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太阳系行星新定义
发表时间:2006-9-10    浏览次数:546
从伽利略首次利用望远镜观测天体到21世纪的今天,已经过去了近400年。现在,天文学的又一个重要时刻即将到来。正在捷克首都布拉格举行的第26届国际天文学联合会大会将于24日就有关行星新定义的决议草案进行表决。冥王星能否继续拥有太阳系第九大行星的称号,与表决结果息息相关。来自全球各地的约3000名天文学家和科学家将齐聚布拉格,商讨决定是否还有必要将冥王星仍视为行星。天文学家在会上经激烈讨论提出多个草案文本,冥王星能否保住“行星”称号成为焦点。此举意味着,太阳系将不再包括9颗行星,而是8颗、23颗、39颗或更多颗行星。哪一种选择都将在科学界引发轩然大波,全球各地学校的教材都将过时,关于太阳系的基础知识部分都将做出修改。

  之所以制定行星定义,要追溯到一场历时76年的天文学“骗局”:冥王星的发现。1930年,洛厄尔天文观测台宣布观测到冥王星,他们称该行星的体积比地球大数倍。很快,冥王星作为太阳系第九颗行星进入教科书,但是几十年来关于它行星的地位始终存在争议。后来,新的观测显示,冥王星实际上是一块比月球小的岩石。“他们的公关做得很好,但天文学水平还差一点。”国际天文学联合会小行星中心主任布莱恩·马斯登说。

  根据国际天文学联合会行星定义委员会最初提交的草案,太阳系的行星数量将增至12颗,其中包括谷神星、原先被认为是冥王星卫星的“卡戎”和一颗暂时编号为“2003UB313”的天体。

  但这一草案遭到与会一些天文学家的反对。17位行星专家在会上提出第二种行星定义草案,建议将冥王星的行星地位“降级”。根据这一草案,认为行星应该符合三个条件:行星必须是其“局部天体群”中体积最大的天体。“局部天体群”是指穿越或者靠近所考虑天体轨道的天体的集合。该草案还规定行星的质量必须足够大,能依靠自身的重力,通过流体静力学平衡,使自身的形状达到近似球形;天体内部不能发生核聚变反应。

  按照这些天文学家的草案,只有在1900年之前发现的、接近黄道平面、以近圆形轨道运转的金星、土星、木星、水星、地球、火星、天王星、海王星等8天体才符合标准。按照该草案,冥王星和谷神星等不该被称为行星,因为它们在其“局部天体群”中没有占主导地位。此外,它们的轨道偏离黄道平面较远,不是规则的圆形,而是偏心率较大的椭圆形。草案建议,冥王星等天体应当被定义为“矮行星”。

  国际天文学联合会行星定义委员会在经过讨论后部分吸收了上述天文学家的看法,对最初的草案进行修订后又提出了一个新的草案。新草案也规定,太阳系行星必须是其“局部天体群”中体积最大的。按照这一要求,冥王星也将与“行星”称号无缘。

  据悉,在24日投票之前,有关行星定义的表述可能还将有所修改。最终结果如何、冥王星将归为何类,目前都是悬念。无论结果怎样,国际天文学联合会的决定将重写学校的教科书和百科全书,以及数不尽的科幻小说和漫画书。“我不知道公众会有什么反应,但无论发生什么,占星家肯定会生气。”专家说。

  随着对天文学的不断深入研究,人们将会对宇宙有更新的认识,也就是说可能人们一觉醒来,就会发现自己生存在一个有50颗行星的太阳系。

  自从70多年前被发现的那天起,冥王星便与“争议”二字联系在了一起,一是由于其发现的过程是基于一个错误的理论;二是由于当初将其质量估算错了,误将其纳入到了大行星的行列。

