海王星過去曾被認(rèn)為是顆假想行星。因?yàn)檫^去人們預(yù)言過它的存在但卻從未有人見過它。事實(shí)上,人們還曾經(jīng)提出過更多的假想行星。它們中有些已經(jīng)被排除了存在性,而另一些事實(shí)上很可能存在于遠(yuǎn)古或者現(xiàn)在依然存在。
10 “X”行星
在十九世紀(jì)早期,除海王星外天文學(xué)家熟知太陽系中所有的大行星。他們同樣熟知牛頓運(yùn)動(dòng)定律以及萬有引力定律并以此來預(yù)測(cè)行星們的運(yùn)行規(guī)律。但當(dāng)將預(yù)測(cè)的規(guī)律與實(shí)際測(cè)量的運(yùn)行軌跡相對(duì)比時(shí),很多天文學(xué)家就注意到天王星的運(yùn)行軌道與其預(yù)測(cè)的大相徑庭。法國天文學(xué)家Alexis Bouvard想知道是否存在某種未知行星的萬有引力才使得天王星偏離了預(yù)測(cè)的軌道。
曾于1846年被發(fā)現(xiàn)的海王星,當(dāng)時(shí)天文學(xué)家們就試圖揭示就是因其與天王星間的萬有引力導(dǎo)致了這種軌道偏離的說法是否足夠有力。但明顯該說法是薄弱的。或許在天王星附近還有另一顆未知行星呢?過去曾有大量天文學(xué)家提出地球的第九大行星。對(duì)這顆神秘星球最孜孜不倦的探索者是一名來自美國的天文學(xué)家Percival Lowell,他把它稱作“X”行星。
Lowell甚至成立了一個(gè)天文臺(tái)并不遺余力地尋找著這顆“X”行星,但始終徒勞無獲。在Lowell離世14年后,他的天文臺(tái)中的一位天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了冥王星,但冥王星的天體質(zhì)量所產(chǎn)生的萬有引力仍然無法能夠直接影響到天王星的運(yùn)行軌跡,因此人們繼續(xù)尋找“X”行星的存在。這樣的探索腳步一直到1989年旅行者2號(hào)探測(cè)器飛過海王星時(shí)才真正停下,因?yàn)樘煳募覀儼l(fā)現(xiàn)他們?cè)?jīng)錯(cuò)誤地測(cè)量了海王星的天體質(zhì)量。而這次對(duì)海王星質(zhì)量的重新測(cè)算已經(jīng)足夠解釋天王星的運(yùn)行軌跡了。
(譯者注:海王星質(zhì)量的重測(cè)導(dǎo)致了所謂“X”行星說永遠(yuǎn)塵封了起來。)
9 火星與木星間的神秘行星
在十六世紀(jì),約翰內(nèi)斯·開普勒注意到了存在于火星與木星軌道間的巨大間隙。他曾預(yù)想在這巨大的間隙內(nèi)應(yīng)該存在某顆行星,但實(shí)際上他并未對(duì)尋找它而付出努力。繼開普勒之后,更多的天文家都注意到了兩顆行星軌跡間的奇特模式。我們可以將從水星到土星的軌道半徑相對(duì)比做出以下的近似值:4,7,10,16,52和100。如果你將每一個(gè)比值都減去4就會(huì)得到:0,3,6,12,48,和96。這時(shí)候注意到,6是3的2倍,12是6的2倍而96是48的2倍。這之中神奇的一點(diǎn)是48是12的4倍。
