最近，科學(xué)家張貼一份協(xié)尋啟事。究竟是什么東西，需要全世界的人們一起幫忙尋找？不是通緝犯，也不是失蹤的寵物，而是失落的「第九行星」。
藝術(shù)家想象的第九行星。
尋找「X 行星」
早在1905 年，羅威爾（PercivalLowell）就開始尋找海王星外的未知行星。他發(fā)覺天王星、海王星的軌道有些異常，并可用一個未知行星的拉扯來解釋。這個未知的行星，就姑且稱作「X 行星」了。
其實，由已知行星的運行軌道，來預(yù)測未知的行星，并不是什么新鮮的事情。1846年，勒維耶（Urbain LeVerrier）以牛頓力學(xué)計算出天王星軌道的偏差，大膽預(yù)言有個未知行星在拉扯天王星軌道。他把理論預(yù)測的數(shù)字交給柏林天文臺的伽勒（JohannGottfried Galle），據(jù)說不到一小時，一個新的行星就被找到了──這顆行星就是海王星。
發(fā)現(xiàn)海王星的成功經(jīng)驗，給后世科學(xué)家許多啟發(fā)。羅威爾試著如法炮制，尋找「X 行星」?？上v史無法順利地復(fù)制，羅威爾在 1916 年逝世前，并沒有找到這顆 X 行星。不過，他留下的羅威爾天文臺繼續(xù)運作，并在 1930 年找到了一顆新的「行星」，也就是冥王星。羅威爾追尋已久的 X行星，終于由后人找到了嗎？不，可惜冥王星的質(zhì)量太小了，根本沒辦法達(dá)成羅威爾從行星軌道算出來的預(yù)測值。所以，就算 X行星存在，它絕對不是冥王星！
1993 年，天文學(xué)家以現(xiàn)代觀測的精確數(shù)據(jù)，重新計算行星運動的軌道，證實「X 行星」的預(yù)言是建立在不準(zhǔn)確的觀測數(shù)據(jù)上，實際上根本不需要「X 行星」，就能解釋海王星現(xiàn)在的軌道。神秘的「X 行星」假說，被天文學(xué)家踢出門外了。冥王星的下場更慘了，不但不是「X 行星」，還從行星名單當(dāng)中被除名了。2006 年國際天文聯(lián)合會（IAU）決議，將冥王星移除九大行星之外，成為「矮行星」。從此，太陽系的行星總數(shù)回歸到八個。
往更遙遠(yuǎn)的地方走去
我們不必為冥王星的除名哀悼，因為事件的背后，代表更多驚奇的發(fā)現(xiàn)。1990年代以來，天文學(xué)家漸漸發(fā)覺，冥王星并不孤單，它與許多小天體一起居住在海王星之外的「古柏帶」。隨著海王星外天體的逐一發(fā)現(xiàn)，人們才知道冥王星只是古柏帶天體的其中一個而已。人類對于太陽系邊緣的認(rèn)知，往更遙遠(yuǎn)的地方開展。
在這十幾年來，人們才開始找到冥王星的「鄰居」──或可說是讓它被除名的「兇手」。其中有一個海王星外天體非常特別，名字叫作賽德娜（Sedna），是在 2003 年由麥可．布朗（Mike Brown）、乍得．特魯希略（Chad Trujillo）和戴維．拉比諾維茨（David L.Rabinowitz）找到。賽德娜可能與冥王星一樣是矮行星，但離我們相當(dāng)遙遠(yuǎn)。冥王星與太陽最近的距離是30 天文單位（1 天文單位的意思是「地球與太陽的距離」），目前找到的其他海王星外天體也大致在30 至50 天文單位的古柏帶范圍內(nèi)。然而，賽德娜與太陽最近的距離卻是 76天文單位，在非常外圈的橢圓軌道繞太陽公轉(zhuǎn)，令人懷疑是否還能算在古柏帶之內(nèi)。許多天文學(xué)家認(rèn)為，賽德娜有可能與太陽系更外層的「歐特云」有所聯(lián)系。
