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行星的定义仍然是一个痛点尤其是在冥王星

  一些天文学家不同意遥远球体 2006 年的重新分类
  冥王星一直是人们喜爱的第九颗行星。没有人在意它是太阳系的矮子,有一颗卫星,卡戎,大小只有它的一半。没有人注意到它有一个倾斜的、偏心的轨道。冥王星是个怪人,但它是我们的怪人。
  "孩子们认同它的渺小,"科学作家 Dava Sobel 在她 2005 年的著作 《行星 》中写道。"成年人与它的不足有关,它作为一种格格不入的边缘存在。"
  2000 年,当冥王星被排除在纽约市美国自然历史博物馆的行星展览之外时,孩子们向博物馆天文馆馆长尼尔·德格拉斯·泰森 (Neil deGrasse Tyson) 发送了仇恨邮件。同样,15 年前,即 2006 年 8 月,国际天文学联合会 (IAU) 编写了一个新的"行星"定义,将冥王星排除在外,这也引起了民众的一片哗然。新定义要求天体 1) 绕太阳运行,2) 有足够的质量成为球形(或接近),并且 3) 清除了其他天体在其轨道周围的邻域。符合前两个标准但不符合第三个标准的天体,如冥王星,被称为"矮行星"。
  科学不是感性的。它不在乎你喜欢什么,或者你在小学学到了什么助记符。科学似乎赢得了胜利。科学家们对太阳系有了更多的了解,并相应地修改了他们的观点。
  2006 年担任 IAU 主席的法国 CEA Saclay 的天文学家 Catherine Cesarsky 说:"我相信做出的决定是正确的。随着越来越多的[海王星以外的物体]被发现,很难不断改变太阳系行星的数量。其意图根本不是要贬低冥王星,而是将其提升为具有重要意义和兴趣的一类新太阳系天体的原型。"
  很长一段时间,我都认同这个观点。自从2006 年我读大学三年级以来,我在 康奈尔每日太阳报 上的第一次报纸演出就一直在写关于冥王星的文章。我就 IAU 的决定采访了我的一些教授。其中一位,现在在加州大学洛杉矶分校的行星科学家让-吕克·马戈特称其为"科学战胜情感的胜利。科学就是认识到早期的想法可能是错误的,"他当时说。"冥王星终于到了它该去的地方。"
  但另一位行星科学家吉姆贝尔,现在在坦佩的亚利桑那州立大学,认为这个决定是一种讽刺。他仍然这样做。他说,行星必须清理轨道的想法特别令人讨厌。收集或排出所有碎片的能力不仅仅取决于身体本身。
  贝尔最近告诉我,所有具有有趣地质特征的东西都应该是一颗行星。"我是一个混混,而不是一个分裂者,"他说。"你在哪里不重要,重要的是你是什么。"
  不是每个人都同意他的看法。"十五年前,我们终于把它弄对了,"加州理工学院的行星科学家迈克·布朗说,他使用推特账号@plutokiller 因为他的研究帮助将冥王星从行星万神殿中剔除。"冥王星一直都错了。"
  但自 2006 年以来,我们了解到冥王星有大气层,甚至可能有云层。它有由水冰构成的山脉、冰冻的氮田、甲烷积雪覆盖的山峰、沙丘和火山。"这是一个动态、复杂的世界,不同于任何其他绕太阳运行的世界,"记者克里斯托弗·克罗克特 (Christopher Crockett)在 2015 年美国宇航局的新视野号航天器飞越冥王星时在《 科学新闻》 中写道。
  NASA 新视野号任务的观测表明,冥王星的 Sputnik Planitia 地区表面覆盖着翻腾的氮冰"细胞"(白色多边形块)
  更近的景色突出了与这些细胞中的一些接壤的崎岖的水冰山。
  新视野号任务表明,冥王星拥有迷人而活跃的地质,可以与太阳系内部的任何岩石世界相媲美。那位行星科学家菲利普·梅茨格 (Philip Metzger) 认为 IAU 的定义没有达到标准,这一观点得到了巩固。
  奥兰多中佛罗里达大学的梅茨格说,当它被提出时,"人们立即对这个愚蠢的定义做出了反应"。从那以后,他和同事们一直在提炼他们的观点:"为什么我们有这种直觉,说它是愚蠢的?" 复述故事
  梅茨格说,事实证明,"我们只是学到了更多"的说法并不是真的。虽然官方的说法是冥王星因为有新数据进入而被重新分类,但事情并没有那么简单。他说,教导叙事对科学和科学教育不利。