天文家們開始猜想在48和12之間我們是否迷失了某個(gè)行星,在24軌道半徑處——也就是火星和木星之間。正如德國天文學(xué)家約翰·艾勒特·波德所說:“在火星之后,竟然存在了一個(gè)寬達(dá)4+24=28個(gè)軌道半徑的空間,而這之間竟沒人能夠發(fā)現(xiàn)一顆行星。你能相信作為宇宙探索者的我們竟會(huì)放任這塊遼闊的空間不管嗎?肯定不會(huì)?!碑?dāng)人們于1781年發(fā)現(xiàn)天王星時(shí),它的軌道半徑大小正好與前面提到的比值形式的末端吻合。這種規(guī)律看上去似乎和自然定律并無二致,這個(gè)定律通常叫做波德定則或者提丟斯波德定則,然而讓人頭痛的仍然是火星與木星間那無法解釋巨大的間隙。
一位叫弗朗茲·馮·扎克男爵的匈牙利天文家也對(duì)波德定則表示贊同并且他認(rèn)為該定則必定意味著在火星與木星間存在一顆尚未探索到的行星。他也用了數(shù)年的時(shí)間來探索這個(gè)謎團(tuán)但依然一無所獲。到了19世紀(jì)初,他又組織了一批天文家進(jìn)行了一次更為系統(tǒng)的調(diào)查。其中一名天文家叫做朱塞佩·皮亞齊,他同時(shí)也是意大利天主教的牧師,于1801年發(fā)現(xiàn)了一顆軌道半徑恰好符合研究所需的天體。
這顆天體被命名為克瑞斯,但它的體積太小并不符合行星的標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上,克瑞斯多年來都被認(rèn)為是一顆小行星,盡管它是太陽系小行星帶中最大的小行星。時(shí)至今日,它已被歸類為如冥王星這樣的矮行星范疇了。而波德定則也順理成章的因?yàn)楹M跣窃趲讉€(gè)世紀(jì)里軌道測(cè)量值的前后矛盾而被廢棄了。
8 忒伊亞星
忒伊亞是44億年前曾撞擊地球的一顆與火星大小相當(dāng)?shù)纳衩匦行堑拿?,這次空前的大碰撞造成了地球的分裂并因此形成了月球。英國地球化學(xué)家Alex N. Halliday對(duì)這樣的命名表示確信,因?yàn)檫@個(gè)名字就是希臘神話中誕下了月之女神塞勒涅的泰坦星。
其實(shí)對(duì)于月球的起源和形成仍然是現(xiàn)今科研活動(dòng)中的一大主題,其本身并不存在任何意義。而我們這個(gè)忒伊亞論,也常被我們叫做神秘大碰撞說,是這些科研中最具競(jìng)爭(zhēng)力的,雖然它并非唯一一種學(xué)說。或許月球只是一顆被地球引力所牽引而來的小天體?;蛟S地球和月球其實(shí)是同時(shí)形成的一對(duì)天體。又或許是因?yàn)槠渌颉N覀兗俣ó?dāng)時(shí)的情形是這樣的:早期的地球很可能被許多大型的天體碰撞,而忒伊亞恰好是其中一顆并正好形成了月球;但這樣的假定依然沒什么意義。
7 瓦爾肯星(也稱祝融星)
太陽系中天王星并非唯一一顆其實(shí)際測(cè)量的運(yùn)行方式與預(yù)測(cè)的互相矛盾的行星。另一顆有此情況的就是水星。第一次觀測(cè)到這種矛盾的是法國著名數(shù)學(xué)家奧本·勒維耶,他記錄到在水星橢圓軌道的最低點(diǎn)(我們稱作近日點(diǎn)),其圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的速度比預(yù)測(cè)計(jì)算到的要快。這只是一個(gè)小小的矛盾點(diǎn),但之后觀測(cè)出的更多的數(shù)據(jù)讓他確信了這一點(diǎn)。他提出這個(gè)矛盾點(diǎn)是由水星軌道內(nèi)部的一顆未知行星的運(yùn)行造成的,他把它稱作瓦爾肯星。
