第十大行星

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2003年10月,加州理工学院麦克·布朗教授领导的团队观测到了一颗位于太阳系外围柯伊伯带的天体。2005年1月,经过再次分析,布朗判断该天体的体积比冥王星还大。布朗原本决定直到精确地计算出它的尺寸和轨道后再将发现“第十大行星”的消息告知于大众。但2005年7月28日,另一个西班牙天文学家小组宣布在柯伊伯带发现了高亮度的星体,同时布朗的小组发现保存研究资料的网站被黑客侵入。迫于无奈,布朗不得不在7月29日仓促发布消息。至此,全世界才认识了这颗被暂时命名为2003-UB313(齐娜)的新星。
中文名
第十大行星
时    间
2003年10月
发    现
麦克·布朗教授
来    源
加州理工学院

第十大行星简介

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冥王星 冥王星

第十大行星消息发布

网站被黑客入侵后,布朗迫于无奈,“拿起你们的笔,从今天开始改写教科书。

第十大行星行星信息

这颗被暂时命名为2003-UB313的(齐娜)的新星———它与太阳的最远距离是冥王星的3倍,颜色灰暗,表面寒冷,轨道呈椭圆形,个头却比冥王星还大。
天文学家是通过2003-UB313的亮度,也就是它反射太阳光的多少,来判断其尺寸的。天体的亮度除了与天体反射面积(意义等同于该星体的半径/体积)有关,还受星球的表面材质(决定了星体表面的反照率)影响。例如,第4号小行星灶神星体积虽小,但反照率很高,因此有时甚至可用肉眼观察到(亮度相当于6等星)。因此在确定其真实材质之前,科学家假设出不同的表面反照率模型,通过计算对该天体的大小进行了推测,结论是,它必定比冥王星大。从地球上观测,这颗新星是柯伊伯带中亮度第三的星体。如果按照100%反射光线,它的直径也有2210公里。如果反射率为90%,直径就达到2330公里,同直径约为2400公里的冥王星相当。如果反射率为60%,直径则为2860公里。若反射率冥卫一类似(38%),直径就为3550公里,是冥王星大小的1.5倍

第十大行星运行信息

此外,2003-UB313的椭圆轨道也比冥王星更“”:其公转周期长达560年,远日点离太阳97天文单位(1天文单位约为1.5亿公里,相当于太阳到地球的距离);近日点却只有38天文单位。轨道平面与地球等行星轨道平面的夹角达到近45.73度之大(冥王星与地球等八大行星的夹角为17.45 度)。科学家猜测,有可能是它屡次靠近海王星,运行轨道受到影响,以至于成了明显的椭圆形。布朗说,正因为这些特性才导致2003-UB313时至今日才被人发现。
冥王星一样,2003-UB313也位于遥远的柯伊伯带(KuiperBelt)。1951年,天文学家柯伊伯提出,在太阳系外围可能有一大群小天体绕太阳运行。1992年,天文学家在海王星以外发现了一个直径200公里左右的暗淡天体,编号为1992-QB1,为柯伊伯的上述观点提供了直接证据,“柯伊伯带”从此不再只是假设,它位于海王星轨道以外,拥有几万个或可能更多天体,由冰和岩石组成。科学家相信,这些天体是早期太阳系中物质凝聚成各大行星的过程中剩下来的残渣。

第十大行星发现过程

人们曾经认为,柯伊伯带只有小行星和彗星出没,但是被发现的大型柯伊伯带天体(KBO)越来越多,体积的记录也迅速被刷新。而布朗等人组成的研究小组就曾发现比冥卫一更大的“夸欧尔”(Quaoar),以及尺寸更大、曾被疑为第十行星的“塞德娜”(Sedna)。
他们终于发现了体积超过冥王星,可能成为太阳系第十大行星的2003-UB313.改写教科书?
对于2003-UB313的行星身份,布朗信心十足,他说:“我们有百分之百的信心确认,它是太阳系外围发现的第一个比冥王星大的天体。如果冥王星能被接受为一颗行星,那么2003-UB313更有资格。”

