你可能聽說過這樣的說法:太陽(yáng)系里可能還藏著一顆從未被人類看到過的大行星。這件事本身聽起來就像科幻小說的開場(chǎng),但說這話的并不是小說家,而是正正經(jīng)經(jīng)的天文學(xué)家。更讓人好奇的是,他們提這件事已經(jīng)提了好幾十年,從1930年代冥王星被發(fā)現(xiàn)之前就開始了。
這件事的開端其實(shí)跟冥王星沒什么關(guān)系,而是跟天王星有關(guān)。天王星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)的時(shí)候,它的軌道會(huì)偏離物理學(xué)預(yù)期的路線。怎么偏的呢?就是它不走一條規(guī)規(guī)矩矩的橢圓,而是會(huì)飄。這種飄不是隨機(jī)的抖動(dòng),而是一種持續(xù)的方向性偏差,仿佛有什么東西在拽著它。
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當(dāng)時(shí)的解釋是:在太陽(yáng)系外圍,可能有一顆比地球大好幾倍的未知行星,它的引力在干擾天王星的運(yùn)行。天文學(xué)家給這顆假設(shè)中的行星起了個(gè)名字,叫行星X。你注意這個(gè)X不是“第十”的意思,而是“未知數(shù)”的意思。這個(gè)假說流行了很久,直到1990年代,科學(xué)家重新計(jì)算了海王星的質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)之前算得不太對(duì),修正之后,天王星軌道的問題就解開了。行星X的假說一度被認(rèn)為可以翻篇了。
但故事并沒有結(jié)束。2016年,加州理工學(xué)院有兩位天文學(xué)家,康斯坦丁·巴蒂金和邁克·布朗,提出了一個(gè)新版本的說法。這一回他們關(guān)注的不再是天王星,而是一群更遙遠(yuǎn)的家伙——柯伊伯帶里的天體。
柯伊伯帶你可以想象成太陽(yáng)系外圍的一個(gè)巨大的“雜物堆”。它位于海王星軌道之外,里面有矮行星(冥王星就是其中一員)、小行星、還有各種大大小小的碎塊,天文學(xué)上也管它們叫“海王星外天體”。這些年隨著觀測(cè)技術(shù)越來越強(qiáng),天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了越來越多這樣的天體,但它們繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的方式,跟天王星有一個(gè)共同點(diǎn):不走尋常路。
好多柯伊伯帶天體并不沿著一個(gè)持續(xù)、預(yù)期的方向繞圈。巴蒂金和布朗的看法是,一定有什么引力巨大的東西在影響它們的軌道。他們把這個(gè)可能的東西重新命名為“第九大行星”——不是行星X了,因?yàn)閄那個(gè)故事已經(jīng)結(jié)了,這是一個(gè)新的假說。
為了讓普通人理解這件事,我們可以拿月球來做一個(gè)類比。你想想月球繞地球轉(zhuǎn)的樣子。從太陽(yáng)的角度看,月球每365.25天跟著地球繞太陽(yáng)飛一圈,這個(gè)周期和你根據(jù)日地距離算出來的預(yù)期完全吻合。但地球的引力同時(shí)也在起作用,讓月球每27天繞著地球轉(zhuǎn)一圈。如果你站在太陽(yáng)系外面看月球的運(yùn)動(dòng)軌跡,你會(huì)發(fā)現(xiàn)它走的不是一條平滑的弧線,而是一條螺旋狀的路徑——一邊繞地球打轉(zhuǎn),一邊跟著地球往前跑。
柯伊伯帶里很多天體也有類似的表現(xiàn)。它們的軌道看起來不只是被太陽(yáng)的引力牽著走,還有別的東西在施加影響。這種感覺就像你看到桌子上的彈珠自己拐了個(gè)彎,你自然會(huì)想:桌子底下是不是有塊磁鐵?
一開始很多天文學(xué)家和空間科學(xué)研究者對(duì)這個(gè)假說持懷疑態(tài)度,這不奇怪,科學(xué)界對(duì)新假說向來挑剔。但這些年情況在變。隨著觀測(cè)能力越來越強(qiáng),證據(jù)在一點(diǎn)一點(diǎn)累積。越來越多的觀測(cè)結(jié)果顯示,這些海王星外天體的軌道確實(shí)是飄忽不定的,不是整齊劃一地排著隊(duì)轉(zhuǎn)圈。
布朗自己在2024年的說法是:“我覺得第九大行星不存在的可能性非常小。我們目前沒有其他解釋能說明我們看到的這些效應(yīng),也沒法解釋我們?cè)谔?yáng)系里看到的其他一大堆由第九大行星引發(fā)的效應(yīng)。”
你注意他的措辭,他不是說“已經(jīng)找到了”,他說的是“沒有別的解釋”。科學(xué)上這是一種典型的排除法推理:排除了其他可能性之后,剩下的那個(gè)不管看起來多奇怪,都很可能是真的。
2018年有一個(gè)發(fā)現(xiàn)為這個(gè)假說添了一把柴。天文學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的矮行星候選對(duì)象,編號(hào)叫2017 OF201。這個(gè)天體有多寬呢?直徑大概700公里左右——你做個(gè)對(duì)比,地球的直徑大約是它的18倍。它并不是很大,但有意思的是它的軌道。它不是那種近乎圓形的橢圓,而是一個(gè)高度拉長(zhǎng)的橢圓。這種不圓潤(rùn)的軌道形狀透露了一個(gè)信息:它可能經(jīng)歷過某種劇烈的事情。要么是很早以前被什么東西撞了一下,把它懟到了這條奇怪的路徑上;要么就是有一個(gè)引力源——比如第九大行星——在持續(xù)影響它。
