第十大行星的意思是什么

文 / admin
2024-09-14 评论 ()

29 日,美国加州理工学院的科学家宣称,他们发现了太阳系内的第十大行星,其大小约为冥王星的 5 倍。

此行星与太阳的距离为冥王星的 3 倍,被命名为 2003UB313。2004 年初,美国科学家曾在距离地球 129 亿公里之处,找到一颗红色小行星,并将其命名为“塞德娜”。当时,它曾被视作太阳系的第十大行星。然而,众多天文学家对此提出质疑,经过反复鉴定,最终认定其不具备相应资格。当下,普遍认为太阳系有九大行星,分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。也有科学家指出,就连冥王星是否能算作行星,都存在一定争议。(永青)2003 年 10 月,加州理工学院麦克·布朗教授带领的团队观测到了一颗位于太阳系外围柯伊伯带的天体。

2005 年 1 月,经过再次分析,布朗判断该天体的体积大于冥王星。布朗原本打算在精确计算出其尺寸和轨道后,再将发现“第十大行星”的消息公之于众。但 2005 年 7 月 28 日,另一个西班牙天文学家小组宣布在柯伊伯带发现了高亮度的星体,同时布朗的小组发现保存研究资料的网站遭黑客入侵。迫于无奈,布朗只得在 7 月 29 日仓促发布消息。他在电话中向新闻界宣告:“拿起你们的笔,从今天开始改写教科书。”至此,全世界才认识了这颗暂时被命名为 2003-UB313 的新星——它与太阳的最远距离是冥王星的 3 倍,色泽灰暗,表面寒冷,轨道呈椭圆形,个头比冥王星还大。天文学家是通过 2003-UB313 的亮度,也就是其反射太阳光的多少,来判断其尺寸的。天体的反射率不仅与体积有关,还受星球的表面材质影响。因此在确定其真实材质之前,科学家依据不同的反射率对该天体的大小进行了推算,结论是,它必定比冥王星大。从地球上观测,这颗新星是柯伊伯带中亮度排名第三的星体。倘若按照 100%反射光线计算,它的直径也有 2210 公里。若反射率为 90%,直径就达 2330 公里,与直径约为 2400 公里的冥王星相当。要是反射率为 60%,直径则为 2860 公里。若反射率与冥卫一类似(38%),直径就为 3550 公里,是冥王星大小的 5 倍。此外,2003-UB313 的椭圆轨道也比冥王星更“扁”:其公转周期长达 560 年,远日点距太阳 97 天文单位(1 天文单位约为 5 亿公里,相当于太阳到地球的距离);近日点却仅有 38 天文单位。轨道平面与地球等行星轨道平面的夹角达到近 45 度之大(冥王星与地球等八大行星的夹角为 17 度)。科学家猜测,可能是它多次靠近海王星,运行轨道受到影响,从而变成了明显的椭圆形。布朗表示,正是由于这些特性,才致使 2003-UB313 直至今日才被发现。与冥王星相同,2003-UB313 也位于遥远的柯伊伯带(KuiperBelt)。

