《冥王星任務》:冥王星被逐出「行星」之列,竟是天文學者的荒謬敵意

《冥王星任務》:冥王星被逐出「行星」之列,竟是天文學者的荒謬敵意
新視野號從45萬公里距離所見的冥王星(2015年7月14日)。|Photo Credit: NASA/JHUAPL/SwRI@Wikimedia Commons Public Domain

我們想讓你知道的是

天文學者在布拉格投票投成這樣,消息傳到了新視野號團隊這裡,各種反應都有。有人覺得無所謂,有人覺得莞爾、有人覺得煩躁、有人真心覺得火大。法蘭・貝格納說得一針見血:「矮人也是人,矮行星也是行星。以上。」

文:艾倫・史登(Alan Stern)、大衛・葛林史彭(David Grinspoon)

木星,與木星背後的整片星海
冥王星被逐出家門,二○○六年

二○○六年的八月,新視野號發射才短短七個月,國際天文聯合會就在捷克的布拉格召開了一場會議。這場會議之所以值得一提,是因為「行星」一詞的定義,在此歷經了一系列的投票表決。

慢慢揭開古柏帶的神祕面紗,人類發現那兒充斥著許多結冰的小體積行星,與冥王星神似的這些小個子行星,既非如木星是氣態的巨行星,或如海王星是冰巨星,也不像金星、地球與火星一般,是以岩石為主的類地行星。弄了半天,冥王星在其所在之處,並非一支獨秀地是個老大哥,它只不過是最早被發現、在亮度上略勝一籌罷了(亮,所以好發現),但它其實只是一群新世界裡的其中一名成員而已。在此同時,於遙遠的恆星周邊,還有許多其他不同類型的新形態行星也不斷為人類所發現——有些跟木星一樣大,甚至於比木星更大。要在其他恆星周圍發現小一點的行星,受制於現在的科技,還有些困難,但一路以來(到現在),人類都普遍預期可以在遙遠的恆星周圍發現小個子的行星,這只是時間的問題。

在古柏帶「豐收」的新小型行星,長時間都被不少行星科學家稱為「矮行星」(dwarfplanet)。這個詞,是一九九一年艾倫在一篇研究報告中發明的,當時他以數學計算出太陽系可能內含多達一千顆這樣的星體。他之所以選擇「矮行星」一詞,是因為想對應恆星界已廣為人接受的矮恆星(dwarf star)。事實上我們的太陽就是一顆矮恆星(黃矮星),而矮恆星也是宇宙中最常見的一種恆星。

然後在二○○五年,發現了古柏帶一顆後來被命名為鬩神星(Eris)的矮行星。發現它的加州理工科學家麥可・布朗(Mike Brown)認為鬩神星比冥王星還稍大一些(這點後來證明有誤)。鬩神星發現一事的化學反應,使國際天文聯合會任命了一個行星定義委員會,成員包括曾獲獎項肯定的科學作家達瓦・索柏(Dava Sobel),另外再加上六名資歷顯赫的天文學家。

在經過長時間的諮議與辯論後,此一權威的委員會提出了一個直截了當的行星定義:「行星乃是依照軌道繞行任一恆星的物體,且其體積或質量需大到足以用重力讓自身接近圓形,但又不能大到啟動核融合而晉身為恆星。按照這則定義,再配合上眾多行星科學家的想法,古柏帶的矮行星被承認為一種新的小型行星分類。

但接下來發生的事情,就不只是有點怪而已了。早在一九八○年,眾所周知英國天文學家布萊恩・馬斯登(Brian Marsden)就曾告訴克萊德・湯博,說在他看來冥王星算不得行星。馬斯登還說他的志向,就是要讓冥王星被「正名」為小行星,藉此,抹消湯博的歷史貢獻。我們問了一些人,但沒人記得馬斯登為什麼充滿敵意,但大家確實表示,出於某種原因,馬斯登看湯博不順眼就是了。於是就在二○○六年,國際天文聯合會的大會上,以馬斯登為首的一群天文學者先以程序問題做為手段,反對國際天文聯合會委員會所提的行星定義。再來他們丟出了一系列急就章拼湊出來、粗製濫造的修正案與新定義,結果全數遭到投票否定。但這群人仍不死心。到了為期一周會議的最後一天,多數與會者都已經提前離開(國際天文聯合會的成員僅剩百分之四),少數帶著倦容留下來的會員將投票表決,是否要用新的定義取代其內部委員會精心擬好的行星定義。

很不幸的是,這個將交付表決的新定義,既不嚴謹、也不合理、更談不上優雅。而這定義一經通過,後果便是冥王星等矮行星、外加繞行其他恆星的所有行星,統統被逐出了行星的大家庭。那一日在國際天文聯合會上,草率的投票過程在國際上惡評如潮,程序上的缺陷幾乎是所有人的共識。這個蒙混過關的定義,既未能得到為數眾多的天文學者認同,更令一群特定的行星專家——也就是行星科學家——一整個義憤填膺。

