身份尷尬的冥王星或許應該擁有「雙重國籍」?

身份尷尬的冥王星或許應該擁有「雙重國籍」?
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

冥王星無法融入「類地行星」、「氣態巨行星」這兩個行星家族。過去的數十年之中,雖然我們明知這個事實,但一直對冥王星很寬容,讓它留在行星的行列裡。

文:泰森(Neil deGrasse Tyson)

冥王星身分尷尬

類地行星形成於太陽系內圍,而在太陽的加熱下,氫和氦的溫度都能高到脫離地球重力的束縛。氣態巨行星則形成於太陽系外圍,溫度較低,能留住氫和氫,並成長為大質量的天體。類地行星和氣態巨行星分屬於兩個不同的家族,它們的特性可參見表9.1。

冥王星無法融入這兩個行星家族。過去的數十年之中,雖然我們明知這個事實,但一直對冥王星很寬容,讓它留在行星的行列裡。如果你去看在1970年代末期所寫的教科書,就會發現冥王星質量和大小逐漸明朗;然後在1980年代的教科書裡,冥王星開始和彗星、小行星及太陽系其他殘屑放在一起介紹。這些都是冥王星行星地位將要崩解的首批徵兆。

冥王星的軌道本身也有一些問題。首先,就如前面提過的,它的軌道會和海王星交錯。對行星來說,這是一種要不得的行為。第二,它的軌道相對其他行星的軌道面有很大的傾角,這也有些尷尬。總之,它的軌道特性和其他大行星並不合拍。

然後在1992年的一幅影像裡,我們瞥見另一顆位置會隨時間改變,在海王星外頭繞行太陽系的冰質天體。從那時候起,我們已經找到一千多顆的這類天體。它們有什麼軌道特性呢?它們全位在海王星外面,其中許多天體有類似冥王星的高傾角和高離心率的軌道(離心率可以描述橢圓軌道偏離圓形軌道的程度)。這些新發現的冰質天體,分布在我們太陽系的圓帶狀新區域。因為天文學家柯伊伯(Gerard Kuiper)曾預測有這種小冰質天體的存在,所以我們稱這個區域為柯伊伯帶。所以,冥王星有兄弟姊妹,也有家,它是一顆柯伊伯帶天體。

觀念天文學_上_表9_1太陽系的行星
Photo Credit: 天下文化

假若冥王星是已知最大的柯伊伯帶天體,那麼我們找到的第一顆此類天體,難道不該是其中最大和最亮的嗎?舉例來說,穀神星是我們找到的第一顆小行星,而到現在為止,也一直是已知最大的小行星。

冥王星的支持者一開始宣稱,冥王星太大了,所以不會是柯伊伯帶天體。不過,冥王星就位在柯伊伯帶裡,它的組成與軌道特性都和柯伊伯帶天體相似。如果你把每一顆柯伊伯帶天體到太陽的平均距離相對離心率做圖,將會發現有一群柯伊伯帶天體和海王星呈3:2週期共振的;也就是當海王星公轉3圈時,這群柯伊伯帶天體會公轉2圈,完全和冥王星一樣。具有這種軌道特性的柯伊伯帶天體,稱為冥族小天體,它們和冥王星的相似性,遠高於與其他柯伊伯帶天體的相似性。

在紐約,冥王星不是行星

再回到羅斯中心,我們只是把冥王星和柯伊伯帶天體的展覽放一起,甚至沒提到它不是一顆行星。對我們的展出來說,實際的物理性質遠比標籤重要。

我們就這樣安靜的展出了一年,直到2001年1月21日,科技記者肯尼士.張(Kenneth Chang)在《紐約時報》的文章〈只有在紐約市,冥王星才不是行星〉刋出為止。他寫道:

來自亞特蘭大的潘蜜拉.柯蒂斯走過羅斯中心的行星展覽時,皺了一下眉頭。行星的數量好像少了。她用手指數了一數,試著回想多年前她兒子在學校學的記憶口訣:My Very Educated Mother Just Served Us Nine Pizzas,對應水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。柯蒂斯說:「我用這個口訣點算之後,才發現真的少了一顆行星,冥王星不見了。結果就變成:我母親端出了9片⋯⋯後頭就沒啦。偷偷摸摸的,而且在主要科學機構中也是僅此一家,美國自然史博物館把冥王星趕出了行星的聖殿⋯⋯」博物館的海頓天文館主任泰森博士說:「我們對冥王星沒有敵意,而且你要很用心,才會發現冥王星沒出現在行星展覽裡」。