到了2012 年，特魯希略與史考特．雪柏（ScottSheppard）發(fā)現(xiàn)一顆新的天體，打破了賽德娜的紀(jì)錄。這顆稱為2012VP113的星球，離太陽最近的距離竟然高達(dá)80 天文單位。這個新發(fā)現(xiàn)，代表賽德娜不是單一的特例，還有其他天體位在這么遙遠(yuǎn)的地方。問題來了，它們怎么會出現(xiàn)在離太陽這么遙遠(yuǎn)的地方？現(xiàn)在的位置可能不是誕生地，因為那里缺乏氣體和塵埃，很難形成較大的星球。科學(xué)家猜測，它們誕生之初可能受到某些重力影響，有可能是與其他原行星拉扯，也有可能是外來的恒星從附近通過而改變它們的軌道。
許多證據(jù)指向「第九行星」可能存在
賽德娜與2012VP113 提供了更多有趣的線索，改變我們對太陽系的認(rèn)識。特魯希略與雪柏利用它們的運行軌道推論，可能有個比地球重、比海王星輕的天體，位于離太陽250 天文單位的軌道上?？邓固苟。吞峤穑?/span>KonstantinBatygin）和麥可．布朗在2016 年 1月發(fā)表新的研究，利用賽德娜、2012VP113 以及另外四個較遙遠(yuǎn)的古柏帶天體的運行軌道，得出一個驚人的結(jié)論──「第九行星」可能存在，它的質(zhì)量大約是地球的10 倍，與太陽最近的距離約200天文單位，繞太陽公轉(zhuǎn)的周期是 1萬至 2 萬年。
天文學(xué)家其實沒有直接看到「第九行星」。到底有什么可靠的證據(jù)，說明「第九行星」存在呢？賽德娜、2012VP113與其他幾個「極端海王星外天體」，共同具備某些奇怪的特性。首先，它們離太陽最近的時候，位置都剛好在黃道面上［注1］。且它們通過黃道面的方向，都是由南向北。再者，它們運行軌道的長軸都在同方向，好像某東西推過去的。從下圖可以清楚看到，這幾個「極端海王星外天體」軌道的長軸（也就是離太陽遙遠(yuǎn)的一端）都在圖中的左邊［注2］。這可能不是巧合，而是巨大的「第九行星」重力拉扯而形成的現(xiàn)象。此外，「第九行星」會造成許多古柏帶天體的軌道嚴(yán)重傾斜──這些奇異的天體也的確存在。麥可．布朗說，如果他在什么都不知道的情況下看到這篇論文，一定會覺得太瘋狂了，但是看完這些證據(jù)和統(tǒng)計，很難有其他結(jié)論了！
注 1：太陽系內(nèi)主要的行星，幾乎都在同一平面上繞太陽公轉(zhuǎn)，這個平面就稱為「黃道面」。賽德娜與地球、火星等行星不同，并不是隨時都在黃道面上，但離太陽最近時剛好在黃道面上。
注 2：2016 年學(xué)者發(fā)表了一個長軸指向右邊的極端海王星外天體，因此不能說每一個都指向左邊。
在2016 年初之后開啟了「第九行星」的討論。太陽系內(nèi)目前知道的六個最遠(yuǎn)的古柏帶天體（軌道在海王星外），全都神秘地排列在同一方向。以三度空間來看，它們幾乎以相同的角度偏離太陽系平面。巴提金和布朗說明，我們需要一顆10 倍地球質(zhì)量的勝博發(fā)行星，位在遙遠(yuǎn)的偏心軌道，且與其他六個天體不連成一線，才能保持圖中這種組合。
「第九行星」的假說，似乎還能解釋許多長久以來的謎團(tuán)。2016年 10 月，在美國加州舉行的行星科學(xué)會議上，巴提金和布朗的合作者，加州理工學(xué)院的研究生伊麗莎白．貝利（ElizabethBailey）提出對于「太陽傾斜」的研究。早在1800 年代，人們就知道太陽不尋常的傾斜，但是這件事不常被討論，因為沒人有任何線索知道它是什么造成的。所謂「太陽傾斜」，意思是太陽從黃道面偏斜了大約 6度，至今還沒有人能成功解釋。
