冥王星的故事

文/赵之珩 绘画/黑白吉喵

冥王星曾作为太阳系“第九大行星”,成为人类探索太阳系的目标之一。2006年1月20日,新视野号探测器升空。2015年7月14日,新视野号探测器抵达距离冥王星最近的位置。它利用相机对冥王星进行拍摄,每张照片大约要经过4小时45分钟才能传回地球。人们从第一幅冥王星彩色照片上看到了冥王星大气层中的“雾霾层”。跟地球上的雾霾不同,冥王星的雾霾层呈现出一片蔚蓝。之所以如此,是因为冥王星上的微小颗粒可能是灰色或红色的,正是它们散射出了蓝色的光线。这些颗粒被称为索林斯颗粒,科学家猜测它们可能是由于太阳光照射引起的化学反应所形成。因为冥王星离我们太远了,所以人类对它的认识很少很少,甚至误解了它几十年。

发现冥王星

1782年赫歇尔发现了天王星,1846年英、法、德三国共同发现了海王星。海王星被发现后,人们开始推测,在海王星轨道之外,很可能还存在着一颗“海外行星”。那时,涌现了很多“寻星人”,其中最为积极的是美国的一位天文学家——罗威尔。他本是一位富有的资本家,从小钟情于仰望星空、探索宇宙。1894年,他不惜变卖家产,斥巨资在美国亚利桑那州旗杆市以西的沙漠地带建立了一座私家天文台,并将其命名为“罗威尔天文台”。他利用业余时间,不断观测、计算,最终从天王星和海王星的运行情况推测出那颗神秘的“海外行星”的大致位置。他熬过了无数个不眠之夜,苦苦寻找着,拍摄了3 000多张星空照片,却始终未能发现这颗“海外行星”,甚至据说有两次已经拍到,只不过他没有抓住机会。

1916年,罗威尔去世。1929年,一位热爱天文观测的农村青年——汤博在时任罗威尔天文台台长斯里弗的邀请下,来到了旗杆市。从此以后,在寒冷的黑夜里,在微弱的灯光下,台长通宵达旦,手把手地教汤博如何使用望远镜、怎样进行拍摄。汤博很快就掌握了观测的要领。从1929年4月初开始,汤博根据罗威尔的计算,把望远镜指向了双子座的星区进行拍摄,每一张照片上大约有30万颗星星,要从中找到一颗移动的行星,是非常困难的。这时,一种当时最新的发明——闪视仪帮了大忙。因为行星会在恒星背景上移动,如果把两张不同日期拍摄的同一星区照片放进闪视仪中,然后快速转动仪器,就会看到,所有恒星都是静止不动的,而行星却会不停地“闪动”。为了找到这个闪动的星点,汤博夜晚观测、拍摄,白天再通过闪视仪检测照片。1930年2月18日,汤博在闪视仪里检测到1月23日和29日拍到的照片中,有一颗15等星在闪动。经过仔细测量,他发现,这颗星在6天之内移动了3.5毫米,每天移动70秒(角度单位),这个速度比海王星还要慢。啊!这就是“海外行星”呀!有了百分之百的把握。此时的汤博激动极了,他飞奔到台长斯里弗的办公室,声音颤抖地说:“先生,我发现了您的那颗行星!”斯里弗听了,立刻像弹簧一样从椅子上跳了起来,飞快地跑进“闪视仪室”,在仪器里观看了一会儿后,他跳起来说:“太好啦!太好啦!你立了大功!不过我们还要检测一段时间,先不要发表,暂时保密!”从2月19日开始,他们对双子座天区进行了连续拍摄和检测,发现这颗行星在稳稳地、慢慢地运行着,与那些小行星、彗星体有着显著的区别。在有了十足的把握后,他们在3月13 日向全世界发布了这个好消息, 因为这一天是发现天王星149 周年的日子,同时也是罗威尔诞辰75 周年纪念日。

为冥王星命名

消息发布后,天文台开始面向全世界征集这颗新行星的名字。一封封信件像雪片一样从世界各地飞向罗威尔天文台。台长动员全台的员工为这些信件拆封,大家忙得不亦乐乎,而五花八门的名称也搞得大家眼花缭乱。有人主张用神王宙斯来命名这颗新行星,有人主张用为人类盗火的普罗米修斯来命名,有人主张用大英雄赫拉克勒斯的名字来命名,还有人认为应该用罗威尔来命名……可惜的是,这些名字没有一个得到大家一致的认可。

1930年3月14日,牛津大学图书馆的马丹先生在早晨8点钟和往常一样坐在餐桌前吃早餐,他的外甥女——11岁的小姑娘凡内提亚就坐在他的旁边。马丹先生有一个习惯,他总是—边吃饭一边看报。他看到《泰晤士报》和《每日邮报》上登着同一个消息:“海外行星”找到了,现面向全世界征集名字。马丹先生很兴奋,不由得念出了声。没想到,一旁的凡内提亚脱口而出:“可以叫它冥王星嘛!”凡内提亚从小就热爱天文,并且熟读《古希腊罗马神话》,当她听到发现新行星的消息时,想到这颗行星距离太阳最远,得到的阳光最少,那里一定像冥王统治的地狱一般阴暗寒冷,于是产生灵感,说出了那个最终被世人接纳的名字——冥王星。

