第九行星

苗千

行星科學(xué)家布朗（左）和巴特金認(rèn)為，在太陽系邊界的柯伊伯帶可能存在一個(gè)巨大行星——太陽系的第九顆行星。他們身后是第九顆行星的概念圖

家，溫暖的家，離開家門后便多是冰雪。如果說太陽系內(nèi)部是人類溫暖的家園，人類享受著地球表面的土地、海洋和空氣，還有來自太陽的光和熱，那么到了太陽系的邊緣環(huán)境就截然不同了。在海王星軌道外側(cè)的柯伊伯帶充滿了各種由小冰塊、小巖石構(gòu)成的天體，這里也是太陽系內(nèi)大多數(shù)彗星的發(fā)源地（廣義來說太陽系的區(qū)域還要包括在柯伊伯帶之外更為廣闊的奧爾特云）。

2016年1月20日，來自加州理工學(xué)院的行星科學(xué)家麥克·布朗（Michael Brown）和康斯坦丁·巴特金（Konstantin Batygin）在《天文期刊》（The Astronomical Journal）發(fā)表論文《太陽系內(nèi)存在遙遠(yuǎn)的巨星行星的證據(jù)》（Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System），報(bào)告了他們通過觀測和計(jì)算機(jī)模擬得出的結(jié)論。這篇論文一經(jīng)發(fā)表，立刻引起了全世界學(xué)術(shù)界和媒體的關(guān)注，因?yàn)樗麄冞M(jìn)行的是一場持續(xù)了一個(gè)多世紀(jì)的追尋。這兩位科學(xué)家認(rèn)為，在太陽系邊界的柯伊伯帶，可能存在著一顆巨大的行星——太陽系的第九顆行星。他們的假設(shè)如果能夠得到證實(shí)，將會(huì)大幅拓寬太陽系的范圍，并且改變?nèi)祟悓?duì)于柯伊伯帶的認(rèn)識(shí)。

這兩位行星科學(xué)家認(rèn)為，在45億年前，太陽系形成的初期，有可能存在一個(gè)質(zhì)量與海王星接近的行星被碰撞出距離太陽較近的行星形成的區(qū)域，這顆行星在運(yùn)行過程中有可能受到氣體的阻礙而速度減緩，最終緩慢地游蕩在太陽系外圍，沿著一個(gè)遙遠(yuǎn)的軌道運(yùn)行，大約每1.5萬年才會(huì)繞行太陽一周。這個(gè)尚未被確認(rèn)就已經(jīng)被命名為“第九行星”的假想中的天體在理論上距離太陽最近時(shí)也會(huì)超過地球與太陽距離的200倍，最遠(yuǎn)時(shí)這顆在太陽系外部游蕩的巨型行星距離太陽會(huì)達(dá)到600～1200個(gè)天文單位（地球與太陽之間的距離149，597，870，700米被稱為一個(gè)天文單位）。

人類追尋太陽系外圍行星已經(jīng)有上百年的歷史。在19世紀(jì)40年代，天文學(xué)家們正是通過觀測天王星軌道的攝動(dòng)，首先在理論上推斷出了海王星的存在;之后通過對(duì)海王星軌道的觀測，人們推測還有另外一個(gè)大行星存在，科學(xué)家們就此開始了對(duì)太陽系內(nèi)第九顆行星的尋找。在1906年，美國科學(xué)家兼富商帕西瓦爾·羅威爾（Percival Lowell）建立了羅威爾天文臺(tái)（Lowell Ovservatory），用于尋找他心目中在海王星之外的太陽系行星，并為之命名“行星X”。在1930年發(fā)現(xiàn)的冥王星被認(rèn)為就是羅威爾生前苦苦尋找的行星X。但是隨著人類對(duì)于太陽系了解的逐漸加深，行星科學(xué)家們逐漸意識(shí)到冥王星只是屬于柯伊伯帶的小天體，它的質(zhì)量并不足以對(duì)天王星和海王星的軌道產(chǎn)生巨大的影響。2006年，冥王星被降級(jí)為矮行星，太陽系又只剩下八大行星了（目前也有很多科學(xué)家認(rèn)為冥王星的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)巧合）。

