7月24日,冥王星冲日。冲日前后,冥王星最接近地球、视直径最大、亮度最高,为人类了解这颗矮行星提供了良好契机。
冥王星冲日是指冥王星于绕日公转过程中运行到与地球、太阳大致成一直线,而地球恰好位于太阳和冥王星之间的一种天文现象。本次冲日时,冥王星的亮度约为14.4等,有经验的天文爱好者可以借助大口径天文望远镜,有望一睹“冥王”风采。
冥王星公转周期长达248年,其在1989年过近日点前后,比海王星距离太阳还近。之后,它便开始向远日点运动,以至于每年冲日时,冥王星距离地球都更远一些,亮度自然也逐年下降。在科学家们看来,冥王星一直戴着神秘的面纱,直到18年前冥王星才被“九大行星”除名,被降级为矮行星。在“九大行星”时代,冥王星是距离太阳最远、质量最小的行星。目前只有美国的“新视野”号探测器于2015年飞掠冥王星时做了一些探测,发现冥王星上有山脉、冰原、深谷和沙丘等。
冥王星被发现于1930年2月18日,美国亚利桑那州当地时间下午4点。这个时间点提示了冥王星发现渠道的特殊性--当时当地是大白天,能看见天上的星吗?
1930年,美国“民科”天文学的黄金时代已到尾声。那个黄金时代是土豪天文爱好者洛韦尔开创的,他自建天文台自任台长、自办天文杂志自任主编、自组天文学会自任会长。他的天文台装备了最好的望远镜观天,雇用了专业的天文学家搞研究。洛韦尔平生有两大愿景:一是观测火星上的运河,二是寻找海王星轨道外的“X行星”。1916年洛韦尔去世时,第一个愿景早已让他名满天下,第二个愿景则毫无收获。现在我们当然知道所谓的“火星运河”纯属虚妄,不过洛韦尔还是在天文学上青史留名了。
洛韦尔天文台有一个受雇的年轻人汤博,雇主去世后他不忘初心继续寻找“X行星”。太阳系中的天王星、海王星都是根据它们对内侧行星轨道的摄动而被推算出来,随后在推算天区被观测到的。洛韦尔一直希望用同样的方法找到“X行星”,但至死未成。汤博对这个方法不再抱希望,遂改用大规模巡天照相观测,这是一种笨办法,就是对大面积的天区持续拍照,然后耐心比对前后照片,看其中有没有在恒星背景上移动位置的天体。这样就能理解冥王星为何会在下午4点被发现了--当时汤博在比对照片。在茫茫星海中他居然真的找出了一个悄悄移动的小光点,他发现了冥王星。冥王星随即被定为太阳系第九大行星,汤博也因此名垂青史。
但是,冥王星发现史的奇特之处,在于它的后半段。
最初人们曾认为冥王星的大小和质量与海王星是同一量级,而海王星的质量约为地球的18倍。但是1978年发现冥王星有一颗相比冥王星显得非常大的卫星冥卫一(卡戎星),这可以帮助天文学家推算出冥王星的质量,结果令人大吃一惊--冥王星的质量只有地球质量的0.24%!冥王星的尺度“至今仍未定准”,最初定为直径6400公里,现在较新的数据是2370公里。冥王星的公转周期约248年,但从冥王星被发现到现在,它只运行了公转周期的1/3,天文学家还远远没有见证它绕着太阳走完一圈。
对冥王星而言,最悲剧性的后续发现是在20世纪90年代。早在40年前,荷兰裔美国天文学家柯伊伯提出假想:在太阳系边缘有一个由冰状小天体组成的带状区域,这个区域就被称为“柯伊伯带”。实际上,冥王星可以说就在这个区域中。1992年,夏威夷大学的天文学家用光学望远镜观测到了天体1992QB1,即小行星15760,这被认为是第一个柯伊伯带天体。半年后又发现了第二个,随后越来越多的柯伊伯带天体被发现,当年柯伊伯带的假想被证实了。
柯伊伯带冰状小天体不断被发现,开始对冥王星的大行星地位形成威胁--因为冥王星本质上和这些天体是同类的,只是稍大了一点。那时冥王星的发现者汤博还健在,他隐隐感觉到了让他名垂青史的冥王星所受到的潜在威胁,1994年他致信著名的《天空与望远镜》杂志,建议将这些新发现命名为“柯伊伯小天体”,好和冥王星划清界限。
1997年汤博去世,2003年,汤博最担心的事情终于发生了--天文学家在柯伊伯带发现了阋神星(小行星136199),尺度可能略小于冥王星但质量超过冥王星,这让天文学界对冥王星大行星身份的质疑甚嚣尘上,国际天文学联合会(IAU)也坐不住了。
IAU是全球天文学家的专业组织,有会员万余名,2006年正逢三年一届的年会,IAU就设立了一个“行星定义委员会”研究冥王星身份问题,由7人组成。委员会主任是天文学史专家金格里奇。当时的行星定义只有两条:一是绕一颗恒星运行;二是自身引力处于合适范围(大到能使自身成为球状,但又不能大到引发内部核聚变--那样就变成恒星了)。冥王星完全符合这两条,作为行星看来一点问题也没有。
但恰在此时有人递交了一篇论文《何为行星》,其中提出了行星的第3条标准:行星必须有能力清空它自身的轨道。这条标准给了冥王星致命一击。
第3条标准实际上要求行星质量足够大,因为这样行星才能依靠自身引力将运行轨道上的小天体收纳为卫星或直接吞噬掉,例如地球就清空了自己绕日运行的轨道,太阳系的另外7颗行星也都做到了这一点。但是冥王星显然远远没有能力清空柯伊伯带。
终极审判的日子到了,2006年8月24日,在IAU第26届年会(布拉格,2006)上,经424位与会代表投票,以压倒性多数(超过90%)通过决议,将冥王星从太阳系行星中剔除,冥王星和小行星谷神星、阋神星被列为“矮行星”。从此太阳系只有八大行星。
虽然冥王星已经退出行星舞台,但人类对于“第九行星”的寻找从未停歇。不少天文学家认为,“第九行星”一定潜伏在太阳系的某处等待着人类发现它。真的会有这样一颗“横空出世”的行星吗?让我们拭目以待。
综合第一财经、央视新闻