行星引发的话题


江新余



什么是行星


　　行星的定义日前遭到了挑战，原因可能是因为我们过去对于它的命名太过随意了。随着科学新发现的日渐增多，科学家开始重新思考：什么样的天体才能称为行星？

　　自从1995年发现首颗围绕另一颗恒星旋转的行星以来，科学家又发现了50多颗太阳系以外的行星。它们与我们熟悉的行星不同，体积巨大——往往超过木星的许多倍——一些更像另一类星体，棕色矮星。

　　棕色矮星在1995年被证实存在，它们体积巨大，但不足以促成热核反应形成恒星。这些棕色矮星像行星一样不发光，也可绕恒星运转，但没有多少行星的特征，它们比木星大5－15倍，大小范围很类似行星。由于这一系列以前从未探测到的星体，我们对行星构成和星体质量的观点正在改变。

　　目前，在阿兰·博斯领导下，一个由13人组成的国际天文协会专家小组正在致力于“行星”的定义工作。天文学家认为，在行星与棕色矮星之间尚有3个疑问需要解决，即它们的起源、轨道及其体积。

　　如果依据教科书来给行星下定义的话，一般的表述是：在恒星形成后，由其发散出的气体以及固体尘埃所组成的涡旋逐渐形成了行星。我们就是这样解释太阳系的9大行星的形成过程的。

　　但是，曾经于1975年提出“棕色矮星”这一概念的塔尔特认为，不能单纯从形成过程来定义行星。她建议，在定义行星时还应当考虑行星围绕某个恒星轨道运行这一因素。

　　问题是，棕色矮星即符合上述的两个“行星”标准。它们经常围绕恒星的轨道运行，这意味着棕色矮星是由气体和固体尘埃形成的。目前人们所争论的焦点在于星体的体积方面。如果棕色矮星的体积比木星的体积大13倍，它内部的压力就足以引起氘的燃烧。但是行星却无法燃烧氘。由此，人们通常会以是否有氘的燃烧来划分恒星与行星的界限。但是，对于那些体积小于行星的棕色矮星又该如何解释呢？

　　恒星之所以成为恒星，是因为它能够通过热核反应将氢转化为氦这一过程发光。而棕色矮星，尽管它们能够通过燃烧氘来进行一种“内核熔融”反应，但是并不能达到恒星所具有的热核反应所需要的熔融过程。但是棕色矮星能够像恒星一样，是另一种无序的气体或尘埃云雾由于重力原因导致该云雾的坍塌而形成。

　　许多科学家认为，冥王星本不应被称为行星。它的体积比其他行星小许多，而且它距离其他行星绕太阳旋转的轨道平面有一个很明显的角度。冥王星也远离海王星的轨道，研究人员认为它很可能是Kuiper带的一部分，Kuiper带是一个遥远的冰冻岩石区，在1992年被证实存在。

　　1999年初，国际天文协会试图给予冥王星双重身份－既是行星又是通过海王星轨道的物体，但由于人们的反对而搁置下来。在太阳系中的更小的物体，包括彗星也被称为小行星。而且其他比冥王星体积大的物体很有可能也围绕太阳旋转。

　　即使是恒星的定义也有模糊不清的地方。有专家认为，恒星与行星一样，也是由涡旋所形成的。这往往出现在双星体系当中，当一颗恒星形成后，另一颗恒星又通过其剩余物质而产生。

　　再看看有关行星的定义。最近，天文学家为自由漂浮行星的形成过程提出了两种假说。一种是，这些行星形成于恒星周围的行星系，在其形成后脱离了这一星系。另一种是，这些星体是单独形成的，或者在其形成过程初期没有依附于任何恒星。天文学家认为，无论对于哪种形成方式，目前已有的解释和定义都是不充分的。需要提出新的解释并作出新的定义，以帮助人们更加清楚、准确地在行星与其他星体之间进行区分。

　　我们也许可以为行星下这样一个定义：“行星是不能进行内核熔融的球状星体，形成并运行于另一个有时发生内核熔融的星体轨道上。”　　