認真說,這個新的定義漏洞百出。比方說它有一條規定是行星必須繞行我們的太陽。這簡直犯蠢,因為這等於徹底昧於宇宙充滿(太陽)系外行星這一令人振奮的發現。事實是,幾乎每顆恆星都有行星繞行。要是按照這個定義,那行星就等於成了太陽系的專利,亦即出了太陽系,宇宙間再無行星。這個定義的另外一個問題,是有人為操控行星數目之嫌。他們刻意將行星的數目壓低,理由是讓小學生記憶的負擔減輕(沒錯,這麼好笑的理由,他們提出的時候可是煞有介事,表情一本正經!)。而正為了減少「冗員」,他們規定行星必須將所處的地區「掃蕩乾淨」。

這種思維本身就很妙。因為我們要決定一個物體是不是行星,難道不應該專注在這物體本身的特性上嗎?為什麼我們要去管它附近有或沒有什麼東西呢?但國際天文聯合會的定義才不管這個物體長得什麼模樣、也不在乎它有什麼樣的性質:比方說它有沒有大氣層?有沒有衛星?有沒有山川與海洋?他們的定義所在意的是:這物體位在什麼地方?它繞行運轉的是什麼對象?它軌道附近有或沒有什麼東西?按照這種定義,地球要是外頭圍繞著一團碎片(事實上地球出現的前五億年確實如此,甚至今天你也可以說地球外頭繞著各種殘骸),那就連我們自己的家,都不能算得上是行星了。

這組定義原本已經夠爛,雪上加霜的是馬斯登還額外補上一刀。在決議文的尾聲,馬斯登這夥人額外加了一條純粹是洩恨用的廢話:「矮行星不是行星。」靠著這句廢話,馬斯登完成了他長久以來的夙願:冥王星在天文學者的眼裡,或是在天文學的文本裡,都不再是顆行星了,而克萊德・湯博的歷史定位,也就此抹消。

國際天文聯合會的荒謬表決,引起媒體間一片譁然,而其報導的重點放在冥王星的「降級」。降級在此並不是個中性的字眼,降級意味著地位遭貶,意味著重要性大不如前。

惟真相很快地就浮出水面,外界開始意會,有心人想把新的矮行星分類逐出行星之列,冥王星與其同類便會從太陽系的重要星體之列除名。

天文學者在布拉格投票投成這樣,消息傳到了新視野號團隊這裡,各種反應都有。有人覺得無所謂(誰在乎天文學家怎麼想?他們又不是行星專家),有人覺得莞爾、有人覺得煩躁、有人真心覺得火大。法蘭・貝格納說得一針見血:「矮人也是人,矮行星也是行星。以上。」

許多行星科學家很不能接受的一點,是主流媒體的報導方式。不少新聞機構把這次問題百出的分類當成既成事實報導,未經查證就全盤接受國際天文聯合會的權威。話說國際天文聯合會IAU是以天文學者為核心的組織,行星科學家並非其主力,他們不見得有權威可以定義像「行星」這麼個常用的單字。

投票完的兩周後,數百名行星科學家——人數超過在布拉格投票的天文學家總數——簽署了請願書。他們的訴求的是國際天文聯合會的定義瑕疵太多,所以拒絕使用。媒體大多對這次請願視而不見,原因我們並不理解。總之因為這次莫名其妙的投票,冥王星在不少民眾的想像中成了顆小行星,但冥王星真的是一顆貨真價實、「小型」的行星。

長路迢迢

天文學家的蠢事暫且按下不表,新視野號團隊還是得迎接非常忙碌的二○○六年。總的而言,將近十年的冥王星航程可區分為兩階段,且各自有不同的特色、工作內容以及節奏。用來衝刺到木星的十三個月中排滿了飛行器的調度、初始路徑修正、觀測儀器的部署與校準,還有一票關乎如何飛掠木星的規劃活動。在通過木星之後,新視野號將以八年的時間航向冥王星,期間飛行器多以冬眠度過每一年,而在地球上的任務團隊,將利用此時規劃冥王星的飛掠事宜。多年前當湯姆・考夫林在新視野計畫經理的職位上退休,由葛倫・方騰接手之際,艾倫曾分別為這兩階段航程的命名,藉此褒揚這前後任的兩位計畫經理:飛到木星這一段,被稱為「湯姆的巡弋」(Tom’s Cruise),而從木星到冥王星這段,則被稱為「葛倫的滑翔」(Glen’s Glide)。

隨著新視野號展開漫長的太空之旅,計畫團隊也順勢大幅縮編。從發射回推的四年是一段「建軍」的過程,期間超過兩千五百名專才參與了飛行器的打造、測試與發射,另外還有地面系統、放射性同位素熱電機與火箭部分的團隊同仁。但發射之後僅短短一個月內,大部分的計畫成員就都失去了功能性與必要性。由是他們紛紛轉往其他計畫效力。如果原本的新視野號計畫是一座大城,現在的新視野號計畫就是一座小鎮。