這篇吸引到全世界關(guān)注的論文的作者之一麥克·布朗，正是當(dāng)年在國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)上力主將冥王星降級(jí)為矮行星的重要人物，他還曾經(jīng)寫了一本暢銷書《我如何殺死了冥王星》（How I Killed Pluto and Why It Had It Coming）講述這個(gè)故事，這個(gè)巧合難免讓人們對(duì)于第九行星是否真的存在更加好奇。

布朗和巴特金論文的審稿人，在法國尼斯蔚藍(lán)海岸天文臺(tái)工作的意大利科學(xué)家亞歷山德羅·莫比德利（Alessandro Morbidelli）在一份聲明中說，這兩人做出了“非常有力的論證”，他確信在太陽系中確實(shí)還存在著這樣一顆行星。加州大學(xué)的行星動(dòng)力學(xué)家格雷戈里·勞福林（Gregory Laughlin）對(duì)于這個(gè)結(jié)果感到尤其激動(dòng)，他認(rèn)為這將是太陽系研究中的一件頭等大事——如果最終被證實(shí)的話，“最讓人感到激動(dòng)的是，這顆行星是可以被探測的”。

對(duì)第九行星的電腦模擬，起源于行星科學(xué)家們對(duì)于柯伊伯帶天體進(jìn)行探測的新結(jié)果。人類在1992年發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)柯伊伯帶天體，此后不斷有新發(fā)現(xiàn)。通過對(duì)柯伊伯帶天體運(yùn)行軌道的觀測，人們懷疑這些小天體的運(yùn)行受到了某個(gè)巨型天體的引力影響。但是這個(gè)巨型天體的身份尚不得而知，有可能只是某個(gè)穿行太陽系的天體所引發(fā)。

在2003年，布朗領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)了柯伊伯帶天體“Sedna”，Sedna呈長橢圓形的運(yùn)行軌道使它成為當(dāng)時(shí)已知的最遙遠(yuǎn)的太陽系天體，它與太陽最近的距離也有76個(gè)天文單位。此后科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)與Sedna類似的柯伊伯帶天體，它們的軌道與Sedna都有相似之處。促使布朗對(duì)第九行星進(jìn)行模擬和探測的契機(jī)始于2014年，行星科學(xué)家查德威克·特魯希略（Chadwick Trujillo）與斯科特·謝潑德（Scott Sheppard）在《自然》雜志發(fā)表論文，報(bào)告他們發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)柯伊伯帶天體“2012 VP113”，這個(gè)與Sedna類似的天體與太陽最近的距離也有80個(gè)天文單位。

這些柯伊伯帶天體的運(yùn)行軌道具有相同的傾角，朝向太陽的角度也相同，在自然條件下發(fā)生這種情況的概率只有0.007%。這給布朗帶來靈感，他排除了在海王星外穿行的天體的影響，巴特金開始編寫電腦模擬程序，兩個(gè)人終于合作發(fā)現(xiàn)了假想中的第九行星。在論文發(fā)表之后，布朗甚至略顯激動(dòng)地說，“殺死”冥王星很有趣，但是這件事（發(fā)現(xiàn)第九行星的重要性）比其他的一切都重要。

目前仍然處于假想中的第九行星尚未得到所有行星科學(xué)家的一致認(rèn)同。美國航空航天局（NASA）的科學(xué)家艾倫·斯托芬（Ellen Stofan）對(duì)于這顆行星的存在就持懷疑態(tài)度。在接受采訪時(shí)她表示，NASA在銀河系中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過5000顆行星，但是還從未發(fā)現(xiàn)過類似于模型中描述的行星。

布朗和巴特金正在使用日本國家天文臺(tái)在夏威夷建造的斯巴魯光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（Subaru Telescope）搜尋第九行星，布朗估計(jì)大約需要5年來真正發(fā)現(xiàn)這顆行星。另外，預(yù)計(jì)于2020年在智利完工的巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡（Giant Magellan Telescope）也可能幫助行星科學(xué)家們尋找第九行星。而在此之前，第九行星仍然只存在于科學(xué)家們的模擬程序中。