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冥王星怎么样被踢出九大行星,一个地理标杆的前世今生

发布日期:2022-11-15 08:11    点击次数:65

冥王星怎么样被踢出九大行星,一个地理标杆的前世今生

科学外史II(7)

能读到这篇专栏文章的绝大部份读者,从小意识的教科书内容是“冥王星是太阳系第九大行星”,直到16年前冥王星才被“解雇”出大行星系列。16年时光不算长,但在互联网和新媒体时代,已经足够让大大都人遗记一场小众公案了(在美国是文化界的大公案)。而即就是曾关注过这场公案的人,对它所包含的科学意思,也可以并未充分意想到。

刻日,《自然通讯》杂志揭橥的一项研究称,冥王星上存在巨大冰火山(蓝色地区)    图/NASA

冥王星奇特的缔造史

冥王星被缔造于1930年2月18日,美国亚利桑那州腹地当地时光下战书4点。这个时光点提示了冥王星缔造渠道的不凡——事先腹地当地是领略天,能瞥见天上的星吗?

1930年,美国“平易近科”地理学的黄金时代已到尾声。那个黄金时代是土豪地理喜爱者洛韦尔(P. Lowell)创始的,他自建地理台自任台长,自办地理杂志自任主编,自组地理学会自任会长。他的地理台配备了最佳的望远镜观天,雇用了业余的地理学家搞研究。洛韦尔生平有两大愿景:一是观察火星上的运河,二是寻找海王星轨道外的“X行星”。1916年洛韦尔归天时,第一个愿景早已让他名满全国,第二个愿景则毫无功劳。往常我们固然晓得所谓的“火星运河”纯属虚妄,不过洛韦尔到底照旧在地理学上青史留名了。

洛韦尔地理台有一个受雇的年轻人汤博(C. W. Tombaugh),东家归天后他不忘初心延续寻找“X行星”。太阳系中的天王星、海王星都是痛处它们对内侧行星轨道的摄动而被推算进去,随后在推算天区被观察到的。洛韦尔一贯停留用一样的编制找到“X行星”,但至死未成。汤博对这个编制再也不抱停留,遂改用大局限巡天照像观察,这是一种笨步调,就是对大面积的天区延续照像,而后耐心比对先后照片,看个中有无在恒星背景上移动地位的天体。这样便可以或许理解冥王星为什么会在下战书4点被缔造白——事先汤博在比比照片。在茫茫星海中他居然真的找出了一个暗暗移动的小光点,他缔造白冥王星。冥王星随即被定为太阳系第九大行星,汤博也因而千古流芳。

“新视野”号科学家运用增强颜色的图像来缔造冥王星构造构造的差别。  图/NASA

然则,冥王星缔造史的奇特的地方,在它的后半段。

最初人们曾觉得冥王星的大小和品格与海王星是同一量级,而海王星的品格约为地球的18倍。然则1978年缔造冥王星有一颗比较冥王星显得异样巨大的卫星冥卫一(卡戎星),这可以或许协助地理学家推算出冥王星的品格,后果使人大吃一惊——冥王星的品格只腹地球品格的0.24%!冥王星的标准“至今仍未定准”,最初定为直径6400千米,往常较新的数据是2370千米。冥王星的公转周期约248年,但从冥王星被缔造到往常,它只运行了公转周期的三分之一,地理学家还远远没有见证它绕着太阳走完一圈。

冥王星的塌陷

对冥王星而言,最惨剧性的后续缔造是在20世纪90年代。早在40年前,荷兰裔美国地理学家柯伊伯(G. Kuiper)提出设想:在太阳系边际有一个由冰状小天体形成的带状地区,这个地区就被称为“柯伊伯带”。理论上,冥王星可以或许说就在这个地区中。1992年,夏威夷大学的地理学家用光学望远镜观察到了天体1992QB1,即小行星15760,这被觉得是第一个柯伊伯带天体。半年后又缔造白第二个,随后越来越多的柯伊伯带天体被缔造,当年“柯伊伯带”的设想被证实白。