在航向冥王星的長路迢迢中,稱得上必要的只有骨幹的飛航控制與規劃人員、一小批工程背景的「系統擔當」、兩打的科學團隊成員,與科學團隊合作的器材工程組員,還有為數不多的管理層。艾倫回憶說:「發射之後短短幾周,大家幾乎都各奔西東。計畫規模一下子縮水成剩下五十顆按鈕搞定。一夕之間舉目四望,我赫然發現:怎麼只剩我們幾個小貓兩三隻——一個頗為袖珍的團隊——十年內要讓這架東西飛完三十億英里,最後還要飛掠一顆素昧平生的新行星,就全看我們的了。」

你可能會以為地球到冥王星這麼遠、飛行的時間又長達十年,團隊成員應該會無聊到死、每天上班不知道要幹什麼好吧。但實際上隨著各種程序的日益自動化,加上原本的計畫就是讓飛行器冬眠度過大部分的時間,所以新視野號任務的團隊規模僅是航海家任務的十分之一。航海家計畫動用了多達四百五十人的大陣仗,我們才幾十個人要搞定一切。而正因為人力如此精簡,對新視野號團隊而言,這仍舊是極為充實而忙碌的十年。

要說忙,航程的第一段算是忙中之忙。十三個月內要趕到木星,時間不是普通的趕,而要做完的事情之多,可謂「國事如麻」。哈爾・威佛回憶說:

聖經上那些疲累的人來到這裡,肯定沒得安息還不得安寧。在我們檢查完飛行器、問題排除完、第一段航道修正完、儀器酬載也確認完畢之後,接下來的行程依舊多如牛毛,主要是我們得立馬開始規劃並執行複雜的木星飛掠。我們得在木星附近把飛行器導引到太空中一個正確的「鑰匙孔」中,這才能讓新視野號從那兒第二次出發、朝冥王星飛去。另外我們還打算在飛過木星時,把規劃中冥王星飛掠的所有步驟與流程都演練一遍。還有就是我們希望木星的飛掠,可以在科學研究上取得重大成功。這一切的一切從籌備、測試與執行,都得在短短十三個月全部完成。

另外一個比較中長期的任務,是要在這十年間維繫住團隊記憶——這包括飛行器與科學儀器在建造與操作時的種種細節,都要加以保存。這件工作之所以重要,是因為新視野號任務九成以上的原始班底,都在發射成功後改投其他計畫。十年一晃就過去了,萬一到時候飛掠任務進入緊鑼密鼓的階段,計畫又需要人手了,但招兵買馬來的、卻是一群從未參與過飛行器設計與製造的菜鳥,那新視野號團隊該如何是好?為了未雨綢繆,以最保守的態度,為前方的漫漫長路做好最壞的打算,新視野號團隊行事很認真,飛行器與任務控制的每個環節,都先鉅細靡遺地做成了紀錄。再者,他們提前為八、九年後要招募的新血,規劃好了教育訓練。三來,他們替任務控制與新視野號模擬器製作了庫存備用的零件。最後,他們甚至還拍攝了(課堂授課風格的)影片,來描述飛行器與任務控制的所有工作細節。

這些打鐵趁熱的紀錄工作。為任務寫日記、以便為遠方二○一五年做好準備,都只是額外的工作,他們包括學習駕駛新視野號、完成飛行器與科學儀器檢查確認,以及規劃與木星會合的事宜在內的種種本業,每一樣都還是要扎實做好的。哈爾・威佛是對的:至少整個二○○六年與大半的二○○七年,疲憊的人將無法安歇。

相關書摘 ▶《冥王星任務》:三十億英里的旅程,新視野號終於替人類看見了冥王星

書籍介紹

本文摘錄自《冥王星任務:NASA新視野號與太陽系盡頭之旅(繼阿波羅號與航海家號後,二十一世紀人類再度探索未知星球的傳奇故事)》,時報文化出版
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作者:艾倫・史登(Alan Stern)、大衛・葛林史彭(David Grinspoon)
譯者:鄭煥昇
審定:曾耀寰

人類登陸過月球、開發過火星,還探索過天王星、海王星……
等等,那冥王星呢?

二○一五年美國國慶日,航太總署(NASA)負責冥王星計畫的任務主持人艾倫・史登,手機響了起來:「我們跟太空船失聯了!」整整九年未曾斷過聯繫的太空船新視野號,卻在終於要飛掠冥王星的前十天與NASA失聯,這代表長達十四年的計畫可能付諸流水,而超過兩千五百位同仁的心血也將白費……

熟悉太空天文計畫的人,可能對於火星探測車的進展最為了解;但冥王星任務卻是NASA有史以來最完美又最省錢的計畫,在預算僅四億元的要求下,數學家與物理學家突破瓶頸:在地球跟冥王星對齊的那一年,NASA先將飛行器拋向木星,再用木星把飛行器加速拋向冥王星,十年內就可抵達目的地。

新視野號的成功,標誌著人類終於在二十一世紀再度探索未知星球。本書正是冥王星探測任務最權威的紀錄,無論是太空學者的熱忱、爭取計畫經費的艱困,甚至是NASA內部的權力角逐,在計畫主持人艾倫・史登與科學作家大衛・葛林史彭的筆下,這些不為人知的內幕將一一呈現。

冥王星任務:NASA新視野號與太陽系盡頭之旅
Photo Credit:時報文化出版

責任編輯:羅元祺
核稿編輯:翁世航