马丹先生将这个清晨发生的事写成一封信,投进了天文学教授特纳先生家的邮箱里。直到3月15日下午特纳先生才回到家里看到了这封信。特纳先生看完信件,不敢怠慢,立即跑向电报局,向大洋彼岸的罗威尔天文台台长斯里弗发了一封简短的电报:给新行星命名,请考虑“冥王星”这个名称,这是11岁的小姑娘凡内提亚的提议。发完电报他还不放心,又寄出了同样内容的一封信。

电波飞快,消息立即传到了美国。可是斯里弗办公桌上的信件早已堆积如山。一直到了3月19日,特纳先生的信件和电报才被看到。斯里弗在惊喜之余立刻给特纳教授回了一封电报:非常感谢您的来信,冥王星、冥王星,这正是我梦寐以求的好名字。

1930年5月1日,罗威尔天文台公布了一则启事:我们收到过许多建议,而“冥王星”这个名字最为相宜,这个名称是由英国牛津11岁的小姑娘凡内提亚提出来的。

降级之故

1930年,冥王星被发现后,被列为太阳系的第九大行星。2006年8月24日,国际天文学联合会通过了关于“太阳系行星定义”,而冥王星因不符合这一“定义”而被降级为“矮行星”,不再属于行星之列。这个决定一公布,许多人不禁追问“为什么”,还有很多人开始为冥王星鸣不平,似乎“降级”这件事使发现者汤博和命名者凡内提亚的功劳也跟着“缩小”了。

可是,从科学的角度来说,冥王星的“降级”是不可动摇的,也是天文学发展进步的必然结果。如果冥王星错后76年才被发现,它就不会被列入行星一类了。

第一，它的个头儿和体重越来越小。

在1930年,刚刚发现它的时候,根据它的光度推算,其直径约为6 400千米,质量则是地球的80%。可是到了1950年,通过直接测量,它的直径“缩小”到了5 000千米,质量只有地球的11%了。1978年,经过再次测量,它的直径只有2 700千米,质量还不足地球的四百分之一。到了20世纪90年代,通过哈勃望远镜的观测,冥王星的直径仅有2 250千米。当然,这不是说冥王星本身在急剧地“收缩”,而是随着望远镜越来越大,特别是太空望远镜的出现,测量技术越来越高,所得的数据也就越来越精准了。通过精准的数据,我们发现它跟其他行星的“差距”其实很大,于是便产生了把它归入矮行星的动议。

◎地球、月球、冥王星体积对比

第二，冥王星的结构与其他行星有明显的区别。

太阳系其他八颗行星根据它们的结构分成了两大类:一类是“类地行星”,包括水星、金星、地球和火星。它们都有坚硬的岩石硬壳,下面是炽热的岩浆,中心有一个铁质的核心。另一类是“类木行星”,包括木星、土星、天王星、海王星。它们都是巨大的气态行星,没有坚硬的外壳。而冥王星呢?它既不像类地行星,也不像类木行星,它主要是由冰雪构成,更像一些彗星或是小行星,因此它被归为“另类”。

第三，冥王星处在柯伊伯带之内。

1950年,美国天文学家柯伊伯提出:从海王星的轨道开始,直到100天文单位处,有一个存在大量小天体的群带,这里有成千上万颗彗星、小行星。后来人们就将这里称为“柯伊伯带”。各国天文台把望远镜指向这里进行观测,从1992年起发现了800多颗柯伊伯带天体,大多数都比冥王星小,它们在冥王星的轨道附近与其结伴同行。2002年6月,美国加州理工大学的迈克尔·布朗宣布,他们发现侉瓦尔的直径有1 250千米,而冥王星的直径是2 250千米。2003年11月14日,帕洛玛天文台1.2米望远镜观测到了塞德娜,直径有1 600千米。2005年,天文学家又发现了一颗遥远的星体——阋神星,估算其直径有2 600千米,体积超过了冥王星(2015年,NASA发现阋神星的直径约为2 326千米,比冥王星要小)。有人提出应当把它叫作“第十大行星”,可是大多数天文学家认为这并不合适,因为在柯伊伯带里还有更多这样的天体等待着被发现,而它们都不像行星。可以说,阋神星的出现构成了对冥王星最大的挑战。

◎帕洛玛天文

2006年,国际天文学联合会召开会议,让全世界的天文学家在一起讨论,最终通过了三条“行星定义”:1.行星必须是围绕太阳公转的天体;2.行星要有足够大的引力,使自身的形状为圆球形;3.行星要有足够大的引力,能够把轨道附近的天体吸引过来,即将轨道清理干净,从而拥有自己的“专属轨道”。冥王星符合前两条,却不符合第三条,在它的身旁,有许多小天体跟它结伴而行,它没有自己专属的轨道。国际天文学联合会因此把它安置进了一个新的家族——“矮行星”。还把小行星带里最大的谷神星拉到这里与它做伴。现在这个家族已有5位成员,它们分别是:谷神星、冥王星、阋神星、妊神星和鸟神星。虽然,现在这个家族略显冷清,但相信未来一定会有更多的矮行星被发现,使这个家族兴旺起来!

◎2006国际天文学联合会代表大会会议现场