柯伊伯带冰状小天体接续被缔造,起头对冥王星的大行星地位形成利诱——因为冥王星本质上和这些天体是同类的,只是稍大了一点。过后冥王星的缔造者汤博还健在,他隐约感到到了让他千古流芳的冥王星所受到的潜伏利诱,1994年他致信闻名的《天空与望远镜》杂志,倡导将这些新缔造命名为“柯伊伯小天体”,好和冥王星划清界限。

“新视野”号传回数据生成的柯伊伯带天体2014 MU69的解析图像    图/NASA

1997年汤博归天,2003年,汤博最耽心的工作终于发生了——地理学家在柯伊伯带缔造白阋神星(小行星136199),文化艺术类标准可以或许略小于冥王星但品格逾越冥王星,这下地理学界对冥王星大行星身份的质疑甚嚣尘上,搞得国际地理学联合会(IAU)也坐不住了。

IAU是全球地理学家的业余构造,有会员万余名(笔者也忝列个中),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”研究冥王星身份成就,由7人形成。委员会主任是地理学史专家金格里奇(O. Gingerich),笔者还和他打过交道,我们在IAU第20届年会(巴尔的摩,1988)上相遇,他还向笔者热情赠送了一厚摞他揭橥的论文抽印本。

事先的行星定义只要两条:1.绕一颗恒星运行;2.自身引力处于相宜局限(大到能使自身成为球状,但又不克不迭大到激发外部核聚变——那样就变成恒星了)。冥王星齐全吻合这两条,作为行星看来一点成就也没有。

但恰在此时有人递交了一篇论文《何为行星》,个中提出了行星的第3条标准:行星必须有才能清空它自身的轨道。这条标准给了冥王星致命一击。

第3条标准理论上哀告行星品格足够大,因为这样行星本事附丽自身引力将运行轨道上的小天体收纳为卫星或间接吞噬掉,譬如地球就清空了自身绕日运行的轨道,太阳系的此外7个行星也都做到了这一点。然则冥王星明明远远没有才能清空柯伊伯带。

终极审问的日子到了,2006年8月24日,IAU第26届年会(布拉格,2006)经424位预会代表投票,以压倒性大都(逾越90%)经由过程决意,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”。往后太阳系只要八大行星。

布拉格的决意传来,在美国引发了抗议的怒潮,因为冥王星是“美国的行星”(已经的九大行星中仅有由美国人缔造的)。在此从前已经有“冥王星行星身份呵护协会”出现,这时候更有议员起码在两个州推动立法来“戒备”冥王星,提交加利福尼亚州议会的议案哀告“对国际地理学联合会夺去冥王星行星身份的决意举行责难”,而新墨西哥州议会经由过程了立法:“我们颁布揭晓,冥王星为行星,并将2007年3月13日定为州议会的冥王星行星日”。官方的种种抗议大量出现,媒体上出现种种讥诮讥嘲的标题成就,以至出现“总统候选人默示:要是告成入选将否认小行星的行星身份”这样的音讯。

固然通通抗议终归徒劳,到底这是一个科学成就,公家、议员、媒体起哄一阵当前,也未能拦挡“太阳系八大行星”写进教科书。

冥王星浮沉故事的科学意思

外行星科学史上,往常太阳系的八大行星,都没有冥王星这样的际遇:原形难窥,屡次新缔造接续修正旧认知,导致身份更换,激发多种争议。这解析什么成就呢?

起码有一点,解析人类现有的地理观察伎俩,到冥王星和柯伊伯带那里,是激情亲切才能界限了。2015年7月14日,NASA发射的探测器“新视野”号到达距离冥王星迩来的地方(仍有12500千米之遥),拍摄了迄今为止最明晰的冥王星照片。然则,对付这颗距离地球约5.5小韶光程的“恶浊的冰球”,我们仍然所知甚少。

所以,可以或许将冥王星视为当下一个地理标杆——对付任何侈谈边远地方(比喻1400光年之外)地剃头明的音讯,我们都先想想冥王星吧。

(作者系上海交通大学讲席教学,科学史与科学文化研究院首任院长)

文章作者

江晓原

关键字

冥王星地理太阳系行星

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