當時我試著有技巧的解釋這件事。我們並沒有說「就只有8顆行星」、「我們把冥王星踢出太陽系」、或者「以紐約市的標準來說,冥王星不夠大」。我們只是以不同的方式來呈現資訊而已。不過,《紐約時報》還是決定把事件盡量鬧大。這篇文章接著寫:「不管怎麼說,這是一項出乎意料之外的舉動。因為這座博物館自顧自的把冥王星降級,將冥王星流放出去,和300顆在海王星之外,分布於柯伊伯帶裡的冰質天體為伍。」

冥王星與其他相似的冰質天體一起公轉,它們就座落在同一區。1990年代之後發現愈來愈多類似冥王星的冰質天體,除了讓我們獲得更多新資訊之外,也讓我們對太陽系結構有更深入的了解。

《紐約時報》的文章也引述了我的一位同行,賓佐(Richard Binzel)博士的話,他現在是麻省理工學院的教授,以前是我在麻省理工念研究所時的同學。因為他的學術生涯有部分時間是在研究冥王星,所以對這個事件頗有一些意見。賓佐說:「把冥王星降級有些過頭,遠遠偏離主流天文學派的想法。」接著,美國天文學會行星科學部門的主任賽克斯(Mark Sykes)博士打電話給《紐約時報》,說他要專程來紐約市,打算和我辯論冥王星地位,並歡迎他們一起參與。《紐約時報》同意了,所以派了一位記者和一位攝影師,來記錄我和賽克斯在我辦公室進行的個人辯論,並且一字不漏的登載在2001年2月13日的新聞裡。攝影師跟著我們走到懸掛巨行星的走道區,然後賽克斯開玩笑的伸手掐住我脖子,這張照片的圖說如是說:賽克斯博士向泰森博士挑戰,要他對冥王星在海頓天文館行星展所受到的對待提出解釋。

這則新聞馬上流傳到網際網路、有線新聞網,以及《波士頓環球報》網站,標題則是〈羅斯中心讓冥王星的行星身分發生動搖〉。因為這些媒體報導,我花了生命中三個月的時間,除了回答媒體的各種詢問之外,一事無成。我們不妨看一下,來自線上討論室的部分評論。

美國航空太空總署的一位科學家說:「冥王星是顆如假包換的美國行星,它的發現者是美國人。」討論室有人回覆說:「科學和這種浪漫主義不相容,科學永遠不停在尋找客觀的真象,但民族主義沒有。」另一位支持者說:「我得承認我有些失望,知識圈竟然和占星家合謀起來,維護一個過時的分類法。」你如果想惹天文學家生氣,最簡單的辦法是稱他為占星家,這算是很挑釁的字眼。

下一位評論者不想選邊站,他說:「我個人認為,冥王星或許應該擁有雙重國籍。」他是國際天文聯合會行星命名委員會的主席,他不想招惹任何人。想看更多嗎?「我無法認同雙重地位的提議,因為這會把大眾的認知攪得一團亂。」提出這項評論的是李維(David Levy),他是彗星搜尋界的大家,總共找到超過20顆以他命名的彗星。1994年撞上木星的舒梅克-李維9號彗星,李維是共同發現者之一。然而,就連這位著名的彗星發現者也擔心,如果我們造成大眾的混淆就不好了。我的看法是,我們的研究很多會讓人混淆,但是我們不該為了怕造成大眾的混淆,就去更動我們的科學。

還有一個人說:「首先,我對身為天文物理學家的泰森,會去蹚這潭渾水有些驚訝。我身為行星地質學家,自認也很有資格把麥哲倫雲的地位,從我們銀河系的伴星系降級成星團。也就是說,他完全滿口胡扯。」這是來自在美國航空太空總署工作的另一個人。

接著再來一則評論:「不難想像同一種人在伽利略年代會怎麼說:『我從小受到的教導,說地球是宇宙中心,為什麼要改?我喜歡原有的說法。』」

相關書摘 ▶只要將地球半徑壓縮到小於「史瓦西半徑」,一個黑洞就形成了

書籍介紹

本文摘錄自《觀念天文學(套書)》,天下文化出版
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作者:泰森(Neil deGrasse Tyson)、史特勞斯(Michael A. Strauss)、戈特(J. Richard Gott)
譯者:蘇漢宗、高文芳、蔡承志

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觀念天文學
Photo Credit: 天下文化

責任編輯:潘柏翰
核稿編輯:翁世航


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