冥王星 該不該降級?

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編譯/潘楠慕
太陽系「九大行星」中的冥王星曾被降級,但科學家最新研究指出,當時把冥王星降級成矮行星的其中一個理由並不充分,應該恢復冥王星的地位,也恢復太陽系「九大行星」的稱謂。
二○○六年時,國際天文協會(IAU)表示行星的定義有三,第一是圍繞著太陽運轉的星體;第二則是質量需夠,本身的重力可以達到流體靜力平衡(hydrostatic equilibrium),使外觀看起來近似球體;第三點則是星體體積必須夠大,成為自己運行軌道上最大的萬有引力來源。
當時認為,冥王星雖符合前兩點定義,但其公轉軌道會遭遇海王星,且位處古柏帶(Kuiper Belt,海王星軌道以外的小行星帶),和其他小型星體共用軌道。因此,IAU把冥王星降級為矮行星,太陽系「九大行星」只剩下「八大行星」。
然而,一些天文學家仍堅稱冥王星是行星。美國中央佛羅里達大學(University of Central Florida)的最新研究指出,當年IAU的理由並不正確。
行星科學家麥澤格(Philip Metzger)表示,自一八○二年迄今,只有一項科學文獻認為要成為一顆「行星」就必須滿足它要能夠「清除軌道上其他鄰居」的定義。這個結論甚至只是來自推論,其論證過程也早已被推翻。麥澤格指出,以行星科學來說,沒有科學家會把IAU的行星定義應用在研究上。
參與研究的約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)行星科學家朗永(Kirby Runyon)則表示,清除軌道上其他鄰居並非區分行星和矮行星的準則,「這是個虛假的歷史主張,不該套用在冥王星上。」
麥澤格認為,IAU提出的行星定義過於草率,沒有進一步解釋何謂「清除自己的軌道」,而且其字面本身就令人費解,行星如果清除了自己的軌道,就沒有辦法公轉。
麥澤格指出,他們透過綜合文獻的調查發現,科學界真正開始區分「行星」和其他星體的時間點是一九五○年代初期,當時,天文學家古柏(Gerard Kuiper)在論文當中,按照星體形成的方式來定義。
麥澤格的研究小組主張,要判別星體是否為行星,只要從這個星體是否大到可以用自身的重力讓星體變成球形即可。他進一步說明:「這不是隨便的定義,而是行星在演化過程中的重要里程碑,因為星體變成球形後,行星內部的地質活動就會啟動。」
麥澤格認為,冥王星是太陽系中非常複雜且有趣的行星,不僅擁有地底海洋、複數層大氣層,並已發現有機化合物、湖泊和數個衛星環繞的跡象,地質複雜程度僅次於地球。
不過,一些天文學家並不完全認同麥澤格的論點。天文學家席格爾(Ethan Siegel)表示,冥王星是否該歸類為行星,所依據不僅是冥王星能不能自行清除軌道,而是它在太陽系中的位置。
席格爾說:「我們在太陽系中的位置,才是地球歸類為行星、冥王星不是的關鍵。」
另一位天文學家貝特金(Konstantin Batygin)則認為,各界不需要糾結在用語上的爭辯,應該聚焦在星體本身的特性,例如質量和軌道。
質量是地球的十倍大
X星球 等待被證實
美國學者宣稱發現一顆比被除名的冥王星大五千倍的行星,環繞太陽一周得花一到兩萬年。他們把這顆星球稱為「Planet X」(X星球),認為這才是太陽系第九大行星。
加州理工學院學者表示,他們透過數學模型和電腦運算,推測出位於太陽系邊緣的「Planet X」,質量約有地球十倍大。
研究人員貝特金(Konstantin Batygin)和布朗(Mike Brown)表示,「Planet X」是真正的第九大行星,因為其質量比冥王星大,它的重力遠大於鄰近的矮星,「可說是所有行星裡面最像行星的星體」。
據推測,「Planet X」充滿氣體,類似天王星和海王星。它和太陽的距離,比地球到太陽的距離遠兩百倍,繞太陽公轉一周約需一萬到兩萬年。
然而,「Planet X」畢竟尚未由科學家親眼見證,目前仍處於推算階段,是否該列為第九行星也引發學界爭論。
貝特金和布朗也是依據過去天文數學家的方式,透過星體間的引力研判行星的存在,例如十九世紀時法國天文數學家維瑞爾(Urbain Le Verrier)觀察到天王星的軌道運動,受到一顆未知行星的引力作用干擾,出現天文學中的「攝動」影響。維瑞爾據此計算出這顆行星的軌道、位置、大小,最終發現了海王星。
貝特金和布朗發現,古柏帶上有六個星體,都受到引力作用影響,經過推算後,他們宣稱發現新的行星。
不過,「Planet X」是否真實存在,尚未獲得共識。美國西南研究院的列維森(Hal Levison)表示,過去有許多研究人員宣稱發現新行星,但最後都證明是錯誤。
要證明「Planet X」的存在,最好的方法就是「眼見為憑」,透過天文望遠鏡實際觀察並記錄影響。
貝特金和布朗希望透過夏威夷茂拉凱亞火山天文台(Mauna Kea)的超級望遠鏡,找出它的蹤影。
JWST 可探測外星生命跡象
美國太空總署(NASA)計畫在二○二一年發射詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST),在距離地球一百五十萬公里處環繞太陽運行,探測三十九光年以外的智慧生命跡象,有可能寫下天文學革命性的新篇章。
NASA表示,「JWST太空望遠鏡可以看到大爆炸(Big Bang)發生後兩億年的影像,有如強大的時光機器,能夠看到一百三十五億年前的恆星,以及從黑暗中逐漸形成的星系。」JWST太空望遠鏡計畫的費用高達一百億美元,除了觀察星系,還能觀察行星大氣是否由於生命存在發生變化,藉此探測外星生命跡象。
華盛頓大學天文學家托頓(Joshua Krissansen-Totton)指出,JWST太空望遠鏡對光線十分敏感,能夠偵測「大氣化學不平衡」。這種概念的原理是,如果星球上的所有生命消失,大氣中許多氣體會出現自然的化學反應。因此,評估大氣化學不平衡,觀察某個行星的大氣狀況變化程度,可能是發現外星生命的關鍵。
去年,一顆距離太陽系三十九點六光年,名為TRAPPIST-1的恆星引發關注,這顆恆星周圍有七個地球大小的行星,其中幾個行星有液態水,可能有生命存在。
托頓解釋,JWST太空望遠鏡可以探測這些行星的大氣,如果發現反常,並可以排除非生物的影響,就代表外星生命存在。
銀河系中和地球大小相近,以合適的距離圍繞恆星旋轉的行星,可能多達十億顆。宇宙則有 一千億個類似銀河系的星系。因此,許多人相信外星生命確實存在。但另一方面,人類迄今尚未找到外星生命存在的確切證據。
NASA在二○○九年發射的克卜勒太空望遠鏡,已協助天文學家辨認數千座太陽系外的行星,JWST則能把研究範圍擴張到更遠,並提升尋找生命跡象的距離,很可能為天文學帶來驚人的發現。

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