  1930年美国天文学家汤博发现冥王星,当时错估了冥王星的质量,以为冥王星比地球还大,所以命名为大行星。

  然而,经过近30年的进一步观测,发现它的直径只有2300公里,比月球还要小,等到冥王星的大小被确认,“冥王星是大行星”早已被写入教科书,以后也就将错就错了。

  冥王星是目前太阳系中最远的行星,其轨道最扁,以致最近20年间冥王星离太阳比海王星还近。从发现它到现在,人们只看到它在轨道上走了不到1/4圈,因此过去对其知之甚少。

  冥王星的质量远比其他行星小,甚至在卫星世界中它也只能排在第七、第八位左右。

  冥王星的表面温度很低,因而它上面绝大多数物质只能是固态或液态,即其冰幔特别厚,只有氢、氦、氖可能保持气态,如果上面有大气的话也只能由这三种元素组成。

  在太阳系中,越出海王星的轨道,就进入了短周期彗星之家——柯伊伯带。位于柯伊伯带内的天体,统称为“柯伊伯天体”。到2005年底为止,人们发现的柯伊伯天体已经近千;其中直径上千公里的有10来个,约占总数的1%。据信,直径1-10公里的柯伊伯天体为数可能多达10亿,直径超过50公里的或许会有7万颗,它们的总质量可能达到地球质量的10%~30%。另一方面,我们也不能完全排除存在大小与火星或地球相仿的柯伊伯天体之可能性。

  2002年10月7日,美国天文学会在亚拉巴马州伯明翰市举行一次会议。会上,布朗等人宣布在柯伊伯带中发现了一个新天体。它是自1930年发现冥王星以来,迄当时为止在太阳系中发现的最大天体,直径约1300公里,比位于火星与木星之间的那个小行星带中的全部天体合在一起还要大。

  该天体被命名为“夸奥尔”(Quaoar),它距离太阳64亿公里——约43天文单位,每288年绕太阳公转一周,其轨道较冥王星的轨道更圆,也更稳定。布朗和特鲁吉罗等发现者认为,“如果冥王星是今天发现的,那就不会有人把它称为一颗行星了,因为它显然是一个柯伊伯天体。”

  2004年3月15日,还是这位迈克尔·布朗,又宣布了一项更新的发现:小行星2003VB12正处在距离地球约129亿公里的地方,这相当于当时冥王星到地球距离的3倍。他们将这个天体命名为赛德娜。它的直径约1770公里,为冥王星直径的3/4,从而打破了夸奥尔的记录,成为自冥王星之后迄当时为止在太阳系中发现的最大天体。

  这些年还发现了好几个较大的柯伊伯天体,如直径960公里的伐奴那(Varuna)、直径1500公里的奥库斯(Orcus)、直径1700公里的2003EL61,等等。当然,最著名的还是直径超过冥王星、并且拥有一颗卫星的“齐娜”。

  国际天文学联合会小行星中心负责人马斯登认为,柯伊伯带中已知有12个较大的海外天体,加上赛德娜和谷神星,连同现有的九大行星,如此算来,太阳系就有23颗“行星”了。如今人类探测的范围尚不足太阳系的1%,而有天文学家估计,太阳系里像冥王星那么大小的天体不会少于1000个。

  正是美国天文学家布朗于2003年发现的编号为“2003UB313”的天体,引发了对太阳系行星定义的新争论。但对于将该天体编入行星之列,布朗本人却表示了明确的反对。

  “2003UB313”比冥王星还大,一些天文学家据此认为它也应被当作是行星。当太阳系行星“扩编”的方案引起天文学家的争论时,布朗对此明确表示反对。

  他让与会的美国同行捎话说,行星定义委员会最初提出的决议草案过于宽泛和模糊,预计在此定义下太阳系的行星很快将激增至数百颗。

  按照布朗的想法,行星新定义不应该将太阳系行星“扩编”,反而应将冥王星“降级”。他说,如果直径2300公里的冥王星都可以算作太阳系的行星之一,那么直径超过2400公里的“2003UB313”无疑更有资格。此外,太阳系外围的“柯伊伯带”还有十多个天体直径可能超过冥王星,那该如何定义它们呢?

