太陽(yáng)系是否有第十顆大行星

太陽(yáng)系有沒(méi)有第十顆大行星呢？長(zhǎng)期以來(lái)天文學(xué)界爭(zhēng)論不休。一些科學(xué)家為了論證和尋找這顆未知的星體，不惜耗費(fèi)大量心血。不知道不等于不存在，有人已經(jīng)迫不及待地稱這一未知星體為“冥外行星”、或者“x行星”了。

目前人類已知太陽(yáng)系有九大行星，按照它們同太陽(yáng)的距離由近到遠(yuǎn)，這些大行星依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。其中，水星、金星、火星、木星和土星，都是人類的“老相識(shí)”。早在人類進(jìn)入文明歷史之前，這5顆星體就已經(jīng)被長(zhǎng)期觀測(cè)了。至于地球，它的行星身份要到天文學(xué)有了突飛猛進(jìn)的16世紀(jì)，才被正式確定。至此人們認(rèn)識(shí)到，太陽(yáng)系大行星家族共有6個(gè)成員。其他3個(gè)成員是人類在以后長(zhǎng)達(dá)150年間逐一發(fā)現(xiàn)的，1781年發(fā)現(xiàn)天王星，1846年發(fā)現(xiàn)海王星，1930年發(fā)現(xiàn)冥王星。

太陽(yáng)系里不斷地“添丁進(jìn)口”，這就提示人們：冥王星是否就是太陽(yáng)系最遠(yuǎn)、最后一顆大行星呢？太陽(yáng)系里是否還有未被發(fā)現(xiàn)的其他大行星呢？位次已經(jīng)排到了“老九”，“第十顆”自然引起科學(xué)家們極大的探索興趣。有人順口稱它“冥外行星”（冥王星之外的行星），有人意味深長(zhǎng)地稱它是“X行星”——X代表未知數(shù)，也是羅馬數(shù)字中的“十”。

人們?yōu)槭裁磳?duì)一顆尚未證實(shí)的行星那樣津津樂(lè)道呢？如上所說(shuō)，發(fā)現(xiàn)天王星、海王星和冥王星的過(guò)程本身，就是對(duì)大膽猜測(cè)和努力探索“第十大行星”的一個(gè)有力支持。

天王星由旅居英國(guó)的德國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾（1738～1822年）首先發(fā)現(xiàn)。威廉·赫歇爾自幼酷愛(ài)天文學(xué)，不到20歲就被迫到英國(guó)謀生。他和妹妹卡羅琳·赫歇爾利用業(yè)余時(shí)間磨制天文望遠(yuǎn)鏡的鏡片，并一點(diǎn)一點(diǎn)地加大望遠(yuǎn)鏡的尺寸，用于窺探天上的奇觀。1781年3月13日夜晚，赫歇爾和往常·樣觀天，發(fā)現(xiàn)星空某一角的恒星問(wèn)有一個(gè)模糊的斑點(diǎn)。兩天以后，他又注意到這個(gè)斑點(diǎn)已經(jīng)顯著地移動(dòng)了。毫無(wú)疑問(wèn)，它不是恒星。不過(guò)，赫歇爾沒(méi)有想到它是當(dāng)時(shí)科學(xué)界所不知道的新行星，還以為是一顆特殊的彗星。他給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)遞交的報(bào)告題目就是“一顆彗星的報(bào)告”。赫歇爾發(fā)現(xiàn)新“彗星”的消息很快傳遍了整個(gè)歐洲，許多天文學(xué)家都來(lái)觀測(cè)這顆彗星并計(jì)算它的軌道。但是，這顆彗星非常奇特，它既沒(méi)有“彗發(fā)”，也沒(méi)有“彗尾”，而且它的軌道也與一般的彗星不一樣：不是那種扁長(zhǎng)的橢圓形或拋物線形，而是接近正圓形。所以這不可能是彗星，分明是一顆行星。人們經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察，終于承認(rèn)它是太陽(yáng)系的成員，將它命名為“烏拉努斯”（IJranus，古希臘神話英雄。漢譯“天王星”）。

天王星發(fā)現(xiàn)以后，科學(xué)家就開(kāi)始著手進(jìn)一步研究它的軌道。天王星的個(gè)子大，它的直徑是地球的3.98倍，質(zhì)量是地球的14.8倍，離開(kāi)太陽(yáng)的距離是地球與太陽(yáng)距離的19.2倍，即28.7億千米。人們發(fā)現(xiàn)，天王星運(yùn)動(dòng)的實(shí)際軌道，同根據(jù)理論計(jì)算出的牛頓軌道有一定的偏離。于是有人斷言：在天王星的外圍一定還有別的行星，正是它干擾了天王星的繞日運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的探索研究、苦苦尋找，捷報(bào)終于傳來(lái)。1846年8月，法國(guó)天文學(xué)家勒威耶發(fā)現(xiàn)了一顆新的大行星——海王星（Neptune，音譯“尼普頓”，古羅馬傳說(shuō)中的海神）；同年9月23日，勒威耶的同行好友、德國(guó)天文學(xué)家伽勒根據(jù)勒威耶的指點(diǎn)，在柏林天文臺(tái)用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到了這顆新星。

