科學人雜誌 3月號/2016 第169期：神秘Ｘ行星...

神秘行星X

在太陽系邊緣，或許藏有一顆比地球還大的謎樣行星，科學家正在爭論它存在的證據。

撰文／雷蒙尼克（Michael D. Lemonick）
翻譯／宋宜真

重點提要
■許多遙遠的冰凍天體以古怪的軌道繞行著太陽，某些科學家因此猜測，太陽系中尚有未知的行星。
■他們表示，這項證據支持著至少存在一顆超級地球，而且運行軌道或許比海王星更遙遠。
■這種天體由於距離甚遠且太暗，仍無法由現有的天文望遠鏡尋獲。但倘若它真的存在，更先進的望遠鏡或許就能探測到。


編輯前言：2016年1月21日，「發現第九行星」的新聞攻佔各大媒體版面，美國加州理工學院的布朗（Mike Brown）等人發表電腦模擬的結果，算出太陽系應該還有一顆行星。但這項研究並非直接觀測證據，天文學界多持平常心看待，NASA更在幾天後發佈影片：「要說確定有顆所謂的『X行星』，現在還言之過早！」X行星到底是什麼樣的天體？為什麼科學家還要尋找第九顆行星？請看本文娓娓道來：

在冥王星之外，似乎有怪異的事情正在浮現。20多年來，天文學家一直知道這顆小巧的矮行星在太陽系邊緣並不孤單：它是庫伯帶天體（KBO），是庫伯帶裡散佈的許多冰凍天體之一。然而有一群KBO與其他遊盪的夥伴不同，也與行星及繞行於火星和木星之間的眾多小行星不同。它們的運行軌道詭異，以不尋常的狹長橢圓軌道繞行著太陽，不像大多數行星，大致上都是圓形軌道。

這些行跡可疑的天體數量大約4~12個，端看你如何分類。它們一如大多數KBO，軌道平面皆與行星所在的平面相差某個角度，在軌道一側高於行星所在的平面，接著穿過此平面，在另一側沉到平面下方。但這幾個天體都別具特色，與KBO其他冰凍夥伴不一樣，都是在最接近太陽時穿過行星所在的平面。

或者說，這些天體的近日點角距（AOP）相近得湊巧，就連許多天文學家都覺得神秘。美國卡內基科學研究院的行星科學家謝柏德（Scott Sheppard）說：「一般而言，你會預期太陽系中所有天體的AOP是隨機的。」或許這幾個天體有相似的AOP是個巧合，但這種純屬偶然的事件，發生機率應該小於百分之幾，相當於拋擲錢幣10次，都是人頭朝上；這非常怪異，卻不是完全不可能。

但這10次人頭朝上也意味你的錢幣造假，這些KBO也是如此。某個因素有可能造成這些天體出現奇特的AOP，也許是藏身在太陽系邊緣的一顆巨大未知行星、質量遠超過地球：一顆超級地球（約2~10倍地球質量的固態行星）。倘若這個尚未發現的天體（我們稱為X行星）存在，軌道半徑至少是海王星距離太陽的10倍，這對於目前所有的天文望遠鏡而言，都太遙遠也太昏暗而難以觀測。然而，X行星的巨大質量也會對太陽系其他成員產生重力效應，或許可以解釋天文學家觀測到的奇特軌道。

卡內基科學研究院的行星形成理論學家凱博（Nathan Kaib）表示：「我們尚未掌握確切證據去指出該處有個行星等級質量的天體，但確實有我們無法理解的有趣現象正在發生。」越來越多天文學家把籌碼押在太陽系的超級地球，這樣的想法在過去一度視為可笑至極。一如凱博所言，X行星存在的證據仍在未定之天。很多天文學家對這種想法抱持懷疑，即使支持此可能性的天文學家，也表示尚未完全信服。在天文學的發展過程中，曾經出現數顆神秘行星，人類就是由其他天體的軌道異常，察覺這些行星存在的證據。其中有些證據最後成就了重大發現，有些則只是錯誤判斷。問題或許是，我們對太陽系的認識並不如我們以為的那麼多。倘若X行星確實存在，太陽系歷史的某些關鍵篇章都得全部重寫了。

越來越多行星
尋找太陽系未知行星的首度任務是在19世紀初，當時科學家逐漸確信一項證據：1781年天文學家赫雪爾（William Herschel）無意中發現，天王星的運行軌道與牛頓重力法則預測的並不一樣。幾名科學家斷定，這必定是某顆尚未發現的巨大行星重力所致。1846年，德國天文學家加勒（Johan Galle）果然觀測到海王星這顆氣態巨行星，發現的位置基本上是由法國同事勒威耶（Urbain Le Verrier）計算出。不過有足夠證據顯示，伽利略早在1612年便看到了海王星，他以一支粗糙的小型望遠鏡看到了模糊影像，並認為是天體。

20世紀初，美國波士頓的名流羅威爾（Percival Lowell）以亞利桑那州旗桿市的私人望遠鏡，開始尋找另一顆神秘行星。這項證據來自天王星和海王星的運行軌道異常，代表有顆氣態巨行星尚未現身。1930年，羅威爾天文台的年輕助理湯博（Clyde Tombaugh）便找到這顆行星，差不多出現在計算預測的位置。這完全重現當年發現海王星的情節。《紐約時報》於1930年3月14日寫道：「這個天體或許比木星大，在地球64億公里外，符合先前預測。」

但事實並非如此。不出數十年，我們便已明白，冥王星的體積遠不如木星，而且比月球還小。冥王星微弱的重力可能不足以解釋當時發現的軌道異常現象，況且後人檢視數據，也排除這個可能性，實際上天王星和海王星的軌道符合預測。照這情況來看，冥王星其實是誤判。

然而，綜觀全局，冥王星卻是異常重要的發現。1980年代，行星科學家開始懷疑，冥王星並非太陽系冰冷邊緣、獨自遊盪的行星，而是為數眾多、分佈極廣的KBO中最明亮的一員。1992年，我們由夏威夷的天文望遠鏡首度發現KBO（雖然後來的情況改變，冥王星是第一個被發現的KBO成員）。自此之後，研究人員陸續搜尋到1500個KBO，2005年發現的厄里斯（Eris），體積足以媲美冥王星，質量則遠遠超過冥王星。厄里斯的存在不只威脅了當時九大行星的地位，之後可能導致許多天體也要入列行星之名。隔年，國際天文聯合會（IAU）迅速把冥王星降級，瞬間從行星歸類為矮行星。

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