隨后馬上就有了一連串的所謂“瓦爾肯星”的影像資料。有一部分被證實(shí)只是太陽黑子的影像,而有些是由一些德高望重的天文家提供的并且看上去也似是而非。而勒維耶在1877年離世時(shí)都相信瓦爾肯星的存在已經(jīng)得到證實(shí)。不過,當(dāng)愛因斯坦的廣義相對(duì)論于1915年發(fā)表后,就已經(jīng)能夠非常精確地預(yù)測(cè)出水星的運(yùn)行方式了。瓦爾肯星也因此進(jìn)入歷史舞臺(tái),但人們卻仍舊沒放棄尋找在水星軌道內(nèi)也同樣圍繞太陽運(yùn)行的天體的腳步。其實(shí)很明顯水星軌道內(nèi)部并沒有行星級(jí)別的天體,不過可能會(huì)有小行星級(jí)的天體存在,我們也因此將這些小行星都?xì)w類為“瓦爾肯級(jí)”天體。
6 法厄同星
1802年,德國天文和物理學(xué)家海因里奇·奧伯斯發(fā)現(xiàn)了史上第二顆著名的小行星:帕拉斯星(也稱武女星)。他提出觀點(diǎn)認(rèn)為它與上一顆小行星(克瑞斯)一起很可能是來自遠(yuǎn)古時(shí)期因結(jié)構(gòu)內(nèi)力或者彗星撞擊而炸毀的中型行星的碎塊。這次撞擊所產(chǎn)生的可能還有除了克瑞斯和帕拉斯之外更多的天體碎塊,而事實(shí)上人們又很快相繼地發(fā)現(xiàn)了兩塊——1804年的朱諾星和1807年的維斯塔星。
而這顆因爆炸分裂而被推測(cè)形成太陽系中主小行星帶的行星后來人們稱其為法厄同星,名字起源于在希臘神話中駕馭了一天太陽戰(zhàn)車的神話人物名。但法厄同星假說依然存在漏洞。比如說,所有主小行星帶的天體的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于整顆法厄同星的質(zhì)量。另外,小行星帶中的各個(gè)天體的屬性千差萬別,很難肯定它們都來自同一顆行星。時(shí)至今日,大多數(shù)行星研究科學(xué)家都認(rèn)為小行星的形成來自于長久以來逐漸吸引到一起的大量宇宙碎片。
5 “V”行星
“V”行星是現(xiàn)今學(xué)說中另一顆存在于火星與木星之間的神秘行星的名字,但有關(guān)其曾經(jīng)存在過的依據(jù)卻與上一顆大相徑庭。故事還得從阿波羅登月計(jì)劃說起?!鞍⒉_”號(hào)的宇航員帶了很多月球上的巖石塊回到地球,其中有一部分叫做“沖擊熔巖”,其形成于月球被小行星大小的天體撞擊并產(chǎn)生足夠融化巖石的熱量時(shí)??茖W(xué)家們運(yùn)用了放射性同位素測(cè)年法來估測(cè)這些巖石是于何時(shí)冷卻并發(fā)現(xiàn)了驚人的結(jié)果——大多數(shù)熔巖居然僅在38億年到40億年前之間就已經(jīng)冷卻。
于是顯而易見的是,在這兩億年之間有大量的小行星和彗星都撞擊了月球,而這一事件在天文學(xué)上被稱為“后期重轟炸期”。之所以將其定義為“后期”是因?yàn)樗l(fā)生于其余的大轟炸期之后。在太陽系形成早期,各種天體大碰撞是常有的事,但對(duì)月球來說已早已遠(yuǎn)離那個(gè)時(shí)期。因此問題馬上來了,誰來解釋下轟擊月球的小行星數(shù)量劇增的這段短暫的時(shí)間內(nèi)究竟發(fā)生了什么?