海王星的發(fā)現(xiàn)是猜想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的一個(gè)成功例子，人類由此對(duì)太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)大大地?cái)U(kuò)展了，對(duì)發(fā)現(xiàn)新的大行星的信心也一下子提高了。因此，當(dāng)天文學(xué)家們把實(shí)際觀測(cè)到的海王星軌道和計(jì)算得出的運(yùn)行軌道對(duì)比，同樣發(fā)現(xiàn)了海王星的“越軌行為”時(shí)，有些天文學(xué)家表示，在海王星的外圍一定還存在一顆沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的、離太陽(yáng)更遠(yuǎn)的行星。在1879年，法國(guó)的弗拉馬利翁在《大眾天文學(xué)》一書中就曾說(shuō)過(guò)：“海王星雖然是我們現(xiàn)今所知的最外邊的一顆行星，但我們沒(méi)有權(quán)力斷定它的外邊就沒(méi)有別的行星。你以為一切都發(fā)現(xiàn)了嗎？那真是絕頂?shù)幕闹嚕贿@無(wú)異把有限的天邊當(dāng)作了世界的盡頭?！?/p>

事實(shí)的確如此。隨著時(shí)間的推移，關(guān)于天王星和海王星的觀測(cè)資料越來(lái)越多，這兩顆行星的實(shí)際運(yùn)行軌道也愈來(lái)愈精確。與此同時(shí)，人們?cè)絹?lái)越強(qiáng)烈地，感覺(jué)到，僅用太陽(yáng)系內(nèi)已知天體的影響還解釋不了這兩顆行星的運(yùn)動(dòng)。但是應(yīng)該被發(fā)現(xiàn)的那顆“新星”遲遲不肯露面。要知道，在浩瀚星空中找到一顆毫不出眾的陌生行星，該是多么的困難！因此，這項(xiàng)工作在19世紀(jì)末葉沒(méi)有取得任何的進(jìn)展。

困難沒(méi)有使天文學(xué)家氣餒。20世紀(jì)初，海王星外存在一顆足夠大的“海外行星”的意見(jiàn)，已經(jīng)在天文學(xué)界比較普遍。1915年，美國(guó)天文學(xué)家洛韋爾（他確信“火星人”的存在）發(fā)表“關(guān)于海外行星的報(bào)告”的論文。但是人們并沒(méi)有在他指出的天區(qū)（黃經(jīng)84度）找到新星。在1930年2月18日，洛韋爾天文臺(tái)的美國(guó)天文學(xué)家湯博在檢查雙子座一張照片時(shí)，終于找到了這顆行星。19日、20日，通過(guò)連續(xù)觀測(cè)，湯博確信它就是太陽(yáng)系第九大行星。他還估計(jì)，這顆新星在海王星以外大約16億千米，距離太陽(yáng)46億千米。后來(lái)這顆行星被正式命名為“普魯通”（古希臘神話中的冥王）。

但是，新的問(wèn)題接踵而至。冥王星就是那顆導(dǎo)致天王星和海王星運(yùn)動(dòng)發(fā)生偏離的行星嗎？

從20紀(jì)中葉起，電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于天文學(xué)研究。它們既被用于修正觀測(cè)資料，也被用于改進(jìn)軌道理論。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，要說(shuō)明天王星和海王星運(yùn)動(dòng)，冥王星的質(zhì)量必須達(dá)到地球質(zhì)量的十分之一。1978年，美國(guó)天文學(xué)家克里斯蒂在冥王星周圍發(fā)現(xiàn)了一顆冥衛(wèi)星，由此精確確定出冥王星——冥衛(wèi)系統(tǒng)的總質(zhì)量只有0.0022個(gè)地球質(zhì)量那么大，即只有上述要求質(zhì)量的四十五分之一。

這樣看來(lái)，冥王星顯然不是那顆“作怪”的行星！它的質(zhì)量太小，根本不足以對(duì)天王星和海王星的運(yùn)動(dòng)造成觀測(cè)到的巨大的攝動(dòng)。去發(fā)現(xiàn)第十顆大行星——“X行星”，就這樣被提到日程中來(lái)。

