太阳系第10颗行星隐匿是怎么回事?

如题所述

众所周知,太阳系有太阳和九大行星,它们是水星、金星、地球、火星、木星和土星、天王星、海王星和冥王星。这就是我们通常所说的“太阳系大家庭”的成员了。水星离开太阳最近,而冥王星则遥远得多。

那么,在太阳系里还可能有第10颗行星吗?按照18世纪德国天文学者波德的预言,在冥王星外侧方位应该存在第10颗行星。这倒是一个很有意思的问题,因为太阳系的行星发现过程以及从理论上推算与实际测量的结果进行比较,都证明这样一点:太阳系里有可能还会发现第10颗行星。

人类在很久以前就知道,除了太阳和月亮以外,以恒星为背景不断改变自己位置的还有水星、金星、火星、木星和土星,即所谓的5大日月行星。这很难说是哪一个人发现的,而是人类共同认识到的。到了18世纪,德国天文学家波德编写了众所周知的“行星平均轨道参数”,将行星的平均轨道半径用天文单位(地球与太阳之间的平均距离,1天文单位为1亿4960万公里)来表示太阳与各个行星之间的距离。当时计算出来的理论值与实测值之间,几个已知行星是比较接近的:如水星0.4天文单位,而实测为0.39天文单位;金星0.7天文单位,实测为0.72天文单位……但是,土星的理论值和实测值之间相差0.46天文单位,说明在土星的外侧有一个行星在对它产生影响。到了18世纪末,1781年,美国的天文学家赫谢尔终于在土星的外侧发现了一颗行星,这就是天王星。

太阳系天王星的轨道半径接近波德定律所示的19.6天文单位,达到19.2天文单位,但仍然相差0.4天文单位。如果假设在天王星的外侧有一颗未发现的行星,那么就能合理地说明天王星的运动状况了。因此,当时的天文学家们继续在天王星的外侧寻找新行星,结果在1846年发现了海王星。

在分析海王星的运动之后,天文学家发现海王星的轨道基本是圆形,平均轨道半径为30个天文单位,而理论值却是38.7天文单位,相差甚大。根据以往的经验,可以有把握地假定在海王星的外侧还有一颗行星,否则就难以体现出海王星的运动规律。于是,一些天文台开始探寻第9颗行星了。到1930年,美国诺爱尔天文台的顿勃终于发现了冥王星。

事情到此并未结束,因为冥王星的波德参数为77.2天文单位,而实际测得却是39.53个天文单位,造成这种状况又如何解释呢?这就是一个谜了。正因为无法解释冥王星的运动,天文学家不得不再次假设比冥王星更遥远的外侧,可能还有第10颗行星存在,不过在它被发现之前,只能是一个“谜”了。

1977年,帕诺玛天文台的考瓦耳宣称发现一颗低速移动、光度为18等级的新天体,而且确定在天王星内侧。但到底是否是18世纪德国天文家波德所说的那一颗,有待于继续验证。

近几年,天文学家又发现,有一个物体在扰乱天王星和海王星的轨道。与其说天王星和海王星有一条环绕太阳运行的平稳轨道,倒不如说它们有自己的摄动轨道。许多年来,一些天文学家认为这种摄动来源于它们的远邻冥王星的重力吸引。这种重力吸引主要取决于冥王星的质量和冥王星与它们之间的距离。物体质量越大,其重力对其他物体吸引力也越大,然而,当物体之间距离增加,那么,吸引力则减弱。科学家们知道冥王星和海王星、天王星之间的距离,但没人知道冥王星的质量是多少,如果冥王星的质量约等于或超过地球的质量,那么科学家就可以推算出,冥王星的吸引力将发挥在邻近的两颗大行星的摄动量上。

然而,1978年6月22日,美国海军天文台的克里斯蒂在一张冥王星的底片上发现它的边缘有一个小小的突起,再查看以往的底片,同样有这种现象,并且位置有规律地变化着。克里斯蒂认为这是冥王星的卫星,于是为其取名“卡龙”。经过进一步的研究,克里斯蒂发现,这颗取名“卡龙”的卫星以6.39天围绕冥王星转一周,它的轨道置于冥王星17000公里。由此算出冥王星的直径为2200公里,是太阳系中最小的行星。

这一发现,后来导致出一个必须正视的结论,冥王星不像天文学家推想的那样重,其质量加上它的卫星“卡龙”的质量或许仅有地球质量的1/400。它的引力不足以扰乱天王星、海王星的轨道。既如此,那么,是什么物体在干扰天王星和海王星的轨道呢?

答案是可能还有一颗第10大行星存在。据推测它存在的形态有以下三种可能性。

第一种可能:这颗行星的大小、质量约与海王星或天王星相同,是在离海王星约8亿公里处围绕太阳运行,距离较远,然而这样一颗距离远的行星却能够引起海王星和天王星的摄动。假如第10大行星还要远些,就得同木星一样大,或许当今能够观测出来。

第二种可能:是一种暗淡的约有太阳大小的星体在活动,这个星体在距离冥王星的轨道约80亿公里的地方,换言之,是地球到太阳距离的800倍以上,天文学家认为,许多星体在远处都有“暗淡的伙伴”。

第三种可能:是有一种约是太阳质量10倍的物体,由于自身的奥秘,潜在160亿公里的黑暗之中,环绕太阳系旋转,它很黑,看不见。这也许就是“黑洞”。“黑洞”的吸引力不允许界内的任何物体逃出的天体。在这样大的距离中,黑洞引力之强足以使海王星和天王星摄动。

从前几年开始,美国海军天文台的天文学家利用大型电子计算机开展对太阳系“第10大行星”的寻觅工作。他们首先估算了“第10大行星”的可能质量和距太阳的大致距离,然后把有关天文资料输入电子计算机进行计算,确定一系列便于进行观测的空间区域,最后用天文望远镜对计算出的区域进行搜寻。此外,新西兰的布莱克泊奇天文台也在积极地进行寻找工作。天文学家认为,这颗未知行星有地球3~5倍大,绕太阳一周大约需要1000年,它与太阳的距离约是冥王星与太阳距离的5倍。

然而也有否定派的观点,英国谢菲尔德大学的戴维·休斯教授提出了不存在第10大行星的理由。他认为:首先,凝聚成行星的原始星云,没有扩散到比冥王星轨道更远的地方;其次,即使星云扩散到冥王星外更远的地方,太阳系也没有足够的时间在如此遥远的距离处把原始星云凝聚成行星。

人类对太阳系的了解,确切地说,是刚刚开始,当人类建造的宇宙飞船驶向太阳系的行星时,给我们带来了大量的、过去所不知道的信息,人类在最近20年掌握的东西,要比人类历史上几千年对太阳系认识的东西不知多多少倍。在太阳系里还有许多我们尚不认识的成员。人类在探索中前进,在探索中揭开大自然之谜,我们相信,这第10颗行星的踪迹终究会被发现。
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