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太阳系大行星之争:新闻价值大于科学价值
时间:2006年08月24日10:51 我来说两句  

 
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  黄永明

  “我认为已经出现了太多毫无价值的东西,我们现在应该把整件事情都丢下。”美国宇航局艾姆斯研究中心的行星科学家克里斯·麦克凯伊(ChrisMckay)说。

  他所说的“整件事情”指的是全球天文学家“海选”大行星这件事。
太阳系中已知的大大小小的天体数以万计,此外还有不计其数有待发现的新天体,一些天文学家想要确定其中究竟有哪些可以被称为“大行星”。

  事情的发端至少可以追溯到七年前热起来的对冥王星大行星地位的质疑,而今年8月15日国际天文学联合会(IAU) 一个七人小组的草案使之达到了高潮。

  这个由天文学家和科学史专家组成的小组,想要把太阳系大行星的数目从9颗改变为12颗。在他们的草案中,冥王星仍然是身份特殊的大行星,最大的小行星谷神星变更为大行星,去年曾引起热议的大个头天体2003UB313确定为大行星,冥王星最大的卫星卡戎也“升格”为大行星。

  草案的命运一波三折,而最终的结果取决于8月24日在捷克布拉格参加IAU第26届大会的近2500名天文学家。他们通过投票的方式来选择“是”或“否”,就好像“超级女声”一样来决定修改后的草案是否能够成为决议。

  草案通过了,人们就得到一个会令占星术士有事可做的新太阳系;草案一旦没有通过,全体天文学家就回到事情的起点。

  天文学家是“被逼的”

  说起海选大行星这件事,许多天文学家认为他们是“被逼的”。“近年来在太阳系边远地带所发现的天体迫使天文学家重新考虑什么是大行星。”美国天文学会行星科学部8月17日在一份声明中说。

  美国加州理工学院的迈克·布朗(MikeBrown)在2002年发现“夸欧尔”,其直径是冥王星的一半;2004 年宣布发现“塞德娜”,这是一颗比夸欧尔还要大的太阳系天体;2005年宣布发现2003UB313,布朗坚信这颗天体至少跟冥王星一样大。

  冥王星是大行星,那么这些天体是否也该被归入大行星的行列呢?天文学家们众说纷纭,无法取得一致的意见。

  “长期以来,天文学对行星一直没有明确和科学的定义,这就造成了目前行星分类上的混乱局面。”紫金山天文台天体化学和行星科学实验室主任徐伟彪说。

  实际上,冥王星成为大行星这件事,在现在看来也是历史上的一个错误。1930年,当24岁的天文爱好者汤博在洛韦尔天文台发现冥王星,并对台长说“我找到了你想要的X行星”时,天文学家们并不知道这颗行星有多大。洛韦尔天文台的创始者洛韦尔生前甚至认为这颗X行星的质量相当于6.6个地球。

  在当时的理解下,冥王星顺理成章成为了第九颗大行星。但随后的观测把冥王星的体积不断缩小,有人绘制了一幅趋势图来说明,到1980年,这颗行星就会消失不见了。

  冥王星当然至今都没有消失,但它的体积在今天的认识中已经比太阳系中的七颗卫星都要小了,包括我们的月球。而且天文学家已经发现,冥王星实际上属于一个包含大量小天体的“柯伊伯带”。“人们在柯伊伯带附近发现了1000多个天体,其中2003UB313和冥王星是第一和第二大的两个天体。”徐伟彪介绍说。

  1999年起,人们对冥王星大行星地位的质疑与捍卫此起彼伏,而国际天文学界的权威机构IAU在此后的许多年里,也从未明确大行星与太阳系其他天体之间的界线。

  现在,IAU想要改变这种状况了,它提出了一个定义。大行星是满足以下条件的天体:1)质量足以使它在自身引力作用下形成接近球体的形状;2)环绕恒星运转,且既不是恒星也不是行星的卫星。

  这样一个乍看之下简单明了的定义,在天文学家中却有着尖锐的分歧。美国天文学会在声明中说,行星科学部委员会 “强烈支持IAU的草案”。而麦克凯伊接受采访时提示说,“你一定要和迈克·布朗聊聊。”是的,数颗关键天体的发现者布朗显然持有另一种态度,他认为,这个草案“完全是一团糟”。

  风口浪尖上的草案

  草案中将1900年之前发现的八颗大行星称为“传统大行星”,并以它们的特征作为定义大行星的基础。对于“接近球形”这个特征,草案给出了一个简单的判断标准:一般将质量高于5×1020千克且直径大于800千米的天体看作是接近球形的。

  根据这种标准,最大的小行星——谷神星——被戏剧性地“恢复”了大行星的地位。

  200多年前,皮亚齐首先发现谷神星,当时的天文学家认为谷神星正是火星和木星之间那颗“丢失了的大行星”。但没有想到的是,第二年就有另一名天文学家发现了一颗与谷神星轨道相近的天体。天文学家意识到,这两颗天体比传统大行星要小得多,于是把它们称为“小行星”。