貝莉的研究將太陽傾斜的罪魁禍?zhǔn)字赶颉傅诰判行恰?，如果存在一個巨大而遙遠(yuǎn)的行星，可能增加了太陽系的搖擺，使得太陽些微地傾斜。貝莉說：「因為第九行星質(zhì)量很大，而且軌道比其他行星更傾斜，太陽系只好慢慢地扭曲，不再排列得那么整齊了?！拱吞峤鹫f：「它持續(xù)使我們感到驚奇。每次我們仔細(xì)看，就發(fā)現(xiàn)第九行星又能解釋一些太陽系長久以來的謎團(tuán)。」
亞利桑那大學(xué)的天文學(xué)家雷努．馬霍特拉（RenuMalhotra）等人，還有另一個證據(jù)說明未知行星的存在。他們分析公轉(zhuǎn)周期非常長的「極端海王星外天體」，發(fā)覺這些天體曾經(jīng)與某個未知行星發(fā)生共振。經(jīng)過計算，未知天體繞太陽公轉(zhuǎn)的周期大約17000 年，且一個10 倍地球質(zhì)量的行星可以合理解釋這種共振現(xiàn)象。
以上許多證據(jù)，都指出太陽系內(nèi)的「第九行星」可能存在。問題是，找到「第九行星」有什么意義？是因為冥王星除名后，「九大行星」被迫改成「八大行星」，如果找到第九顆就可以改回大家習(xí)慣的稱呼嗎？當(dāng)然不是這么無聊的理由！事實上，如果找到「第九行星」，可能徹底改寫我們所知的太陽系演化史。竟然在這么遙遠(yuǎn)的地方，可以存在一顆巨大的行星，它的身世來歷真是耐人尋味了。
更有趣的是，這幾年天文學(xué)家在太陽系外找到了許多重于地球、輕于天王星與海王星的行星，也就是被稱為「超級地球」的行星。奇怪的是太陽系的八大行星當(dāng)中，并不存在這種行星。假如「第九行星」存在，且如預(yù)期是10 倍地球質(zhì)量，那就填補(bǔ)了這個空缺。盡管關(guān)于「第九行星」的爭論還沸沸揚揚，我們對于太陽系的探索又前進(jìn)一步。
一起上網(wǎng)尋找失落的行星吧！
我們似乎又回到1846 年尋找海王星的那個情境，理論預(yù)測一個未知的行星存在，等待人們?nèi)フ覍ぁ０吞峤鹨舱f，的確有點重現(xiàn)歷史的意味。不過，經(jīng)過一百多年，科技突飛猛進(jìn)，當(dāng)年一小時找到海王星，現(xiàn)在應(yīng)該可以一分鐘找到「第九行星」吧？實際上并非如此，現(xiàn)在天文學(xué)家還在煩惱著要怎么把它找出來呢！因為它離我們太遠(yuǎn)了，也離太陽太遠(yuǎn)了，不像鄰近的行星，反射了太陽光就輕易被我們看見。太陽系遠(yuǎn)比你想象中大得多，人類根本還無法掌握太陽系邊緣那個非?；璋祬s充滿驚奇的世界。
理論預(yù)測之后，天文學(xué)家很努力在望遠(yuǎn)鏡拍攝到的眾多影像中，尋找「第九行星」的下落。雪柏說，這就像玩游戲一樣，你不知道哪張照片會有超級地球在里面。尋找的訣竅，就在于看它移動得多慢。如果找到移動夠慢的天體，代表它離我們夠遠(yuǎn)，這才有趣，要不然就只是一般的古柏帶天體。
然而，這個工作就是大海撈針。一個人只有兩只眼睛，光是幾個天文學(xué)家，想要找到新的行星，實在太困難了。那是不是能利用計算機(jī)幫忙尋找呢？可惜，在這方面，人眼還是比計算機(jī)銳利多了。天文影像當(dāng)中，有許多非真實天體造成的光點，計算機(jī)經(jīng)常會受騙，但人眼很容易辨認(rèn)出來那是假的。