1951 年,天文学家柯伊伯提出,在太阳系外围可能存在一大群小天体围绕太阳运行。

1992 年,天文学家在海王星以外发现了一个直径约 200 公里的暗淡天体,编号为 1992-QB1,为柯伊伯的上述观点提供了直接证据,“柯伊伯带”从此不再只是假设,它位于海王星轨道以外,拥有数万个甚至可能更多的天体,由冰和岩石组成。科学家相信,这些天体是早期太阳系中物质凝聚成各大行星过程中剩余的残渣。人们曾经认为,柯伊伯带只有小行星和彗星出没,然而被发现的大型柯伊伯带天体(KBO)越来越多,体积的纪录也迅速被刷新。而布朗等人组成的研究小组就曾发现比冥卫一更大的“夸欧尔”(Quaoar),以及尺寸更大、曾被疑为第十行星的“塞德娜”(Sedna)。如今他们终于发现了体积超过冥王星,可能成为太阳系第十大行星的 2003-UB31改写教科书 对于 2003-UB313 的行星身份,布朗信心满满,他说:“我们有百分之百的把握确认,它是太阳系外围发现的第一个比冥王星大的天体。倘若冥王星能被接纳为一颗行星,那么 2003-UB313 更具资格。”而反对的声音也同时出现,有天文学家称,倘若 2003-UB313 算行星的话,那么其他与其大小相近的天体都应被称作行星,依据该逻辑,2003-UB313 要排在一系列先前发现的“行星”——包括“塞德娜”之后,而不能称为“第 10 大行星”。美国卡耐基学院行星组成理论家阿兰·波斯称,2003-UB313 的发现是天文界的一大盛事,但他同样认为不应将其称为一颗行星。波斯称,海王星轨道之外的天体,包括冥王星都应被称为“柯伊伯带行星”。波斯向记者表示:“将它们称作行星的话,对于太阳系中的其他大家伙来说,显然太不公平了。”反对者还提出,2003-UB313 轨道平面与即黄道面相交成 45 度角,其轨道为椭圆形,不符合太阳系共面性和近圆性的普遍规律。而且,布朗等人依据亮度估测大小,再根据大小估算质量。但真正要确定一个天体,必须要有精确的质量,才能算准轨道。对于新星的身份,资助布朗研究的美国宇航局也在其网站上称“第十颗行星被发现”。但宇航局的官员表示,决定 2003-UB313 是否为太阳系“第十大行星”并非美国宇航局的工作,这应是国际天文联盟的职责。那么,“太阳系有九大行星”的说法是否真的会被重写 全世界教科书上的内容是否需要更改 至少,我们必须对太阳系结构以及行星的概念进行重新探究。再见“塞德娜”实际上,布朗和他领导的小组已不是首次给天文界出难题了。

2003 年底,他的小组在距地球 129 亿公里外,找到一颗红色小行星 2003-VB1最初,布朗也曾一度提出它是太阳系的第十大行星,并依照因纽特神话传说中海洋女神的名字,将其命名为“塞德娜”。不过当确定其体积小于冥王星时,“塞德娜”加入太阳系行星家族的希望随之破灭。“塞德娜”的主要成分是冰和岩石,其体积大小约为冥王星的四分之三。“塞德娜”也创下了整个太阳系的最冷纪录:估计其温度为零下 240℃,与 2003-UB313 不相上下。它以一个较大的椭圆形轨道围绕太阳运行,距离太阳最远的距离超过 135 亿公里。有天文学家认为,“塞德娜”很可能是冥王星的同类,属于起始于海王星外、终结于冥王星外的冰石碎块集中的柯伊伯带。柯伊伯带被认为是在太阳系诞生时遗留下来的,从 1992 年以来人类已经发现了大约 800 个柯伊伯带天体,其中有些天体的可预测轨道能够将它们带到距太阳 1500 亿公里处,这远远超过了“塞德娜”的轨道。由于其体积小于冥王星,“塞德娜”最终被正式归类为“小行星”。在 2003-UB313 被发现之前,“塞德娜”一直是自 1930 年发现冥王星之后所发现的围绕太阳运行的最大天体,比 2002 年发现的“夸瓦尔”(Quaoar)小行星还要大一些。布朗称:“我们认为这只是太阳系最原始的天体之一。”他表示因为行星应当比同一区域内的其他天体体积更大,所以无法将“塞德娜”归为行星一类,不过他坚信会在“塞德娜”附近发现更大的天体。果然,比冥王星更大的柯伊伯带天体 2003-UB313 的发现印证了他的预测。在因纽特人传说中,“塞德娜”是创造北极海洋生物的造物女神,生活在海底冰窟之中,这与 2003-VB12 寒冷的表面十分契合。布朗说,他也已为 2003-UB313 拟定好了名字,正等待国际天文学联合会批准,但是拒绝向公众透露。按照国际惯例,如果 2003-UB313 真能算作“第十大行星”的话,它将被赋予西方神话中诸神之一的名字。外界猜测,古希腊神话中冥王的妻子珀尔塞福涅的名字应当是首选,珀尔塞福涅一年只有六个月陪伴冥王,另外半年留在人间;而 2003-UB313 在一个公转周期内只有一半时间在冥王星附近,另一半时间较远。“废物”冥王星之争当太阳系第十大行星难以确定之时,冥王星占据“第九大行星”的宝座也一直饱受诟病,甚至曾一度传出令大众难以接受的传言——天文界准备“废除”冥王星作为太阳系九大行星之一的地位。