第十大行星反对声音

而反对的声音也在同一时间出现,有天文学家称,如果2003-UB313算行星的话,那么其他和它差不多大小的天体都应该被称做行星,根据该逻辑,2003-UB313要排在一系列以前发现的“行星”——包括“塞德娜”之后,而不能称为“第10大行星”。
塞德娜 塞德娜
美国卡耐基学院行星组成理论家阿兰·波斯称,2003-UB313的发现是天文界的一大盛事,但他同样认为不应该将它称为一颗行星。
波斯称,海王星轨道之外的天体,包括冥王星都应该被称“柯伊伯带行星”。波斯对记者表示:“将它们称做行星的话,对太阳系中的其他大家伙来说,显然太不公平了。”
反对者还提出,2003-UB313轨道平面与即黄道面相交成45度角,其轨道为椭圆形,不符合太阳系共面性和近圆性的普遍规律。而且,布朗等人根据亮度估大小,再据大小估质量。但是真正要确定一个天体,要有精确的质量,才能算准轨道。
对于新星的身份,资助布朗研究的美国宇航局也在其网站上称“第十颗行星被发现”。但是宇航局的官员说,决定2003-UB313是不是太阳系“第十大行星”不是美国宇航局的工作,这该是国际天文联盟的责任。
那么,“太阳系有九大行星”的说法是否真的会被重写?全世界教科书上的内容需要更改吗?至少,我们必须对太阳系结构以及行星的概念进行重新研究。

第十大行星再见“塞德娜”

再见“塞德娜
事实上,布朗和他领导的小组已经不是第一次对天文界提出难题了。2003年底,他的小组在距地球129亿公里外,找到一颗红色小行星2003-VB12.最初,布朗也一度提出它是太阳系的第十大行星,并依照因纽特神话传说中海洋女神的名字,给它起名为“塞德娜”。
不过当确定其体积比冥王星小时,“塞德娜”加入太阳系行星家族的希望也破灭了。
“塞德娜”的主要成分是冰和岩石,其体积大小约为冥王星的四分之三。“塞德娜”也创造了整个太阳系的最冷纪录:估计其温度为零下240℃,同2003-UB313不相上下。它以一个较大的椭圆形轨道围绕太阳运行。
有天文学家认为,“塞德娜”很可能是冥王星的同类,属于起于海王星外、终结于冥王星外的冰石碎块集中的柯伊伯带。柯伊伯带被认为是在太阳系诞生时遗留下来的,从1992年来人类已经发现了大约800个柯伊伯带天体,其中有些天体的可预测轨道可以把它们带到距太阳1500亿公里处,这远远超过了 “塞德娜”的轨道。
由于其体积比冥王星小,“塞德娜”最终被正式归类为“小行星”。在2003-UB313被发现之前,“塞德娜”一直是自1930年发现冥王星之后所发现的围绕太阳运行的最大天体,比2002年发现的“夸瓦尔”(Quaoar)小行星还要大一些。布朗称:“我们认为这只是太阳系最原始的天体之一。”他表示因为行星应当比同一区域内的其他天体体积更大,因此无法将“塞德娜”归于行星一类,不过他坚信会在“塞德娜”附近发现更大的天体。
果然,比冥王星更大的柯伊伯带天体2003-UB313的发现印证了他的预测。
因纽特人传说中,“塞德娜”是创造北极海洋生物的造物女神,生活在海底冰窟里面,这与2003-VB12寒冷的表面很搭配。布朗说,他也已经为2003-UB313拟好了名字,正等待国际天文学联合会批准,但是拒绝向公众透露。按照国际惯例,如果2003-UB313真能算作“第十大行星” 的话,它将被赋予西方神话中诸神之一的名字。外界猜测,古希腊神话中冥王的妻子珀尔塞福涅的名字应该是首选,珀尔塞福涅一年只有六个月陪着冥王,另外半年留在人间;而2003-UB313在一个公转周期内只有一半时间在冥王星附近,另一半时间很远。