  事实是,行星没有单一的定义——我开始相信这是一件好事。
  几个世纪以来,"行星"这个词是一个更具包容性的术语。当伽利略将他的望远镜转向木星时,天空中任何较大的移动天体都被认为是一颗行星——包括卫星。当天文学家在 1800 年代发现了我们现在称为小行星的岩石天体时,它们也被称为行星,至少一开始是这样。
  冥王星从一开始就被认为是一颗行星。1930 年 1 月,堪萨斯州弗拉格斯塔夫洛厄尔天文台新招募的业余天文学家克莱德·汤博 (Clyde Tombaugh) 在拍摄的照片中发现了它,他冲向天文台台长宣布:"我找到了你的 X 行星。"
  这一发现并非偶然。1903 年,美国天文学家珀西瓦尔·洛厄尔 (Percival Lowell) 提出假设,一颗质量是地球 7 倍的隐藏行星绕太阳运行 45 倍。洛厄尔一直在寻找他所谓的 X 行星,直到他于 1916 年去世。在没有他的情况下,搜索仍在继续。
  新发现的行星被认为是"黑如漆,几乎密如铁,密集的两倍最重地上的地表岩石," 科学快讯 ,前身 科学新闻 ,报道于1930年。
  进一步的研究表明,洛厄尔严重高估了冥王星的质量:它更像是地球质量的五分之一。当科学家们意识到冥王星并不孤单时,事情变得更加奇怪。1992 年,正如《 科学新闻 》(  Science News) 所描述的那样,在"冥王星和海王星轨道之外的深冰冻空间"中,发现了一个直径约为冥王星十分之一的天体。
  从那时起,在被称为柯伊伯带的寒冷地带中发现了 2,000 多个冰天体,而且还有更多冰天体。对冥王星邻居的认识带来了新的问题:哪些特征可以将这些陌生的新世界与更熟悉的世界联系起来?是什么让他们与众不同?随着如此多的新物体成为焦点,人们越来越渴望对"行星"进行正式定义。
  2005 年,布朗发现了第一个似乎比冥王星还大的柯伊伯带天体。如果冥王星是第九颗行星,那么绰号为 Xena(以纪念电视节目 Xena: Warrior Princess )的新发现肯定应该是第十颗。但是,如果 Xena 是太阳系形成时的冰冷残余,不配获得"行星"的称号,那么冥王星也是如此。
  2006 年在布拉格举行的 IAU 会议上,关于如何对冥王星和西娜进行分类的紧张局势达到了顶峰。在最后一天,即 8 月 24 日,经过激烈的辩论,对"行星"的新定义进行了投票。冥王星和西娜得到了引导。希娜被恰当地改名为厄里斯,希腊的不老女神。
  克莱德·汤博 (Clyde Tombaugh) 带着自制望远镜于 1930 年发现冥王星,当时他 24 岁。
  2006 年 在布拉格,国际天文学联合会的成员投票通过了行星的新定义,将冥王星及其邻居厄里斯重新指定为矮行星
  教科书被修改,海报被重印,但许多行星科学家,尤其是那些研究冥王星的科学家,从不费心去改变。"行星科学家在发表论文时不使用 IAU 的定义,"梅茨格说。"我们几乎只是忽略它。"
  部分原因可能是脸颊或恶意。但梅茨格和同事认为有充分的理由拒绝这个定义。梅茨格、贝尔和其他人——包括西南研究所的艾伦斯特恩,他是领导新视野号任务的行星科学家,在柯伊伯带发现之前就一直认为太阳系包含数百个"行星" ——在最近发表了 两篇论文,一篇于 2019 年发表在Icarus 上,另一篇即将发表。
  在研究了数百篇可追溯到几个世纪前的科学论文、教科书和信件后,研究人员表明,科学家和公众使用"行星"一词的方式随着时间的推移而发生了变化,但并不是大多数人认为的那样。 进进出出
  以谷神星为例,它是第一个被发现的矮行星。谷神星位于火星和木星之间的小行星带,在 1801 年被发现后也被认为是一颗行星。人们常说,在天文学家在小行星带中发现了其余的尸体后,谷神星被降级了。到 1800 年代末,随着数百颗小行星的堆积,谷神星因其邻居而被剥夺了行星称号。从这个意义上讲,故事是这样的,谷神星和冥王星遭受了同样的命运。
  但这不是真实的故事,梅茨格和同事们发现。谷神星和其他小行星被认为是行星,有时被称为"小行星",直到 20 世纪。1951 年发表在《 科学新闻通讯》上的 一篇文章宣称"已知有数千颗行星围绕我们的太阳运行",尽管大多数都是"小鱼苗"。"这些"婴儿行星"可以小到一个街区,也可以大到宾夕法尼亚州。