  “由于历史的原因,人们可以将谷神星称为‘矮行星’(dwarfplanet),以便与传统大行星相区别。” 草案中写道。

  新的定义也保住了冥王星的地位,尽管草案中同时认为,与传统大行星相比,冥王星这样的天体表现出一些古怪的个性。以冥王星为代表的一类天体轨道十分倾斜、离心率高,公转周期在200年以上。这里,草案提出了一个IAU此前从未正式承认过的新名词——“类冥行星”(pluton),以示此类行星与传统大行星的区别,同时也表明这些天体有着不同的起源。2003UB313是一颗类冥行星,冥王星最大的“卫星”卡戎也是一颗类冥行星。

  草案中提出,如果大行星与其“卫星”的系统重心位于大行星外部,那么“卫星”就不是卫星了,而是大行星。这样的系统被称为“双行星”,冥王星和卡戎就是双行星。有天文学家指出,这样的思路还意味着,太阳系边远地带也许还存在着有待发现的“三行星”系统。

  草案中最后说,其他围绕太阳运行的非大行星天体统称“太阳系小天体”。

  8月15日,美国亚利桑那大学的天文学教授汤姆·乔瑞斯(TomGehrels)在IAU的日报上撰文表达了对这个草案的反对。“从引力角度来考虑球形,是复杂、耗时、不能应对变化的,对于遥远的暗弱天体更是不可操作的。”他写道。

  “我不喜欢任何将谷神星和冥王星的卫星卡戎划归大行星的定义。”麦克凯伊则说,IAU的这个定义使太阳系大行星的数目有可能一直增长到40颗以上。

  实际上,布朗已经在新定义出现后迅速对太阳系中已知的天体进行了审查。他发现,按照新定义最基本的思想——大行星是球形的,太阳系中已知的大行星可能实际上有53颗之多!而且随着观测的继续,数目可能会增长到100颗——天文学家相信,冥王星之外还有许多天体有待发现。

  尽管布朗对新定义表现出不满,但由于他不是IAU的会员,所以没有机会亲自给这个提案投上一个反对票。

  美国科罗拉多大学的行星科学家拉里·埃斯波西托(LarryEsposito)的态度相对温和。“尽管IAU 的大行星定义与我自己喜欢的不太一样,但它是一个很好的折中方案。”他说,“我自己会投它一票。”

  “通过界定‘传统大行星’、类冥行星和矮行星,这个方案拓宽了大行星的含义。”埃斯波西托评价说。

  一名研究外星行星的天文学家指出,根据这份草案,月球将来也有可能从卫星摇身一变,成为一颗大行星。因为月球正在以每年约3.8厘米的速度远离地球,所以如果月球和地球在数十亿年之后还没有毁灭的话,系统重心将会转移到地球外部。到那时,月球就成为了一颗大行星。

  新一轮的口水战

  一个多星期以来,争执不下的天文学家们在会上会下以各种方式表达自己的观点。这些方式包括在IAU的会议上争论、在IAU的日报上撰文、向媒体记者表达、在个人网站上评论,甚至还有人就此向《天文学报》提交了一篇论文。

  一名一直关注着大行星海选的科学记者在自己的博客上写道,大酒店一般不乐意接待开大会的天文学家,因为他们是一帮太严肃的人,不会在酒水上做多少消费,但“他们会把在聚会方面缺少的技巧从相互的争吵中补回来”。

  8月18日,海选出现戏剧性的新情况。一个欧洲天文学家占很大比例的小组在IAU的会议上提出了自己的一套界定方案,想要替代七人小组的草案。他们的方案立即获得了一部分同行的支持。

  该方案与七人小组草案的最大不同之处在于,它规定大行星必须是当地星族中体积最大的天体。提出者认为,冥王星、谷神星和2003UB313都不是“占支配地位的天体”,所以它们都不能算做大行星。他们的方案中,太阳系有八颗大行星。他们把冥王星称为“矮行星”,废弃了“类冥行星”的称谓。

  这个方案的提出,使得冥王星地位的争议又进入了新一轮的口水战。22日,数百名天文学家参加的研讨会上,前后两份方案被分裂成为三个,使得情况愈加复杂。

  美国康奈尔大学的行星科学家大卫·史蒂文森(DavidStevenson)对一周以来这些疯狂的行为表示反感。“科学的本质不在于命名和分类。”他说,“科学的本质在于理解事物是怎么运转的。天体如何形成?它们怎样演化?它们由什么物质构成?”

  “新的定义对我们做科学研究的影响微不足道,就是这样。”他说。

  紫金山天文台的徐伟彪也有相似的看法:“在某种意义上说,它对社会产生的新闻效应比科学意义更强烈。……新定义的通过将不会改变现有的天文学理论,所有的理论和观测结果仍然有效。”

  但他同时也看到了整件事情在社会科学中的意义。“决议的通过对天文学的发展有积极意义,它可以解决历史遗留下来的问题,使人们对行星有一个明确和统一的认识。”他说,“它将会对历史和文化产生巨大的影响。最直接的就是中小学的教材,从今以后就要重新修改,太阳系不再是九大行星系统。”

(责任编辑:史少晨)



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