第十大行星冥王星

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当太阳系第十大行星难以出炉之时,冥王星占据“第九大行星”的宝座也
太阳系 太阳系
一直遭人诟病,还曾一度出现过让大众难以接受的传言———天文界准备“废黜”冥王星作为太阳系九大行星之一的地位。
20世纪初,在美国天文学家洛韦尔、汤姆勃等人的长期观测下,人们终于在1930年2月18日找到了冥王星。冥王星的直径、质量是行星中最小的,密度为每立方厘米1.8~2.12克,反射率为50%~60%,这同太阳系外部行星的几颗大卫星很相似。
从75年前冥王星作为第9大行星被发现开始,天文学界就一直存在着一个相当大规模的群体,拒绝承认冥王星的“第九大行星”身份。和其他行星相比,冥王星更小,运行轨迹是椭圆而不是圆形,它轨道平面的角度也比其他行星的偏离了17度。因此,有天文学家认为,冥王星是天文观测史上的一个意外事件,它不应该称为行星。国际天文联盟行星系统科学部主管威廉姆斯指出:“当年给冥王星确定行星地位,是因为据测算它的直径接近15000公里,比地球还大 12%,如果按照这一数据考虑,它是太阳系的第五大行星,而不是第九大行星。”
1997年,冥王星的发现者汤姆勃去世后,一些天文学家建议国际天文联盟“降级”冥王星地位的呼声此起彼伏。1999年,冥王星将被剥夺行星地位的流言更是广泛流传。此消息一出,引起了天文爱好者的强烈反对,他们纷纷发表檄文,对这一说法表示不赞成。
威廉姆斯说:“冥王星是否是一颗真正的行星这一细节问题本来就不是问题,只有我们规范了行星的定义,这样才能确定它的地位。但是,从历史和文化的角度而言,大家还是希望冥王星仍然还是太阳系行星大家庭中的一员。”
8个与23个的选择
不论是冥王星是否该“降级”,还是“塞德娜”和2003-UB313的身份争议,全球天文界争论的焦点都是围绕着“行星”的定义。
国际天文联盟负责给地球之外的所有天体命名,但是对于行星的定义,该组织一直没有定论。天文联盟成员表示,该协会可能在短时间内拿出一份提议,平息关于行星定义之争,但是,在协会内部也存在着分歧。乐观的看法是,一个统一的定义会很快达成,但是大多数科学家认为,这远没有想象的简单。
在行星的基本定义上,科学家们大致上认同这样的说法:直接围绕恒星运行的天体,由于自身重力作用具有球状外形,但是也不能大到足够让其内部发生核子融合。
但是实际上,最终的定义会比这复杂得多,有的天文学家倾向于把太阳系外围较小的天体称作“矮行星”,而另外一些人则愿意把它们叫做“小行星”,或者“柯伊伯带行星”,还有一些人则根本不想用到行星这个词。
如果2003-UB313被定义为一颗行星,那么在其之前被发现的柯伊伯带的其他星体也必须被认定为行星。这样一来,按照排序,它就不是太阳系第十大行星,而是排得更靠后。
国际天文联盟小行星中心的主管布赖恩·马斯登认为,简单的定义在理论上行得通,如果被采用,太阳系将拥有至少23颗行星。
但是在实际操作上,他还是倾向于冥王星发现之前的八大行星称法,只有当发现比火星或地球更大的太阳系天体时才称其为行星。
加利福尼亚州伯克利大学的吉博·巴斯利教授曾经提出过一个按照较小的直径底限来定义行星的简单定义,他认为,所有围绕太阳旋转,且直径大于 700公里的物体都是行星。因为只有在700公里以上的物体才能通过重力将自身发展形成为一个球体。而小于这一数字的物体,如小行星和彗星,都是如马铃薯形状的不规则物体。
但是,即使按照巴斯利的这一定义,就我们发现的天体而言,太阳系还是会有超过12个行星存在,原本失去机会的“塞德娜”也将入围。
“让文化意义胜出”
面临着天文学界的众说纷纭,发现新天体2003-UB313的布朗则试图把“行星”的定义引向文化上的泛意所指,而不是一个科技词汇。
布朗认为,冥王星在当今文化上的作用难以取代。对于普通大众,冥王星早已被视作行星,从小学课本到纪念邮票甚至到占星术,冥王星已经被公众理所当然地接受。布朗承认,一些科学家为了保住冥王星的行星地位,千方百计地编造出各种理由,但是没有一个能站得住脚。但他说:“当人们正等着迎接第十大行星时,天文学家突然宣布,太阳系有23颗行星。可能人们也难以接受。”
在研究小组的网站上,布朗说:“我们宣布新发现的比冥王星更大的天体,确实是颗行星———文化意义上的行星,历史意义上的行星。我不会去争论它是否在科学理论上是行星,因为现在还没有适合太阳系和我们文化的科学定义,所以我决定让文化意义胜出。”
不过更多的人还在等待国际天文联盟的裁定。最后的定论可能至少还要等上一年,下一次的全体大会将于2006年8月在捷克首都布拉格举行。可以预见的是,届时关于行星的定义、冥王星的地位等一系列长期困扰天文学界的难题将再次浮出水面,成为各方争论的焦点。关于行星的定义可能将在该协会的全体大会上投票决定。
但即使到那时,这一问题也不可能得到彻底的解决。不过,大多数天文学家都认同国际天文联盟所做的努力。国际天文联盟小行星中心的主管马斯登认为,2003-UB313的发现“提供了解决行星之争的最好机会”,人们会更进一步了解我们所处的星系,而对于天体的定义,或许科学、文化和历史最终会找到一个折衷方案。
2006年8月24日,该行星经在布拉格举行的国际天文联合会(IAU)的讨论,从九大行星行列中排除,正式降格为矮行星,第十大行星之争就此落下帷幕。