兩種可能性都存在,但因?yàn)樗潜姸嘬壍榔婀值奶祗w之一,不是一個(gè)孤例,所以后一種解釋漸漸顯得更有說服力一些。
講到這里,你心里應(yīng)該已經(jīng)浮現(xiàn)出一個(gè)很自然的疑問了:如果這顆行星真的存在,為什么到現(xiàn)在還沒人找到它?這個(gè)問題也正是那些質(zhì)疑者緊緊抓住的一點(diǎn)。有一部分天文學(xué)家認(rèn)為,我們現(xiàn)在手頭掌握的柯伊伯帶天體軌道數(shù)據(jù),可能還不夠多、不夠全,不足以支撐任何關(guān)于第九大行星是否存在的確鑿結(jié)論。統(tǒng)計(jì)上有一個(gè)經(jīng)典的問題,叫樣本偏差——如果只是因?yàn)槟憧吹貌粔蚨啵瑢?dǎo)致你看到的都集中在某個(gè)方向,那你得出的結(jié)論可能只是觀測(cè)本身的局限,而不是物理上的真實(shí)規(guī)律。
另外,也有人提出了替代的解釋。一種說法是,也許干擾這些天體軌道的并不是一顆單獨(dú)的大行星,而是一圈碎片環(huán)——是大量小天體的集體引力效應(yīng),而不是一個(gè)單一巨物。還有一種猜想更加天馬行空,這里暫且按下不表,但方向都是試圖在不引入一顆全新大行星的前提下解釋同樣的現(xiàn)象。
所以你看到的現(xiàn)狀是:一方說“沒有別的解釋能比這更好”,另一方說“你的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)可能還站不太穩(wěn)”。兩邊都還沒能說服對(duì)方,但兩邊都在等同一件事——更好的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
這件事的迷人之處也正在這里。太陽(yáng)系好像是我們家門口的院子,你以為你早就逛遍了,結(jié)果發(fā)現(xiàn)后院角落的灌木叢里可能還藏著一頭大象。而且這頭大象特別會(huì)躲,它如果確實(shí)存在,軌道應(yīng)該巨遠(yuǎn)無比,遠(yuǎn)到陽(yáng)光照到它身上已經(jīng)微弱得像點(diǎn)一根蠟燭,反射回來的光信號(hào)幾乎淹沒在宇宙的背景噪音里。
這也是為什么這個(gè)假說從2016年正式提出到現(xiàn)在快十年了,仍然停留在一個(gè)“有證據(jù)但不足以致命”的階段。天文學(xué)家在做的,就是用越來越大的望遠(yuǎn)鏡、越來越靈敏的探測(cè)器,去掃描那片黑暗的區(qū)域。每一次新的柯伊伯帶天體被發(fā)現(xiàn),它的軌道參數(shù)都會(huì)成為拼圖的一小塊。可能某一天,拼圖多到一定程度,答案自己就浮出來了;也可能哪天突然有人從完全不同的方向找到了一個(gè)更好的解釋,大家恍然大悟說原來不是第九大行星。
從科學(xué)史的角度看,這種階段其實(shí)是最有意思的。就像當(dāng)年海王星的發(fā)現(xiàn)過程,天文學(xué)家先是通過天王星的軌道異常算出了海王星應(yīng)該在哪兒,然后才有人把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)那個(gè)方向,真的找到了它。現(xiàn)在第九大行星的故事幾乎是在重演同一出戲碼,只是舞臺(tái)更遠(yuǎn)、光線更暗、角色更難找。
還有一點(diǎn)值得說的是,如果真的找到了第九大行星,它在太陽(yáng)系行星家族里的地位會(huì)相當(dāng)特殊。它會(huì)成為繼1781年發(fā)現(xiàn)天王星、1846年發(fā)現(xiàn)海王星之后,人類第三次通過數(shù)學(xué)和軌道分析預(yù)言出來的大行星,而且隔了兩百多年的空白期。上一次有人用這種方法找到新行星的時(shí)候,慈禧太后都還沒出生。這對(duì)于天文學(xué)的基礎(chǔ)研究來說,幾乎等同于考古學(xué)家挖出了一座沒被記載過的古城。
但如果最后證明它不存在呢?那也不意味著這群天文學(xué)家白忙活了。恰恰相反,排除也是一種重要的科學(xué)進(jìn)展。就像前面說的海王星質(zhì)量重新計(jì)算解開了行星X的謎團(tuán),那本身就是一個(gè)巨大的進(jìn)步。如果第九大行星的假說最終被推翻,那一定是因?yàn)橛腥苏业搅烁_的模型、更自洽的物理機(jī)制來解釋柯伊伯帶天體的奇怪軌道。那個(gè)新解釋本身,就是科學(xué)往前邁出的一大步。
所以不管結(jié)果是什么,這都是一個(gè)值得關(guān)注的故事。它不是那種“震驚!科學(xué)家發(fā)現(xiàn)驚天秘密”的標(biāo)題能概括的,而是更接近于一個(gè)漫長(zhǎng)、安靜、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖穼み^程,充滿了人類面對(duì)未知時(shí)最真實(shí)的樣子:既有大膽的想象,又有苛刻的自我審查。
而此刻,那顆可能存在、也可能不存在的行星,還在太陽(yáng)系最外圍的黑暗中,保持沉默。
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