太陽系中隱匿著第九顆行星？

可憐的冥王星，它曾經(jīng)位列太陽系九大行星，但現(xiàn)在距離它被逐出行星行列并降級為矮行星已經(jīng)過了整整10年。這一切始于2005年，那一年天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了鬩神星。這一發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致了一場有關(guān)行星定義的激烈辯論，最終冥王星被從行星行列中除名。

現(xiàn)在，雪上加霜的是，行星俱樂部也許確實有第九名成員，但并非冥王星。在太陽系的邊緣地帶，那里天體之間的奇特相關(guān)性暗示著有一顆隱匿行星的存在，它或許是真正的第九顆行星。

最早的線索出現(xiàn)在2012年，當(dāng)時美國卡內(nèi)基科學(xué)研究所的天文學(xué)家斯科特·謝潑德在太陽系外圍發(fā)現(xiàn)了一個新天體，其正式名稱為2012VP113，軌道比冥王星要遠得多。經(jīng)過長時間對其軌道的跟蹤，謝潑德于2014年注意到它的軌道與太陽系中另一個遙遠天體塞德娜的軌道有著讓人無法相信的相似性——它們抵達各自近日點的角度似乎是相同的。之前天文學(xué)家推測，這些低溫天體的軌道應(yīng)該是隨機分布的，于是這一相關(guān)性令人生疑。天文學(xué)家認為，一定有什么東西把它們驅(qū)趕到了這些類似的軌道上。

更重要的是，無論是什么在一開始把它們趕到了一起，這一作用必定仍在持續(xù)，否則這些天體的軌道會隨著時間再次隨機分布。謝潑德認為，唯一合理的解釋是還有另外一顆行星。這顆至今尚未被發(fā)現(xiàn)的行星的引力正在看護塞德娜和2012VP113的軌道。為了做到這一點，它的質(zhì)量必須在地球的10倍至15倍之間，屬于一顆迷你海王星。

但是，只有兩個研究對象是很難得出具體結(jié)論的，天文學(xué)家需要更多的遙遠天體。2016年年初，有4顆海王星外天體加入這一行列中。當(dāng)時，存在第九顆行星的消息開始成為世界各地的頭條新聞。這些新加入的天體也有著與塞德娜和2012VP113相似的軌道。根據(jù)鬩神星的發(fā)現(xiàn)者、有著“冥王星殺手”之稱的天文學(xué)家邁克·布朗的分析，這些共同特征純屬巧合的概率只有0.007%。

這并非天文學(xué)家第一次通過觀測發(fā)生在其他天體上的效應(yīng)來發(fā)現(xiàn)一顆新的行星，海王星就是這樣于1846年被發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時，天文學(xué)家注意到天王星的軌道存在異常，認為這是由一顆更遙遠的行星的引力造成的。當(dāng)望遠鏡指向天文學(xué)家預(yù)測的天區(qū)時，很快就發(fā)現(xiàn)了海王星。

然而，追蹤第九顆行星并不那么容易——要搜索的天區(qū)面積非常大，該天體的軌道距離太陽極其遙遠。據(jù)估計，它需要一兩萬年才能繞太陽公轉(zhuǎn)一周。它到太陽的平均距離被認為是地球的約700倍，是冥王星的約20倍。如果我們要看到它，陽光必須一路跋涉到那里，然后再原路返回。由于光的強度會隨距離增加而衰減，第九顆行星看上去將會極其暗弱。當(dāng)然，這同時取決于其表面的成分，而它還很有可能是深黑色的。

如果天文學(xué)家能夠確定它的大致區(qū)域，那將是極有幫助的。天文學(xué)家預(yù)計，這顆行星擁有一條大橢圓軌道，其近日點與太陽的距離預(yù)計為200天文單位，而其遠日點的距離則為這個數(shù)字的6倍。

幸運的是，研究工作已經(jīng)開始縮小搜索范圍。謝潑德說：“它現(xiàn)在必定在約500天文單位之外。”這個數(shù)字是根據(jù)環(huán)繞土星的“卡西尼”探測器獲得的數(shù)據(jù)得出的。“卡西尼”已經(jīng)環(huán)繞土星運轉(zhuǎn)了10多年，如果第九顆行星目前正位于其近日點的話，科學(xué)家應(yīng)該能發(fā)現(xiàn)它對“卡西尼”探測器施加的引力效應(yīng)。這是整個拼圖中非常寶貴的一塊。

根據(jù)“卡西尼”的數(shù)據(jù)還可以排除掉某些天區(qū)，縮小搜索范圍，這可以提升找到這顆行星的概率。現(xiàn)在，已經(jīng)在圍繞木星運轉(zhuǎn)的“朱諾”號也將進行類似的測量。

我們假定這顆行星處于從500天文單位到它的遠日點之間，但這仍然是一個非常廣闊的區(qū)域。謝潑德認為，發(fā)現(xiàn)它需要把當(dāng)前的技術(shù)發(fā)揮到極限，他有信心在未來幾年找到它。邁克·布朗正忙著使用夏威夷的昴星望遠鏡來搜尋第九顆行星。如果在下一個10年這些搜尋仍未取得成功，那么目前正在智利建造的大口徑全天巡視望遠鏡很可能會改變這一切。這臺望遠鏡有著一面8米多寬的主鏡和一架32億像素的照相機，它有能力在其運轉(zhuǎn)的頭一年發(fā)現(xiàn)第九顆行星。

要知道，發(fā)現(xiàn)第九顆行星并不僅僅意味著教科書要被再次修改，它還能使我們更好地認識太陽系的形成。目前最好的太陽系形成理論是尼斯模型，它的基本觀點是，巨行星在定居到目前的軌道之前，會在太陽系早期進行遷移。問題是，當(dāng)計算機模擬一開始只有4顆巨行星的情況時，大多不能得出今天我們看到的太陽系。作為嘗試，天文學(xué)家想知道，如果再添加一顆巨行星會發(fā)生什么情況。當(dāng)他們進行有5顆巨行星的計算機模擬時，結(jié)果往往能與今天的太陽系相符。唯一麻煩的是，迄今我們并沒有在太陽系中看到第五顆巨行星。

也許現(xiàn)在我們可以了。第九顆行星也許是一顆從內(nèi)太陽系被拋射出去的巨行星的核心。因此，找到這一來自太陽系動蕩幼年期的遺存將有助于加深我們對行星形成的認識。

不過，需要提醒的是，這絕非天文學(xué)家第一次預(yù)言太陽系中還有一顆新行星的存在，而那些預(yù)言最終都隨著時間煙消云散了。但是，對第九顆行星的搜尋說明太陽系還有很多東西有待探索，總有新的事物有待被發(fā)現(xiàn)。這個領(lǐng)域即將發(fā)生一場革命。在過去幾年中，天文學(xué)家在海王星和冥王星周圍發(fā)現(xiàn)了新的衛(wèi)星，“新地平線”號進入了柯伊伯帶，并將在2019年1月抵達柯伊伯帶天體2014MU69。

隨著蓋在太陽系冰冷外緣上的帷幕逐漸被拉開，天文學(xué)家無疑會有更多新的發(fā)現(xiàn)。興許我們將有機會發(fā)現(xiàn)一顆新的行星，讓太陽系行星的數(shù)目重回9顆。如果真的出現(xiàn)這一情況， 那冥王星實在太“可憐”了。