第十大行星类地行星

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在太阳系小行星带的内侧,是四颗类地行星———水星、金星、地球和火星。它们由固态的岩石和金属构成,体积较小,密度较高,自转较慢,表面呈固态,没有光环,卫星较少,约为4颗(UB313-A/UB313-B/UB313-C等)。
最靠近太阳,也是永久受害者,无法产生保护性的大气层。因经常受到来自宇宙的撞击,其表面日益坎坷不平。由于缺乏绝缘物,水星温差极大,向阳面炽热,背阳面寒冷。
金星的活火山具有补偿大气层的作用,然而在高温下,水分蒸发殆尽。没有水,金星就无法实现使碳回归地壳的循环。二氧化碳浓度无休止地上升,导致了不可抑止的温室效应。金星的温度高得可将铁熔化,无法孕育任何生物。不同于水星、火星和木星,金星是顺时针自转的,而且自转一周需要约243天,所以在金星上看到的太阳是西升东落。
地球
距离太阳的远近适中,既可使水以液态存在,又能接受太阳温暖的照射,因此具备生命存活所必须的平衡状态。火山运动再造了大气层,而水循环又使二氧化碳浓度得到控制。生物在消耗二氧化碳的同时也产生臭氧层来过滤太阳辐射。
火星
试图演变成一个包容生命的好客之家。最初取得了部分成功,表面有了海洋与河流,不幸的是由于质量太小,没有足够的引力固定大气层。

第十大行星类木行星

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火星之外是四个气浪翻涌的行星———木星、土星、天王星和海王星。它们最显著的一个共同之处就是体积都非常大。这几个星球的基本元素有氢和氦,是太阳系中天气最恶劣的星球。
木星
体积相当于1316个地球,质量超过太阳系其他8大行星质量的总和。木星有浓密的大气,而且层层压缩,中心部位的气体已被压缩呈液态,其质量为地球的300多倍。
尽管土星是太阳系中第二大行星,重量却是最轻的。它几乎全部由氢气构成。土星表面看似平静,实际上在大气层上部氢雾笼罩下的阵风以骇人的速度运动着。土星上的风力可达每小时1800公里。
天王星的自转远远偏离了轴线,看起来似乎是绕着边缘在旋转。最奇怪的是,它的南北磁极与地理上的南北极完全不同。天王星早期曾受到天体的撞击,造成了行星的逆向自转。
海王星的内核比其他气态星球含有更多的岩石,如果距太阳再近一些,它很可能会演变成类地行星。如木星一样,海王星有一个和地球一般大小的风暴中心。海王星上大黑洞形成的风是太阳系中最猛烈的。

第十大行星外延

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在4个类地行星和4个类木行星之外,是太阳系曾经的第9个行星———冥王星,以及“塞德娜”、“夸瓦尔”等柯伊伯带天体。关于这些星体的定义之争一直存在至今。
九大行星中最小的一员,其运行轨道的偏心率却是九大行星里最大的。冥王星绕日公转时有一段轨道甚至位于海王星轨道以内。冥王星的体积小于地球和月亮,质量不足地球的千分之三。
塞德娜
体积约为冥王星的四分之三,表面温度为零下240℃。它以一个较大的椭圆形轨道围绕太阳运行。
起于海王星外、终结于冥王星外的冰石碎块集中带,被认为是在太阳系诞生时遗留下来的。从1992年至今,人类已经发现了大约800个柯伊伯带天体。
一些天文学家一直坚信第10颗大行星的存在,因为这颗被称为“X行星”的天体可用来解释天王星和海王星绕日公转轨道不规则的现象。
通过电脑模拟,科学家们计算出“X行星”的质量可能约是地球的2至5倍,它的轨道可能比冥王星的更倾斜,公转一周将耗时一千多年。
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