  不过,布朗本人并非国际天文学联合会的会员,因此没能来到布拉格参加投票。

  国际天文学联合会成立于1919年,是世界上最大的天文学家专业团体。国际天文学联合会大会每3年举行一次。今年的大会为期12天,于14日在捷克首都布拉格开幕。

  据新华社电 日本教师建议,不论表决结果如何,教科书只列入八大传统行星就可以了。

  日本国立天文台普及室室长县秀彦预测,在24日的表决前,天文学家们不可避免会有一番唇枪舌剑。县秀彦分析,本次决议尚在草案阶段就公之于众,表明国际天文学联合会执行部门不希望把决议拖到下届大会。

  太阳系究竟哪些天体属于合格的行星已经成为近日日本专家、学生和媒体等热议的话题之一。由于民众担心决议的结果可能导致教科书再次修订,学生常识错乱等问题,日本许多教师建议,不论最后确定太阳系有几颗行星,教科书可规定学生必须记住的是除冥王星以外的八大行星,其他问题留给专家们去讨论。

  东京工业大学教授井田茂说,行星形成领域的专家几乎没有人将冥王星归类为行星,所谓行星应该是由诸多小天体聚合而成的,并且是其轨道附近最大的天体。日本行星科学会会长、神户大学教授向井正认为,从理论上来说,应该把冥王星从行星名单中剔除出去。

  县秀彦说,行星新定义是学术界的问题,教育界并非立即需要改写教科书。若新定义获得通过,日本教育界如何应对还要由日本天文学会讨论决定。

  近年来,随着天文观测技术的发展,天文学家在太阳系边缘先后发现一些较大的天体。围绕这些天体是否应被当作太阳系行星,天文学家看法不一,产生了争论。

  随着国际天文学联合会大会即将对一份关于确定太阳系行星身份的提案进行表决,引起人们的普遍关注。新华社记者近日专程采访了中国科学院国家天文台科技处处长薛随建研究员。

  到2006年8月24日10点表决结束之前为止,天文学家对什么是行星并没有一个正式的定义。“planet”这个词来自古希腊语的“流浪者”。行星被模糊地认为是一种围绕恒星旋转的不发光物体。问题在于,这个定义包含了数千个彗星和流星。

  “大行星的定义早该明确了。我个人倾向于‘开除’冥王星。”薛随建指出,冥王星由岩冰物质组成,处在太阳系边缘的柯伊伯带,那里还有彗星、小行星等许多天体。

  薛随建指出,随着技术的发展和观测手段的进步,人们也许会在太阳系内越来越多地发现更多比冥王星大的行星。“如果新标准通过,就意味着太阳系行星今后可能进一步‘扩编’。”

  长期以来,一些科学家预测,太阳系存在第十大行星。

  “我国也有学者在浩瀚宇宙中寻找新的大行星。”薛随建透露,根据“限制性三体问题”的力学理论,上海天文台的一位专家也预言了另一颗大行星的存在,并付诸观测。“国家天文台的专家配合做了一些观测,这个项目有可能孕育比较大的发现。”

  “天体物理是国际天文界的主流研究领域,但是目前行星探测热也在逐渐兴起。”这位科技处处长指出,随着中国探月计划的实施和今后深空探测的发展,中国也必将进行行星际探测。

  “进行深空探测,就要对太阳系里面的各类天体包括大行星、小行星、彗星等的物理性质都要进行深入研究,为深空探测寻找一个合适的探测目标。这方面的研究,中国天文界已有相关研究工作在进行中。”

  薛随建进一步表示,美国和欧洲已经对火星进行了大量探测,“我们要创新,就必须凝练出新的重大科学目标,寻找新的探测对象,以实现中国人的科学抱负。”

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