  矮行星谷神星在小行星带中运行。它也曾被认为是一颗行星。美国宇航局的黎明任务在 2015 年访问了这颗矮行星
  直到 1960 年代,当航天器对这些天体进行更好的观测时,"小行星"一词才不再流行。虽然最大的小行星看起来仍然像行星一样,但大多数小行星的形状都是块状和不规则的,这表明与更大、更圆的行星不同的起源或不同的地球物理学。梅茨格认为,小行星没有"清除它们的轨道"这一事实与更名无关。
  那么月亮呢?直到 1920 年代,科学家们称它们为"行星"或"次要行星"。令人惊讶的是,非科学出版物,特别是使用天体位置进行占星读数的占星历书,坚持认为有限数量的行星在恒星的固定球体中移动是简单的。
  梅茨格认为,当行星科学在 1910 年至 1950 年之间经历"大萧条"时,包括卫星在内的行星的旧定义被遗忘了。已经发现了这么多小行星,寻找新的小行星或改进它们的轨道变得无聊了。望远镜还不足以开始探索小行星的地质。空间科学的其他部分更令人兴奋,所以注意力都集中在那里。
  但是太空旅行带来的新数据将卫星带回了行星圈。从 1960 年代开始,"行星"作为对卫星的描述重新出现在科学文献中,至少是大的圆形卫星。 实际使用
  梅茨格说,包括某些卫星、小行星和柯伊伯带天体在内的行星定义之所以具有持久力,是因为它很有用。行星科学家的工作包括将火星(一颗行星)与泰坦(一颗卫星)、海卫一(一颗可能诞生于柯伊伯带并在很久以前被海王星捕获的卫星)与冥王星(一颗矮行星)这样的地方进行比较。他说,用一个词来描述有趣的地球物理学发生的天体,包括孕育生命的条件,在科学上是有用的。当岩石世界变得足够大以使其自身引力使它们成为球形时,会有各种额外的复杂性,从山脉到大气再到海洋和河流。
  冥王星和成百上千的其他天体在大小和兴趣上与冥王星相媲美,它们在太阳系冰箱的冰背上运行,称为柯伊伯带
  "我们并不是说我们对行星有完美的定义,所有科学家都应该采用我们的定义,"他补充道。这与 IAU 所犯的错误相同。"我们说这是应该辩论的事情。"
  对"行星"的更具包容性的定义也会给出更准确的太阳系概念。强调八颗主要行星表明它们主宰了太阳系,而事实上,较小的行星的数量远远超过这些行星。主要行星甚至不会在很长一段时间内保持在它们的轨道上。天然气巨头过去曾四处游荡。教授仅包括八个静止行星的太阳系的观点并不能做到那种动态公正。
  加州理工学院的布朗不同意。他说,拥有将其他天体推入或推开的引力是世界的一个重要特征。此外,这八颗行星显然主宰了我们的太阳系,他说。"如果你第一次把我扔进太阳系,我环顾四周,看看那里有什么,除了‘哇,有这八个——选择你的词——以及许多其他小事之外,没有人会说别的。 ." "
  从卡戎看冥王星的插图 在这张插图中,冥王星从其最大的卫星卡戎升起。
  以这种方式思考行星会引发什么关于太阳系如何自我组合的大问题。
  支持 IAU 定义的一个常见论点是它使行星的数量保持可控。你能想象有成百上千颗行星吗?一般人将如何跟踪所有这些?我们会在饭盒上印什么?我不是在取笑这个想法;作为一名从 8 岁起就痴迷于太空的天文学作家,我不愿意让人们远离行星。
  但梅茨格认为,只教授 8 颗行星可能会使人们转向其他所有太空。"早在 2000 年代初,当天文学家在我们的太阳系中发现新行星时,人们非常兴奋,"他说。"所有的兴奋都在 2006 年结束。" 但是这些对象仍然存在并且仍然值得关注。他说,到目前为止,至少有 150 颗这样的矮行星,而大多数人对此一无所知。
  这是我认为最有说服力的论点。为什么我们需要限制行星的数量?就此而言,孩子们可以记住数百种恐龙或神奇宝贝的名称和特征。为什么不鼓励行星呢?为什么不鼓励学生重新发现和探索最吸引他们的太空物体呢?
  我开始认为是什么造就了一颗行星,可能只是旁观者的眼睛。我可能是一个笨蛋,而不是一个分裂者。

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