小行星真的那么危险吗


　　今年9月，两名天文学家在夏威夷发现一颗名为2000SG344、直径大约为0．6公里的小行星正在与地球相对的轨道飞行。11月3日，一些科研人员在未对该行星进行深入分析的情况下向媒体公布了有关小行星有可能于2030年与地球相撞的消息。但就在一天之后，其他一些科学家表示，上述消息有夸大之嫌，他们经过对这颗小行星的轨道进行进一步研究后认为，其与地球“擦身而过”时的最近距离也多达500万公里，根本不可能与地球相撞。

　　但是，2000SG344小行星是有史以来第一颗与地球相撞危险等级超过0的小行星。Torino等级由0至10，用于测定天体与地球相撞的危险程度。国际天文学联盟发布警告称，该小行星在2030年9月21日与地球相撞的机率为1／500，此前还从未有其他天体被测定与地球相撞的机率达到如此之高。

　　早在1991年以来，天文学家就宣布，9个天体处于靠近地球的太空，有可能对人类构成威胁。此后，公布的危险天体数目又不断增加。美国麻省理工学院研究人员斯科特·斯图尔特认为，我们大大低估了近地小行星的数量。根据此前的猜测，环绕地球飞行而且可能撞向地球的小行星，有750颗到900颗之多。

　　他测算的结果是，太阳系里能对地球构成威胁的小行星超过了一千一百颗。已故天文学家欧仁·休梅克通过研究小行星撞击月球后留下的陨石坑数量，已经得出过类似的结论。凭借射电望远镜的帮助，天文学家绘制天体图，追踪小行星的运行轨迹。以位置固定的恒星作为参照物，可以发现处于运动过程中的天体。对一颗小行星的运行轨迹观察几个月之后，就能计算出它的轨道并判断出它能否对地球构成威胁。

　　通常只有那些直径在1公里以上的小行星，才被列入有能力引发全球严重灾害的危险对象。问题是，谁也不知道未被发现的小行星到底有多少颗。斯图尔特重新计算了小行星的倾角，他使用的数据取自LINEAR望远镜。所谓倾角，是指某颗小行星的轨道与地球环日轨道平面之间的夹角。

　　以前之所以低估了小行星的数量，是由于低倾角轨道上的天体比较容易观测到。这两年来，在LINEAR望远镜的火眼金睛下现形的近地小行星超过了400颗。多亏了它的千里眼，天文学家得以更精确地给运行在高低倾角轨道上的小行星绘制分布图。

　　英国科学部长赛恩斯伯里表示，不管这种危险多么遥远，我们都不能忽视，而应通过国际合作对这种情况进行监视。英国核武器研究机构的科学家正与其欧洲伙伴研究如何使用核武器改变小行星的运行轨道。科学家们计划设计一种系统，使一系列核弹头在小行星的一侧爆炸，利用爆炸产生的强中子辐射，打掉小行星表面的一部分，从而改变其运行轨道。为该小组提供咨询的高级武器专家奈杰尔·霍洛韦说，要使一个直径1-2千米的小行星改变轨道，需要使用相当于10万颗广岛原子弹的核弹头。

　　不过，我国科学家认为小行星不存在什么危险。中科院紫金山天文台的天文学家指出：直径在2000米以上的小行星撞击地球的概率只有50万年一次。国际近地天体研究机构已经精确地计算出了900颗中的200多颗小行星的轨道，它们没有一颗会与地球相撞。

　　他们还具体地告诉公众，在21世纪将会有小行星三度“接近”地球，第一次是编号为4179的小行星，将于2004年9月29日在距地球150万千米处飞过；第二、第三次都是2340号小行星，分别于2069年和2086年在距地球100万千米以上的地方飞过，都对地球不构成威胁。

　　当然，这并不意味着我们对小行星的监测力度会降低。紫金山天文台研究员汪琦说，前不久飞过地球的小行星2000QW7令天文学界震动不小。直到它将“掠”过地球的5天前，科学家们对其才有所察觉。一场虚惊之后，天文学家再次指出，国际空间近地小行星监测网还有很多空白，包括中国在内的许多国家还缺少足够的监测设备。由国家科技部、中科院投资近2000万元建设的首台近地天体探测望远镜可望在2002年在紫金山天文台组装完成，以完善尚未健全的国际空间警戒网。

　　光明日报2000年11月13日