大約10年前,John Chambers和Jack J.Lissauer提出觀點(diǎn)認(rèn)為這次大撞擊很可能來自一顆早已永久消失的行星,他們將其稱為“V”行星。他們的理論認(rèn)為,“V”行星來自于火星軌道與主小行星帶之間的運(yùn)行軌道而在被小行星帶內(nèi)部的行星群的引力驅(qū)使而駛出小行星帶之前一直安分守己地運(yùn)行著,而就在其駛出小行星帶時(shí)它也同樣撞擊了大量小行星并使得它們也一起被引力驅(qū)使而撞擊月球。與此同時(shí),“V”行星更是撞向了太陽而一去無回。兩人的觀點(diǎn)很快便招來了諸方質(zhì)疑之聲——并非每個(gè)人都認(rèn)同“后期重轟炸期”確有其事,但即使真的發(fā)生過,也還可能存在與“V行星”說并駕齊驅(qū)的觀點(diǎn)。
4 第五顆氣體巨星
在眾多有關(guān)“后期重轟炸期”的成因中有一個(gè)就是所謂的尼斯模型,命名取自于法國尼斯市,也是該模型首次被建立的地方。根據(jù)尼斯模型論,土星、天王星以及海王星——或者其他外層的氣體巨星——是來自于更小的運(yùn)行軌道的,并被一團(tuán)小行星級(jí)的天體環(huán)繞著。久而久之,這之中一些體積較小的天體會(huì)在運(yùn)行時(shí)非??拷@些巨星。這些“邂逅者”會(huì)造成巨星們的軌道向外擴(kuò)張,雖然是以極其緩慢的速度。事實(shí)上木星的軌道半徑還要稍小點(diǎn)。當(dāng)運(yùn)行到某個(gè)點(diǎn)上時(shí),木星和土星的軌道產(chǎn)生了某種共振,這使得木星每周期圍繞太陽旋轉(zhuǎn)兩次而圖形仍是一周期一次。簡(jiǎn)單的運(yùn)行差別卻造成了行星大浩劫。
根據(jù)太陽系平衡來看,很快便發(fā)生“山無棱天地合”般的大變動(dòng)。木星和土星曾經(jīng)近圓的軌道也開始變形,并且土星、天王星、海王星都遭遇了“邂逅者”。環(huán)繞著它們的小型天體群也被攪動(dòng)起來,于是“后期重轟炸期”就此拉開了序幕。當(dāng)這場(chǎng)史詩般的大浩劫落下帷幕后,木星、土星、天王星以及海王星的運(yùn)行軌道已經(jīng)與如今的軌道非常相似了。
尼斯模型還預(yù)測(cè)到了太陽系的其他特性,比如說木星的特洛伊小行星群,但其原始模型卻毫無作用。但它也需要修正。有人認(rèn)為修正后的尼斯模型將使我們找到第五顆氣體巨星。在模擬實(shí)驗(yàn)中,造成了“后期重轟炸期”事件的始作俑者也將我們的視線轉(zhuǎn)向了太陽系中神秘的第五顆氣體巨星。這種模擬實(shí)驗(yàn)建立的太陽系與我們?nèi)缃竦奶栂抵皇禽^為相似而已,因此這種說法并不十分有力。
3 庫伊柏“懸崖”現(xiàn)象之成因
庫伊柏帶是位于海王星軌道之外的一圈“甜甜圈”狀的小型冰狀天體帶。冥王星及它的衛(wèi)星群長久以來都是我們唯一知曉的庫伊柏帶天體(以下簡(jiǎn)稱KBOs),一直到1992年,David Jewitt和Jane Luu才宣稱他們從該天體帶中又有了新發(fā)現(xiàn)。
自此,天文學(xué)家相繼觀測(cè)到了超過1000顆KBOs,并且數(shù)量還在不斷增加。而幾乎所有的KBOs距離地球都少于48個(gè)天文單位(一個(gè)天文單位相當(dāng)于地球到太陽的距離),這使得這些天文學(xué)家非常震驚,因?yàn)樗麄冏畛躅A(yù)測(cè)的KBOs的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)量。原因應(yīng)該是海王星自身的萬有引力將過去較近的一些KBOs清掃了,而那些較遠(yuǎn)的卻保留了下來,并在太陽系形成早期不受海王星引力的影響下運(yùn)行著。
