特别是使用天體位置進行占星術讀數的占星術月曆,堅持認為有限數量的行星在恒星的固定球體中移動是很簡單的。

梅茨格認為,當行星科學在1910年至1950年間經曆大蕭條時,包括衛星在内的行星的舊定義被遺忘了。由于已經發現了如此多的小行星,尋找新的小行星或改善它們的軌道是無聊的。望遠鏡不足以開始探索小行星的地質。太空科學的其餘部分更令人興奮,是以注意力集中在那裡。

但來自太空旅行的新資料将衛星帶回了行星圈。自1960年代以來,"行星"在科學文獻中重新出現,作為對衛星的描述,至少是大型圓形衛星。

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Metzger說,行星的定義,包括某些衛星,小行星和柯伊伯帶天體,是持久的,因為它是有用的。行星科學家的工作包括将火星(行星)與泰坦(衛星),哈皮亞季(可能出生在柯伊伯帶并很久以前被海王星捕獲的衛星)和冥王星(矮行星)等地方進行比較。他說,用一個詞來描述有趣的地球實體物體,包括生命受孕的條件,在科學上是有用的。當岩石世界變得足夠大,以至于它自身的重力使它成為球形時,就會有額外的複雜性,從山脈到大氣層,再到海洋和河流。

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冥王星和其他數百個物體的大小和興趣與冥王星相當,冥王星在太陽系冰箱的冰背上運作,被稱為柯伊伯帶

"我們并不是說我們對行星有一個完美的定義,所有科學家都應該采用我們的定義,"他補充說。這與IAU所犯的錯誤相同。"我們說這是應該辯論的事情。

對"行星"的更具包容性的定義也将給出一個更準确的太陽系概念。對八大行星的強調表明它們主導着太陽系,而事實上,較小的行星的數量遠遠超過這些行星的數量。主要行星甚至不會長時間停留在它們的軌道上。天然氣巨頭過去曾在該國漫遊。太陽系隻包括八顆靜止的行星,這個想法并沒有這種動态。

加州理工學院的布朗不同意。他說,重力将其他天體推入或推出是世界的一個重要特征。此外,這八顆行星顯然主宰着我們的太陽系,他說。"如果你第一次把我扔進太陽系,我會環顧四周,看看那裡有什麼,沒有人會說什麼,除了,'哇,有這八個 - 選擇你的話 - 以及許多其他小事情。"

行星的定義仍然是一個痛點——尤其是在冥王星一些天文學家不同意遙遠球體 2006 年的重新分類複述故事進進出出實際使用

卡戴珊一家的冥王星插圖 在這幅插圖中,冥王星從它最大的衛星Cajun升起。

以這種方式思考行星提出了關于太陽系如何自我組合的重大問題。

支援IAU定義的一個常見論點是,它控制了行星的數量。你能想象成百上千的行星嗎?普通人将如何跟蹤所有這些?我們将在午餐盒上列印什麼?我不是在取笑這個想法;作為一名從8歲起就癡迷于太空的天文學作家,我不希望人們遠離行星。

但梅茨格認為,隻教授八顆行星就可以将人類轉移到所有其他空間。"早在2000年代初,當天文學家在我們的太陽系中發現新的行星時,人們非常興奮,"他說。"所有的興奮都在2006年結束了。但這些對象仍然存在,并且仍然令人擔憂。他說,到目前為止,至少有150顆這樣的矮行星,大多數人對它一無所知。

我認為這是最有說服力的論點。為什麼我們需要限制行星的數量?在這方面,孩子們可以記住數百種恐龍或口袋妖怪的名字和特征。為什麼不鼓勵行星呢?為什麼不鼓勵學生重新發現和探索最吸引他們的太空物體呢?

我開始思考是什麼造就了一顆行星,可能隻是一個旁觀者的眼睛。我可能是個白癡,不是分界線。