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行星定义的变迁连累了两个倒霉蛋。它们都曾被视为行星,后来又被无情地踢出了行星的行列。
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第一个倒霉蛋是谷神星。它的发现过程是个很有趣的故事。天文学家很早就注意到了一件怪事:在太阳系的这些行星中,就数火星与木星相距特别远。有些人就猜测,会不会在火星和木星之间还有一颗行星呢?但是很长时间内都没有人能找到它。1801年1月1日,一个叫朱塞普·皮亚齐的意大利神父偶然看到了一个很小的天体,它的运动速度比火星慢,又比木星快,所以应该位于火星和木星之间。但皮亚齐还没高兴多久,倒霉的事情就发生了:在确定这个天体的轨道之前,皮亚齐突然病倒了,等他恢复健康、重新回到望远镜旁工作的时候,这个天体已经跟丢了。
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按正常情况,皮亚齐就要与这个发现失之交臂了。但这时,他的贵人登场了,那就是德国数学王子高斯。高斯提出了一种计算行星轨道的新方法,硬是用皮亚齐不太完整的观测数据,把这个天体的轨道给算出来了。后人利用高斯算出来的轨道,重新找到了这个天体,并且证明它确实处于火星和木星之间。这个失而复得的天体就是谷神星。
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一开始,人们都把谷神星当成一颗真正的行星。然而没过多久,天文学家就在与谷神星邻近的轨道上,又发现了好几个更小的天体。所以天文学家威廉·赫歇尔建议,与其他天体共用一个轨道的谷神星根本就没有当行星的资格,只能算是一颗小行星。而这个介于火星和木星之间、有大量小行星活动的环形区域,则被称为小行星带。目前,人们已经在此区域发现了超过10万颗小行星。
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谷神星
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另一个倒霉蛋是名气更大的冥王星。小朋友们的爸爸妈妈应该都记得,在很长一段时间里,小学的教科书都一直说太阳系里有九大行星。这第九颗行星,就是美国天文学家克莱德·汤博于1930年在海王星轨道外侧发现的冥王星。去年,冥王星又刷了一次存在感:一个叫新视野号的空间探测器飞临冥王星,看到上面有一个很可爱的心形区域。这么萌的冥王星,为什么会被赶出了行星的行列呢?因为它遇到了一个猪队友。
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冥王星
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2005年,美国天文学家迈克·布朗在冥王星外围又发现了一个新的天体,它的体积比冥王星略小,但是质量却比冥王星大了近30%。布朗很兴奋,把这个新天体命名为阋神星,宣称它是太阳系的第十个行星。但是布朗的发现带来了一个问题。如果把阋神星算成行星的话,另外的两个天体,包括我们前面提到的谷神星和冥王星的卫星卡戎,也将具备升级为行星的资格。
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所以在2006年的国际天文联合会上,一个专门给天体命名的委员会提出了一个议案,要把太阳系的行星扩容为12颗。这个议案一提出,立刻引发了与会天文学家的一片骂声。大家纷纷表示12颗行星太荒谬,绝对不能让它来毒害后代。无奈之下,委员会只好提出了一个新议案,建议修改行星的定义,把“能够清除邻近轨道的其他小天体”也列为行星的必要条件。按这个标准,冥王星将被踢出行星的行列。这个新议案最后获得了通过。就这样,阋神星自己没当上行星,还把冥王星也拖下了水。现在,人们给谷神星、冥王星和阋神星设定了一个新的类别,叫作矮行星。
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现在学术界普遍接受,在海王星轨道之外还存在一个新的小行星带,叫作柯伊伯带。柯伊伯带是一个距离太阳40到200个天文单位的环形区域,里面有大量的冰封物体,有点像是太阳系的城乡结合部。我们前面提到的冥王星和阋神星都位于这个区域。不过柯伊伯带依然不是太阳系的边缘,因为在它外面还有一个传说中的奥尔特星云。
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小朋友们应该知道,太阳系中还有一种天体,叫作彗星。它是一个巨大的脏雪球,沿着狭长的椭圆形轨道绕太阳旋转。太阳发出的热风能让彗星上的冰挥发,从而形成一根长长的彗尾。因此,过上一定的时间,彗星就会被太阳完全摧毁。那么问题来了:太阳系已经存在了将近50亿年,为什么还有很多彗星没被摧毁?
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1950年,荷兰天文学家奥尔特提出,在太阳系的最外围存在着一个巨大的球状气体云,被称为奥尔特星云。它受到太阳引力的束缚,所以依然是太阳系的一部分。奥尔特星云是一个巨大的冰库,里面可能有上百万颗彗星。我们现在之所以还能看到彗星,就是因为有这个大冰库在源源不断地提供补充。可能有小朋友要问了,这个奥尔特星云到底离我们有多远呢?答案是惊人的1光年!
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现在我们来盘点一下整个太阳系的家当。从内往外数,太阳系包括太阳、4颗类地行星、小行星带、4颗类木行星、柯伊伯带和奥尔特星云,其半径能达到1光年之遥。不过我们马上就会看到,太阳系只是宇宙的沧海一粟而已。
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现在我们到了宇宙之旅的第二站,也就是太阳系的星际近邻世界。在这片半径为20光年的区域里,分布着上百颗恒星。而在这些邻近恒星中,最有名的就是半人马座α三合星。它正是我国著名科幻作家刘慈欣描绘过的那个三体世界。
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半人马座α是离我们最近(大概有4.2光年)的恒星系统。它由三颗恒星组成:半人马座αA星、半人马座αB星和比邻星。不过,和刘慈欣笔下那个危机四伏的三体世界不同,真实的半人马座α世界并没有那么凶险莫测。这是因为半人马座α三合星的运动情况其实更像一个两星系统。半人马座αA星和B星是两颗与太阳非常相似的恒星,彼此仅相距十几个天文单位;而质量仅有太阳12%的比邻星,与它们相距13000个天文单位,相当于0.21光年。因此,实际情况是AB双星先构成一个彼此绕转的两体系统,然后这个两体系统再与比邻星构成一个更大的两体系统。与三体系统不同,两体系统的运动规律是可以准确预测的。所以要是真有三体人,他们也不会整天活在末日将至的惶恐中。
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2016年8月出了一个轰动的大新闻:天文学家在比邻星附近发现了一颗叫比邻星B的行星,它有可能适宜生命居住。可能有些小朋友要问了,“为什么这颗行星会适宜生命居住呢?”答案是,它满足生命存在的一些最基本的条件。
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一般认为,一颗行星上要想诞生生命,需要满足以下几个条件。第一,它必须是一颗固体行星;这是因为气体行星太不稳定,生命根本找不到任何落脚点。第二,它必须处于宜居带;换言之,要刚好位于离恒星距离合适的地方,不能太近也不能太远,否则温度太高或太低都会使液态水无法存在。第三,它要有大气和磁场;不然无法保证昼夜温差的稳定,也无法抵御来自恒星的危险射线的伤害。
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