距離在48天文單位之外的KBOs意料之外的數(shù)量驟減被稱為庫伊柏“懸崖”現(xiàn)象,也沒人能解釋出該現(xiàn)象的成因。各方的科學(xué)家們都認(rèn)為仍然是一顆未知的行星造成了該現(xiàn)象。Patryk S Lykawka和Tadashi Mukai綜合了各方關(guān)于該行星大小與運(yùn)行軌道的學(xué)說并去其糟粕取其精華,最終總結(jié)出了他們自己的新理論。該行星很可能就是庫伊柏“懸崖”現(xiàn)象以及庫伊柏天體帶那些我們觀測(cè)到的特殊現(xiàn)象的成因。但不幸的是,預(yù)測(cè)的結(jié)果顯示該行星來自非常遙遠(yuǎn)的地方(遠(yuǎn)大于100個(gè)天文單位),所以要將它找出就似乎是海底撈針了,畢竟就算它真的存在的話。
2 賽德娜狀軌道成因之謎
麥克·布朗,查德·特魯紀(jì)略以及大衛(wèi)·拉比諾維茨在2003年共同確認(rèn)了賽德娜星的存在。相較于太陽系其他天體來說,這是一顆距離我們遙遠(yuǎn)的而又圍繞著太陽以一個(gè)奇特的軌道運(yùn)行的天體。它運(yùn)行到距太陽最近的點(diǎn)時(shí)距太陽有76個(gè)天文單位,這個(gè)距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了庫伊柏帶距太陽的距離。它的軌道圈非比尋常的大,運(yùn)行一整個(gè)周期需要大約11400年。
賽德娜星是怎樣進(jìn)入如此奇特的軌道中的呢?因?yàn)榫嚯x太陽太遠(yuǎn)以致其在軌道上任意一點(diǎn)上都不會(huì)被其他八大行星的引力所影響。在他們?cè)缙谟嘘P(guān)賽德娜星的論文中,布朗等人提到賽德娜星的軌道“可能是至今尚未發(fā)現(xiàn)的行星爆炸后發(fā)散的一部分,或與一顆接近恒星級(jí)天體不期而遇的'邂逅’而被其引力所攝動(dòng),或者說是太陽系形成過程中璀璨群星中的一部分?!辈豢伤甲h的是,2014年3月,天文學(xué)家宣布他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了與賽德娜星軌道近似的第二顆天體,目前該天體的代號(hào)為2012 VP113。該天體的發(fā)現(xiàn)使得上述假說中未知行星的假設(shè)得以重見天日。
1 提喀星(幸運(yùn)女神之星)
所謂的彗星周期就是其繞太陽運(yùn)行完整的一圈所需的時(shí)間長短。一顆長周期彗星的運(yùn)行周期起碼是200年甚至可能更長。長周期彗星一般都來自于一團(tuán)遙遠(yuǎn)的我們稱之為奧爾特星云的冰態(tài)天體群,該星云的位置甚至比庫伊柏帶更遙遠(yuǎn)。
理論上來說,從任意方向噴發(fā)而來的長周期彗星的數(shù)量應(yīng)該是相等的。然而,事實(shí)上,彗星的噴發(fā)數(shù)量會(huì)在某些固定的方向偏多而其他的偏少。這是為什么呢?在1999年,約翰·馬泰賽,帕特里克·惠特曼與丹尼爾·懷特米爾三位科學(xué)家提出假說認(rèn)為這可能是一顆巨大的、遙遠(yuǎn)的天體所產(chǎn)生的影響,他們將其昵稱為提喀(幸運(yùn)女神的名字)。他們估測(cè)提喀星的質(zhì)量是木星質(zhì)量的大約三倍之多。他們也估測(cè)了提喀星距太陽的距離長達(dá)25000個(gè)天文單位。
然而,一座太空望遠(yuǎn)鏡:寬視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡(WISE)將整個(gè)星空觀測(cè)了遍,并帶回了對(duì)馬泰賽等人假說的消極結(jié)果。根據(jù)NASA(美國宇航局)于2014年3月7日發(fā)表的刊物,該局聲稱WISE并未在26000天文單位(一個(gè)天文單位相當(dāng)于地球到太陽的距離)之內(nèi)發(fā)現(xiàn)任何一顆比木星更加巨大的天體的存在。很明顯,提喀星也是一顆幻想之星。
翻譯:楊學(xué)進(jìn)
原文:http:///2014/06/23/10-hypothetical-planets-proposed-by-scientists/