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冥王星为什么成了矮行星？

不知还有多少人记得，当时作为太阳系“九大行星”中的一员、轰轰烈烈登场的冥王星，究竟为何被去除此列呢？

冥王星的发现过程

19世纪40年代，通过分析天王星轨道受其他天体引力的影响，也就是它的摄动，法国天文学家奥本·勒维耶（Urbain Jean Joseph Le Verrier）预测并发现了海王星。

19世纪末，天文学家根据对海王星的观察，推测还有其他行星摄动天王星轨道，这意味着太阳系行星大家庭里还有神秘的新成员。学界将这颗天体命名为 X 行星，天文学家开始尝试寻找这颗足以扰动海王星和天王星的 X 行星，却未有所获。在此期间，有天文学家观测到过冥王星，但由于拍摄结果过于模糊，学界一直没有下定论。

直 到 1930 年， 克 莱 德· 汤 博（ClydeWilliam Tombaugh）才准确地观测到了冥王星。冥王星被发现的消息迅速在全世界引起轰动，它也正式跻身“九大行星”之列。

退出“九大行星”之列

荣登宝座的冥王星还没来得及绕太阳走完一圈（冥王星的公转周期是 247.68 年），就迎来了命运的转折。

冥王星被发现后，随着观测和探测技术的不断提高，人们对冥王星质量的预测值越来越低，当前结果显示其质量甚至只有月球的五分之一，这远小于当初推定的 X 行星的质量。很多天文学家由此猜测冥王星可能不是该区域内唯一的星体，美国天文学家弗雷德里克·伦纳德（Frederick Charles Leonard）推测在海王星轨道外侧还有一连串的海王星外天体等待被发现（海王星轨道半长轴约30天文单位，1天文单位为日地平均距离）。

1951 年，杰拉德·柯伊伯（Gerard Peter Kuiper）推测太阳系在其演化早期会形成一个天体密集的圆盘状区域。当时，“X行星”——冥王星还被认为和地球一样大，因而能够将那些小天体抛射至奥尔特云（奥尔特云在理论上是一个围绕太阳最远至 10 万天文单位的球体云团，主要由冰微行星组成），甚至到太阳系之外，故他认为这个狭长的圆盘区域已经被清空了。

科学的发展既离不开大胆创新的理论，也需要持之以恒的努力。半个世纪后，抱着和前人相同的信念，麻省理工学院的天文学家大卫·朱维特（David C. Jewitt）鼓励当时的研究生刘丽杏（Jane Luu）一起寻找冥王星轨道外的潜在天体。朱维特对刘丽杏说：“如果我们不这样做，就没有人会做。”循着与克莱德·汤博当年搜寻冥王星几乎相同的脚步，朱维特和刘丽杏使用亚利桑那州基特峰国家天文台（Kitt Peak National Observatory, KPNO） 和智利托洛洛山美洲际天文台（Cerro Tololo InterAmerican Observatory, CTIO）的望远镜开始了他们的研究。

经过 5 年的不懈坚持，1992 年 8 月 30 日，朱维特和刘丽杏宣布发现了“候选的柯伊伯带天体”——小行星 15760。半年后，他们在该区域又发现了第二个天体——（181708）1993FW。这一发现直接证实了柯伊伯的假说，天文学家将距离太阳40至50天文单位的低倾角轨道的这一区域命名为柯伊伯带，又称作伦纳德 - 柯伊伯带。

行星概念被定义

由于在柯伊伯带发现了一系列质量与冥王星相似的冰制天体，冥王星的行星地位受到严重挑战。2005 年，新发现的阋神星质量甚至比冥王星质量多出27%，这一发现直接导致国际天文联合会（IAU）在翌年正式定义了行星的概念：

（1）轨道环绕着太阳；

（2）形状接近球体；

（3）能够清除轨道附近的小天体。

符合前两条但不符合第三条定义的天体将被划分为 矮行星。自此，冥王星被踢出行星大家庭，降格为矮行星。

目前国际天文学联合会承认的矮行星共 5 颗，分别是谷神星、冥王星、妊神星、鸟神星及阋神星。其中谷神星位于火星和木星轨道之间的主小行星带内，这一区域充满了大量由岩石和金属组成的小天体，这些谷神星之外的小天体被称为小行星。另外 4 颗矮行星则属于海王星外天体。

本答案来自腾讯可持续社会价值事业部与中国儿童中心联合推出的系列科普图书《答案》，内容由领域科学家/专家校验通过。