1930年1月23日、24日,一位在亚利桑那州弗拉格斯塔夫工作的年轻天文学家,正在一片小夜空上拍摄恒星位置的照片,寻找可能预示着太阳系边缘某处运动的异常现象。他拍下了照片,然后把它们放在一边,没有意识到他已经找到了他一直在寻找的东西:太阳系的第九大行星。

  寻找行星

  冥王星的出现源于对太阳系行星的搜索。18世纪,随着天文学的发展,望远镜变得越来越强大,天文学家利用望远镜寻找到了很多行星。1781年3月,威廉赫歇尔爵士第一次观测到了天王星,起初天文学家认为它是一颗恒星或彗星。这成为了后续天文学家发现太阳系新特征的一部分。在天王星被正式认定为一颗行星后,天文学家们开始陆陆续续确认其他行星。1801年,在火星和木星之间发现了一颗名为谷神星的新行星。后来,谷神星被降级为一种新的天体,即小行星。谷神星的发现帮助天文学家预测了整个太阳系的其他行星。

  天文学家观察天王星和它的轨道时,他们注意到一些细微的变化:在太阳系更远的地方,有一些大的东西在影响这个气态巨星。1821年,天文学家亚历克西斯布瓦尔发表了天王星轨道的详细信息。根据他的数据,来自英国的约翰库奇亚当斯和来自法国的乌尔班勒维耶独立预测了一颗新行星的位置。利用勒维耶提供的数据,一位名叫约翰戈特弗里德加勒的德国天文学家开始寻找这个未知的天体,在1846年9月23日,他在预测的地点附近观察到了它。海王星是迄今为止发现的最远的行星,在发现它不久后,天文学家开始预测位于太阳系的远处的其他行星。

  许多天文学家认为,天王星和海王星的轨道似乎表明了另一个天体的存在,因为存在某种东西改变了它们围绕太阳的运动。在1877年到1930年间,天文学家们提出了许多理论。他们预测海王星以外的任何地方都可能存在一到五颗行星。然而,天文学家珍巴普蒂斯特加约重新进行了行星轨道的计算,计算结果推翻了这些结论。

  于是,天文学界在很大程度上放弃了海王星之外还有另一颗行星的想法。然而,也有一些天文学家持乐观情绪。美国天文学家威廉h皮克林就是这样一位天文学家,他曾预言海王星之外有一颗行星O,以及从p到U的行星p,所有这些都被推翻了。而另一位美国人珀西瓦尔洛厄尔提出了他称之为行星X的天体存在理论。

  行星X

  洛厄尔起初是剑桥地区的一位商人,后来他对天文学产生了兴趣并持续了终生。1893年,他资助了亚利桑那州弗拉格斯塔夫的一个天文台。1905年,他开始寻找太阳系的第九大行星。他以对天王星和海王星的原始观测为基础,根据提修斯-波德规则做出假设。提修斯-波德规则描述了太阳系中行星的相对位置。这一假设帮助天文学家在1801年发现谷神星,但对其他行星的用处有限。洛厄尔利用他的天文学知识,余生都在天空中寻找那个"猎物"。然而,直到1916年去世,他也没有发现那颗行星。

  在洛厄尔去世后,洛厄尔遗孀针对他的遗产和以他的名字命名的天文台提起了诉讼,这起法律诉讼长达数年,导致天文台停止了对这颗行星的寻找。1927年,当这个问题得到解决时,洛厄尔的侄子罗杰洛厄尔普特南又开始寻找他叔叔痴迷的行星x。1929年,他请了一位年轻的天文学家克莱德威廉汤博来协助寻找。在接下来的几年里,汤博拍摄了30多万张天空的照片。这是一项艰苦的工作:为了发现移动的天体,他必须按顺序比较每个图像,试图发现在夜间从一个点移动到另一个点的单个天体。

  

一波三折,起起伏伏的冥王星命运行星OR非行星,何去何从? 冥王星 命运 第1张


  2月18日,他检查了前一个月拍摄的两张照片,发现了这个移动天体一个微弱的亮点,从一张照片跳到另一张照片。从而,掀开了太阳系第九大行星的神秘面纱。

  洛厄尔天文台在3月13日向全世界宣布了这一发现,选定的日期不仅与珀西瓦尔洛厄尔的生日重合,还与一个半世纪前发现天王星的时间重合。这个消息引起了全世界的关注,天文台认为这个发现验证了创始人洛厄尔的猜测,但是其他天文学家并不这么认为。在宣布这一消息时,这颗行星还未命名,天文台向社会各界征求建议。一千多条建议如潮水般涌来,最后他们选定了冥王星,这是11岁的威尼西亚伯尼提出来的。