早在1943年，湯博在黃道附近一個(gè)很寬的天區(qū)內(nèi)搜尋時(shí)就認(rèn)為，在離日距離120天文單位（1個(gè)天文單位是1.5億千米）以內(nèi)不會(huì)再有比地球更大的行星。現(xiàn)在，人們完全可以不借助于已知行星的偏移來(lái)尋找新的行星，而直接借助于更先進(jìn)的工具——空間探測(cè)器就可以了。20世紀(jì)70年代，人們向太陽(yáng)系外層空間先后發(fā)射了4艘空間探測(cè)器?！跋闰?qū)者”10號(hào)和11號(hào)是最早發(fā)射的。根據(jù)兩艘探測(cè)器發(fā)回的材料，人們沒(méi)有找到有關(guān)第十顆行星存在的證據(jù)。后來(lái)，美國(guó)又發(fā)射了“旅行者”1號(hào)和2號(hào)空間探測(cè)器。遺憾的是，這兩艘探測(cè)器同“先驅(qū)者”11號(hào)飛行的方向是一致的，因而也沒(méi)有提供第十顆行星存在的任何信息。但是，這并未使天文學(xué)探索的腳步有任何停頓。

美國(guó)海軍天文臺(tái)的天文學(xué)家羅伯特·哈林頓，仍試圖利用偏移來(lái)確定第十顆行星的位置。1978年，他提出關(guān)于第十顆太陽(yáng)行星的比較系統(tǒng)的說(shuō)法。他經(jīng)過(guò)研究認(rèn)為，這顆行星的質(zhì)量是地球的2～3倍，比地球大，比天王星和海王星小。它的距離非常遙遠(yuǎn)，離太陽(yáng)平均距離大約150億千米，單軌道運(yùn)行需要1千年。這顆行星因?yàn)檐壍篱L(zhǎng)，所以變化大，近日點(diǎn)為90億千米，遠(yuǎn)日點(diǎn)為210億千米。這顆行星曾經(jīng)在18世紀(jì)末到達(dá)近日點(diǎn)，而現(xiàn)在正遠(yuǎn)離我們而行。它的軌道與太陽(yáng)系平面的傾角為30度，位于南部天空，可能在南十字星座附近的半人馬星座。

哈林頓還對(duì)這顆行星的形成進(jìn)行了分析。他認(rèn)為，這顆行星在很久以前曾與海王星相撞過(guò)。當(dāng)時(shí)，海王星的兩顆衛(wèi)星以及冥王星都以正常的圓形軌道繞海王星運(yùn)轉(zhuǎn)。由于兩顆行星的相撞，顛倒了“海衛(wèi)一”的軌道，使它繞海王星逆行；碰撞還拉長(zhǎng)了“海衛(wèi)二”的軌道，使它沿著極扁的軌道運(yùn)行；同時(shí)，撞擊還把冥王星從海王星那里“拋”了出來(lái)，使其實(shí)現(xiàn)“獨(dú)立”，并晉級(jí)升格為繞太陽(yáng)運(yùn)行的大行星。

自從哈林頓公布有關(guān)第十顆行星的預(yù)言，后來(lái)又出現(xiàn)了兩種不同的預(yù)言。一是美國(guó)亞拉巴馬州的康利·鮑威爾，他認(rèn)為第十顆行星的位置應(yīng)該在室女宮，其質(zhì)量比地球小，與太陽(yáng)距離跟冥王星差不多。巴西天文學(xué)家羅德尼·戈梅斯和西爾維奧·費(fèi)拉茲一梅洛認(rèn)為，這顆行星可能位于巨蟹宮或雙子宮。

但是，流行的另一觀點(diǎn)認(rèn)為，太陽(yáng)系里壓根兒就不再有什么“未知行星”。天王星和海王星的運(yùn)動(dòng)偏離是可以另辟蹊徑予以說(shuō)明的。譬如說(shuō)彗星總體質(zhì)量可能大到足以產(chǎn)生同樣的效果；在海王星不遠(yuǎn)處，可能有一個(gè)小黑洞；引力定律本身需要修改，等等。有人甚至干脆否認(rèn)天王星和海王星的運(yùn)動(dòng)有真實(shí)的偏離，他們認(rèn)為過(guò)去總說(shuō)有“偏離”，那實(shí)際上是人們的觀測(cè)資料不精確的緣故。

太陽(yáng)系里是否存在第十顆大行星——X行星，到目前還是一個(gè)不解之謎。自天王星發(fā)現(xiàn)后，也許真如俗話說(shuō)的，有再一、再二，沒(méi)有再三、再四。但不少人希望仍是有的，因?yàn)樘祗w力學(xué)證明，即使有顆行星位于離太陽(yáng)600個(gè)天文單位處，它仍可能是太陽(yáng)系的成員，只不過(guò)隨著距離的增大，搜尋新的大行星是越來(lái)越困難了。

科學(xué)的歷史告訴人們：科學(xué)的猜測(cè)和預(yù)見(jiàn)固然必不可少，但一切科學(xué)發(fā)現(xiàn)都有一個(gè)共性——它必須有確實(shí)可靠的證據(jù)，有鐵證如山的事實(shí)。的確也有人煞有介事地宣稱自己確實(shí)“發(fā)現(xiàn)”了冥外行星，但最后還是經(jīng)不起科學(xué)的驗(yàn)證，最終被否定了。