冥王星：134340號小行星

鄭永春

國家天文台月球與深空探測研究部、中國科學院月球與深空探測重點實驗室副研究員

首屆香江學者，中國科學院青年創新促進會優秀會員，國家科普專家

冥王星被開除出太陽系行星隊伍，降級為矮行星

冥王星和柯伊伯帶的發現過程十分艱難，是象徵人類探索精神的重要事件之一。

自1846年，海王星被首次發現以來，科學家一直在努力尋找新的海外行星（即海王星外的行星）。

冥王星的質量僅有地球的0.21%，其質量不足於影響海王星的軌道，因此基本不可能根據天體力學的方法計算冥王星的軌道，大量的軌道計算後來被證明無一中的。

由於無法預測冥王星可能經過的天區，大量的實際觀測也無功而返。

直到1930年，年僅24歲的農家少年、羅威爾天文台新招聘的觀測助理湯博，在寒冷的亞利桑那州高原上經過8個月艱苦的巡天式觀測和仔細比對後（搜索會運動的天體是發現新行星的重要手段之一。

因此，需要大量比對不同時間拍攝的照片，以發現運動的天體，但變星和彗星經常干擾這種比對工作。

），首次發現了冥王星。

這是首次由美國天文學家利用美國的觀測設備發現的新行星，是標誌世界科學中心從歐洲大陸轉移到美國的重要事件之一，美國人對此充滿自豪，親切地稱冥王星為「美國行星」。

1978年，在冥王星的附近發現了冥衛一（卡戎，其質心實際上落在兩個天體之外，因此並非真正繞冥王星公轉。

且兩者質量相差不大，因此不能被視為冥衛，而是矮行星，與冥王星組成雙矮行星系統。

）。

而冥王星和卡戎所處的太陽系外緣一直被認為是空空蕩蕩的，沒有其他大型天體。

1987年，當時在麻省理工學院工作的天文學家大衛·朱維特不相信太陽系外圍居然如此空曠。

他和當時的研究生劉麗杏，經過對這一區域連續五年的觀測，終於在1992年8月30日發現除冥王星和卡戎外的第一個柯伊伯帶天體——直徑250千米的小行星15760，半年後又發現第二個天體(181708) 1993 FW，從而證實柯伊伯帶的存在。

兩人因發現柯伊伯帶天體的貢獻而獲2012年度邵逸夫天文獎。

現在我們知道，柯伊伯帶是位於海王星軌道以遠黃道面附近、散布著大量冰凍小天體的環形區域，是太陽系裡的「冷庫」。

冥王星直徑2301千米，是柯伊伯帶的主要天體，一直以來都被認為是太陽系九大行星之一。

冥王星的軌道是一個非常扁的橢圓，遠日點約為74億千米，近日點為44億千米，與太陽的平均距離約為59億千米，是日地平均距離的40倍，繞太陽一圈需要漫長的248年。

但從體積上，冥王星卻是圍繞太陽旋轉的第十大天體。

這是因為米高·布朗等三位天文學家2005年7月發現了太陽系中最大的矮行星、直徑2326±12千米的鬩神星（Eris）。

鬩神星質量約為地球質量的0.27%，比冥王星重約27%。

它距離太陽97個天文單位，公轉周期為557年，位於比柯伊伯帶更遠的太陽系離散盤，不屬於柯伊伯帶天體。

除了鬩神星，他們同時還發現了鳥神星。

2天後發現妊神星。

至此，柯伊伯帶至少有冥王星、鳥神星、妊神星三顆矮行星。

同一年，還發現了冥王星的兩顆衛星冥衛二（Nix）和冥衛三（Hydra）；2011年和2012年，先後發現冥衛四（Kerberos）和冥衛五（Styx）。

除此之外，海王星外的大型天體還包括賽德娜、小行星225088、創神星、亡神星等。

圖2 冥王星和它的三顆衛星（2006年，哈勃空間望遠鏡拍攝）。

圖中向右分別為冥王星、冥衛一、冥衛二和冥衛三

由於鬩神星的體積比冥王星大，曾經被考慮接納成為太陽系的第十顆行星。

現在柯伊伯帶發現的天體數量已經超過1000個，實際的天體數量可能超過十萬個，而且有一些是與冥王星大小相近的天體。

如果全部接納為行星的話，太陽系的行星家族將不斷擴大；如果不接納，天文學家就不得不對行星的定義做出明確界定。

圖3 目前已知的海王星軌道之外的主要天體

2006年8月，國際天文聯合會第26屆大會通過第5號決議，更改了行星的定義：行星是繞恆星運轉、質量足夠大使之成球體、不是衛星的天體，必須具有清除軌道區域內大小相當天體的能力。

柯伊伯帶的這些天體雖然繞太陽運轉、體積和質量較大而成球體，也不是行星的衛星，但由於不具有清空其軌道區域的能力，不能稱為行星。

行星的定義要求其質量在其軌道區域所有天體中占絕對優勢，其清空軌道的能力和程度均比矮行星高5個數量級以上。

冥王星由此被降級為矮行星，我們從小所熟知的太陽系九大行星被改寫為八大行星。

2008年，國際天文聯合會再度將冥王星劃分為類冥矮行星。

從此，冥王星慢慢淡出公眾視線，現在冥王星的正式名稱是134340號小行星。

圖4 太陽系八大行星