  天文界对这个发现一直存在争议。在之前,天文学家已经观测到这颗行星;事实证明,是洛威尔自己想象出了这张照片。冥王星似乎并没有被认出来,部分原因是它在夜空中太过模糊。更重要的是,虽然冥王星确实是在人们估计的地方被发现的,但这些预测都是以一个更大的气态天体为前提的(洛厄尔曾预测有一颗质量是地球六倍的行星),类似于其他外行星。冥王星似乎太小了,无法对它最近的轨道邻居施加很大的力。

  然而,在接下来的几十年里,天文台开始监测冥王星,并在进行更详细的观测时修正其大小。

  上世纪五六十年代,天文学家使用更强大的望远镜,最终确定冥王星并不昏暗。事实上,它能够反射相当数量的光;它的质量比预期的要小。

  1978年,美国海军天文台的天文学家发现冥王星拥有卫星:它有一个“月亮”。天文学家詹姆斯克里斯蒂仔细观察了这颗行星的照片,发现它的一侧出现了一个凸起,然后这个凸起又消失了。由于图片的分辨率太低,很难发现它。这颗名为卡戎的卫星比它的母星还要小,直径只有750英里。这一发现使天文学家得以测量行星的质量,并进一步将其修正到地球质量的0.2%。几十年后又发现了四颗卫星:2005年发现的冥卫二和冥卫三, 2011年发现的冥卫四, 2012年发现的冥卫五。

  冥王星仍然是太阳系边缘的一个奇葩。旅行者号的两次任务都是在离开太阳系时错过了这颗行星,但随着哈勃太空望远镜的启动,科学家们有了一种新的工具来观察这颗行星。1990年,哈勃太空望远镜第一次拍摄到了这对行星的照片。与此同时,科学家们开始在太阳系的末端发现新的天体,现在称其为柯伊伯带。

  行星是什么?如何定义?

  2005年,天文学家在冥王星之外发现了一颗新天体,这引发了对太阳系天体定义的新讨论。自2003年以来,科学家们一直在用新的计算机程序扫描天空,这使定位一颗行星变得更容易一些。在2004年至2005年间,科学家们发现了几个新的天体:妊神星、鸟神星

  和阋神星。阋神星被发现比冥王星大,最初天文学家认为它可能是太阳系第十颗行星。

  后来,关于天体分类的问题在天文界引发了一场争论,国际天文学联合会决定召开会议来解决这个问题。传统上,在太阳系内对天体的分类有:岩石行星,气态巨行星和卫星,但随着1801年小行星的发现,急需一个新的定义,重新分类天体。虽然冥王星最初被归类为一颗行星,但随着天文学家对它的体积地不断修正,显然,它的体积相对太阳系的一些卫星都要小得多。在太阳系中发现的其他大小相仿的天体表明,需要对其进行新的分类。

  经过长时间的争论,国际天文学联合会提出了三个行星分类标准:

  一颗行星应该满足:

  围绕太阳运行;

  有足够的质量来维持流体静力平衡(接近圆形);

  并且围绕其轨道的邻近区域没有其他天体。

  根据新的分类标准,国际天文学联合会确定冥王星不符合归类为一颗行星的标准。根据与它周围天体的体积的比较:国际天文学联合会认为它属于一个新的类别:矮行星。虽然冥王星的分类改变了,但它并不是唯一的矮行星:谷神星也被重新归类为矮行星,而且人们认为柯伊伯带的许多其他天体也会符合同样的分类。

  冥王星的重新分类引起了社会的极大讨论,不仅有从小就知道冥王星是一颗行星的普通大众,也有天文学家,他们指出了定义中的一些缺陷:从技术上讲,像地球和火星这样的行星可以被归类为矮行星。此外,新墨西哥州和伊利诺伊州的州议会通过决议,宣布冥王星将永远被视为一颗行星。2008年,一个新的定义发布了,冥王星,它是外海王星矮行星。

  新视野号

  1990年,天文学家开始计划前往冥王星的任务。但是项目成员遇到了问题,项目最终被取消了。然而,在21世纪头十年的中期,这个项目又重新开始了,在几次延迟之后,“新视野号”任务于2006年1月19日发射。

  这一任务的目的是飞向冥王星,并围绕它近距离飞行。为到达太阳系外围所需的速度,减速是不现实的,所以它的另一个任务是探索柯伊伯带的部分区域。

  2014年12月,飞船被重新激活,在接下来的几个月里,开始以每秒1千字节的速度传回信息。在2015年6月和7月期间,探测器传回了这颗矮行星迄今为止的第一张详细照片。它将在7月14日经过这颗天体,然后探索太阳系的外围。飞船上还载着克莱德汤博的骨灰。

  作者: Andrew Liptak