20 世纪初,在美国天文学家洛韦尔、汤姆勃等人的长期观测下,人们终于在 1930 年 1 月 21 日找到了冥王星。冥王星的直径、质量在行星中是最小的,密度为每立方厘米 8~12 克,反射率为 50%~60%,这与太阳系外部行星的几颗大卫星颇为相似。自 75 年前冥王星作为第 9 大行星被发现以来,天文学界就一直存在着一个规模相当大的群体,拒绝承认冥王星的“第九大行星”身份。与其他行星相比,冥王星更小,运行轨迹呈椭圆而非圆形,其轨道平面的角度也比其他行星偏离了 17 度。因此,有天文学家认为,冥王星是天文观测史上的一个意外事件,不应将其称为行星。国际天文联盟行星系统科学部主管威廉姆斯指出:“当年确定冥王星的行星地位,是因为据测算其直径接近 15000 公里,比地球还大 12%,倘若按照这一数据考量,它是太阳系的第五大行星,而非第九大行星。”1997 年,冥王星的发现者汤姆勃去世后,一些天文学家提议国际天文联盟“降低”冥王星地位的呼声此起彼伏。

1999 年,冥王星将被剥夺行星地位的流言更是广泛传播。此消息一出,引发了天文爱好者的强烈反对,他们纷纷发表檄文,表示不赞同这一说法。威廉姆斯说:“冥王星是否为一颗真正的行星这一细节问题原本并非问题,只有我们规范了行星的定义,才能确定它的地位。但是,从历史和文化的角度而言,大家还是希望冥王星仍然是太阳系行星大家庭中的一员。”8 个与 23 个的选择不论是冥王星是否该“降级”,还是“塞德娜”和 2003-UB313 的身份争议,全球天文界争论的焦点都围绕着“行星”的定义。国际天文联盟负责为地球之外的所有天体命名,但对于行星的定义,该组织一直未有定论。天文联盟成员表示,该协会可能在短期内拿出一份提议,平息关于行星定义的争论,然而,协会内部目前也存在分歧。乐观的看法是,一个统一的定义会很快达成,但大多数科学家认为,这远没有想象的简单。在行星的基本定义上,科学家们大致认同这样的说法:直接围绕恒星运行的天体,由于自身重力作用具有球状外形,但也不能大到足以使其内部发生核子融合。但实际上,最终的定义会比这复杂得多,有的天文学家倾向于将太阳系外围较小的天体称为“矮行星”,而另一些人则愿意将它们叫做“小行星”,或者“柯伊伯带行星”,还有一些人则根本不想用到行星这个词。倘若 2003-UB313 被定义为一颗行星,那么在其之前被发现的柯伊伯带的其他星体也必须被认定为行星。如此一来,按照排序,它就不是太阳系第十大行星,而是更靠后的位置。国际天文联盟小行星中心的主管布赖恩·马斯登认为,简单的定义在理论上可行,如果被采用,太阳系将拥有至少 23 颗行星。但在实际操作中,他还是倾向于冥王星发现之前的八大行星说法,只有当发现比火星或地球更大的太阳系天体时才称其为行星。加利福尼亚州伯克利大学的吉博·巴斯利教授曾提出过一个按照较小的直径下限来定义行星的简单定义,他认为,所有围绕太阳旋转,且直径大于 700 公里的物体都是行星。因为只有在 700 公里以上的物体才能通过重力将自身发展成一个球体。而小于这一数字的物体,如小行星和彗星,都是如马铃薯形状的不规则物体。但即使按照巴斯利的这一定义,就我们目前发现的天体而言,太阳系还是会有超过 12 个行星存在,原本失去机会的“塞德娜”也将入围。