天文學(xué)家決定嘗試一個新的方法：利用全世界的眾多人的眼睛，一起幫忙尋找「第九行星」。因特網(wǎng)把全世界的人們串聯(lián)在一起，天文學(xué)家只要設(shè)計一個容易操作的小工具，將天文影像放上網(wǎng)，大家就可以到網(wǎng)站上幫忙尋找了。
于是，天文學(xué)家就設(shè)計了這個網(wǎng)站「BackyardWorlds: Planet 9」。點選「classify」，就可以進(jìn)去尋找失落的行星了。網(wǎng)頁顯示的天文影像，是由廣域紅外線巡天探測衛(wèi)星（WISE）拍攝，這是紅外光影像，可以偵測行星自己發(fā)出的光。如果「第九行星」的特性符合預(yù)期，應(yīng)該會出現(xiàn)在某一組照片的某一個角落。或許你就是那個幸運兒，現(xiàn)在「抽到」的這組照片，就是具有「第九行星」的那張！當(dāng)然，看越多張照片，找到的機(jī)會就越大了。
「BackyardWorlds: Planet 9」 網(wǎng)站首頁
每組照片都有不同時間拍攝的幾張，請你當(dāng)作動畫來看。我們要觀察的重點就是是否有天體在移動。移動的天體，有可能是「第九行星」，也可能是一種稱為「棕矮星」的天體，它們是形成失敗的恒星，有可能出現(xiàn)在太陽系外圍，天文學(xué)家也很有興趣尋找。如何判斷天體在移動呢？我們需要找兩種型態(tài)的天體，一種是「雙極（dipole）」，原本亮左邊，后來亮右邊，其實是移動速度慢的天體。另一種是「移動物（mover）」，很明顯在影像中移動，這些是移動速度較快的天體。這兩種特征，都是天文學(xué)家有興趣尋找的天體，請你都利用「標(biāo)記工具」，在圖片上標(biāo)記出來。若有這兩種型態(tài)的天體，在動畫中的每張照片都需要標(biāo)記，才方便追蹤它的移動。如果沒有任何雙極或者移動物，請你直接按「完成」。
左圖是「雙極」特征的天體，右圖是「移動物」特征的天體，此二種為「BackyardWorlds: Planet 9」計劃欲尋找的目標(biāo)，請參與者協(xié)助將它們標(biāo)記出來。
不過請?zhí)貏e注意，有些容易混淆的光源，不要選進(jìn)去了。首先，鋒芒四射的光源其實是恒星（如下圖左），不需列入，別把它和「雙極」搞混了。此外，有些光源并非真正來自天體（如下圖右），就像鬼影一樣，肉眼通常能辨識出來，也請你不要選到它們了。頁面右邊的「FieldGuide」有更多例子，可以點進(jìn)去參考。
左圖為恒星，右圖為非天體造成的造光源，兩者皆「不是」需要標(biāo)記出的天體。
了解游戲規(guī)則之后，趕快上網(wǎng)幫忙尋找「第九行星」吧！人類對宇宙的探索愈加深刻，卻發(fā)覺我們自己居住的太陽系比想象中來得復(fù)雜，值得深入發(fā)掘的面向還有很多。在網(wǎng)絡(luò)串連全世界的時代，天文學(xué)家號召全世界大眾一起幫忙。這就是「網(wǎng)民天文學(xué)」的概念，人人都能作為天文學(xué)家，到我們的家園──太陽系的邊緣探險，在無數(shù)的影像中尋找寶藏。不論是否真的找到「第九行星」，這些「鍵盤天文學(xué)家」對于古柏帶天體與棕矮星的搜尋，將有不少貢獻(xiàn)。其實，在Zooniverse這個網(wǎng)站上，還有很多其他的公民天文學(xué)計劃，歡迎你一起上網(wǎng)探索宇宙！
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