“让文化意义胜出”面对天文学界的众说纷纭,发现新天体 2003-UB313 的布朗则试图将“行星”的定义引向文化上的广义所指,而非一个科技词汇。布朗认为,冥王星在当今文化中的作用难以替代。对于普通大众,冥王星早已被视为行星,从小学课本到纪念邮票甚至到占星术,冥王星已被公众理所当然地接受。布朗承认,一些科学家为了保住冥王星的行星地位,绞尽脑汁地编造出各种理由,但没有一个能站得住脚。但他说:“当人们正期待着迎接第十大行星时,天文学家突然宣布,太阳系有 23 颗行星。可能人们也难以接受。”在研究小组的网站上,布朗说:“我们宣布新发现的比冥王星更大的天体,确实是颗行星。我不会去争论它在科学理论上是否是行星,因为目前还没有适合太阳系和我们文化的科学定义,所以我决定让文化意义胜出。”不过更多的人仍在等待国际天文联盟的裁定。最后的定论可能至少还要等上一年,下一次的全体大会将于 2006 年 8 月在葡萄牙举行。可以预见的是,届时关于行星的定义、冥王星的地位等一系列长期困扰天文学界的难题将再次浮现,成为各方争论的焦点。关于行星的定义可能将在该协会的全体大会上通过投票决定。但即便到那时,这一问题也不可能得到彻底解决。不过,大多数天文学家都认同国际天文联盟所做的努力。国际天文联盟小行星中心的主管马斯登认为,2003-UB313 的发现“提供了解决行星之争的最佳机会”,人们会更深入地了解我们所处的星系,而对于天体的定义,或许科学、文化和历史最终会找到一个折衷方案。类地行星在太阳系小行星带的内侧,是四颗类地行星——水星、金星、地球和火星。它们由固态的岩石和金属构成,体积较小,密度较高,自转较慢,表面呈固态,没有光环,卫星较少。水星最靠近太阳,也是永久的受害者,无法产生保护性的大气层。因频繁受到来自宇宙的撞击,其表面日益崎岖不平。由于缺乏绝缘物质,水星温差极大,向阳面炽热,背阳面寒冷。金星金星的活火山具有补偿大气层的作用,然而在高温下,水分蒸发殆尽。没有水,金星就无法实现使碳回归地壳的循环。二氧化碳浓度持续上升,导致了难以抑制的温室效应。金星的温度高到足以将铁熔化,无法孕育任何生物。地球距离太阳的距离适中,既能够使水以液态存在,又能接受太阳温暖的照射,因此具备生命存活所必需的平衡状态。火山运动重塑了大气层,而水循环又使二氧化碳浓度得到控制。生物在消耗二氧化碳的同时也产生臭氧层来过滤太阳辐射。火星试图演变成一个包容生命的好客之地。最初取得了部分成功,表面有了海洋与河流,不幸的是由于质量太小,没有足够的引力固定大气层。类木行星火星之外是四颗气浪翻涌的行星——木星、土星、天王星和海王星。它们最显著的共同之处就是体积都非常大。这几个星球的基本元素为氢和氦,是太阳系中天气最恶劣的星球。木星体积相当于 1400 个地球,质量超过太阳系其他 8 大行星质量的总和。木星有浓厚的大气,而且层层压缩,中心部位的气体已被压缩呈液态,其质量为地球的 20 多倍。土星尽管土星是太阳系中第二大行星,重量却是最轻的。它几乎完全由氢气构成。土星表面看似平静,实际上在大气层上部氢雾笼罩下的阵风以惊人的速度运动着。土星上的风力可达每小时

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