矮行星

矮行星（Dwarf planet）是国际天文联合会在2006年创造的概念，它围绕恒星运转，质量足以克服固体引力以达到流体静力平衡（近于圆球）形状，没有清空所在轨道上的其他天体，同时不是卫星。

随着人类宇宙探索的脚步，越来越多的天体被发现，这其中一些天体，很难在当时的分类标准下被归类。为了满足现代天文学的需要，2006年召开的国际天文学联合会第26界大会通过了一项决议，重新定义了行星，并新增了矮行星这一天体分类。该决议将冥王星从原先的行星降格为矮行星，从此之后，太阳系行星数由9颗变为８颗。冥王星被降格后，在天文学界引起了很大争议，很多人认为应该保留冥王星的行星地位。矮行星定义的产生是天文学中的一个“历史性”时刻，同时也是天文学研究的里程碑。太阳系中的矮行星大都位于柯伊伯带，很多天体太过遥远，目前不能依靠仪器对其进行科学测量，无法获得它们的确切体积以及具体形状。

太阳系中可能存在着100颗左右的矮行星，其中包括冥王星、阋神星、谷神星、鸟神星和妊神星等。冥王星于1930年被发现，原是太阳系的九大行星之一，直径为2370千米，质量为千克，2006年从行星降级为矮行星；神星于2005年被发现，直径约为2326千米，绕日一周的运行时间为557个地球年，每25.9小时自转一圈，其表面很可能有与冥王星类似的岩石层；谷神星于1801年被发现，直径950千米，绕行太阳一周的时间是4.6个地球年，它的地壳由60%的岩石和40%的冰构成，地表有富含氨的黏土；妊神星于2004年被发现，位于柯伊伯带，呈椭球形，自转速度快，表面因水冰结晶而具有高反照率;鸟神星于2005年发现，由岩石和冰构成，表面覆盖着甲烷、乙烷和固态氮。大多数矮行星都是以希腊和罗马神话人物命名的，在2020年，编号为“小行星225088”的矮行星以中国神话人物“共工”命名，被正式录入了国际天文学联合会。

历史

矮行星这个名词，出现于2006年，在此之前，并没有矮行星这种天体分类。新的行星定义是人类不断探索宇宙和认识太阳系的结果，也是天文学进展和成就的一个标识。

进入21世纪后，越来越多难以被归类和定义的天体被发现。2002年，发现了一个直径超过600千米的外海王星天体，最后被划归为小行星一族，取名为Quaoar，中文名为创神星。2003年时，直径超过1000千米的海外天体塞德娜被发现，经过争议后，可能归属是柯伊伯带天体（KBO）。当年，又发现直径约2400千米的天体齐娜，关于如何归属，说法不一。截止到2006年，已经确认拥有行星和行星系的恒星超过了200个，现代天文学需要内涵更为明确，更具有普遍意义的行星定义。

2006年8月召开的国际天文学联合会第26界大会上，通过了一项决议，对行星和矮行星分别作了定义。“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。而冥王星因为其轨道与海王星相交，因此不符合这一定义。大会通过的决议：“（太阳系）行星包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。”决议称，冥王星是一颗“矮行星”。所谓“矮行星”是指同样具有足够质量、呈圆球状，但不能清除其轨道附近其他物体的天体。决议还确认了一类外海王星天体，并将冥王星作为该类天体的“典型”代表。

另外，此次会议还将冥王星从太阳系行星行列去除，太阳系行星数目也因此降为８颗。从此，冥王星被称为“矮行星”。

定义

矮行星（Dwarf planet），又称侏儒行星，国际天文学联合会在2006年的B5号决议中，对矮行星的定义如下：矮行星是一个天体，它在绕恒星的轨道上，有足够的质量使其自身重力克服刚体的作用力，使其呈静水平衡（近似圆形）的形状，没有清除其轨道周围的区域，且不是卫星。

按照这个定义，谷神星、冥王星、阋神星、鸟神星、妊神星，都是国际天文学联合会认定的矮行星。太阳系中可能还有上百颗矮行星，柯伊伯带内外可能还有数百颗。

矮行星家族

太阳系中有数百颗矮行星，其中包括伐楼拿（Varuna）、创神星（Quaoar）、鸟神星（Makemake）、妊神星（Haumea）等。这些矮行星大都位于柯伊伯带，也有部分矮行星的椭圆形公转轨道已经超出了已知太阳系的范围，例如阋神星。由于这些天体太过遥远，不能依靠仪器对其进行科学测量，无法证实它们的确切体积以及具体形状。

2008年，鸟神星（Makemake）被承认为第四个矮行星，之后第五个矮行星被称为妊神星（Haumea）。在2008年，国际天文学联合会发明了一个新的术语——“类冥矮行星”，用来表示轨道平均距离大于海王星的矮行星。之后，谷神星就变成了当时唯一不属于类冥矮行星的矮行星，可能还是有许多未被发现或未被详细记录的大型外海王星天体，它们将加入冥王星、阋神星、鸟神星和妊神星的行列，成为类冥矮行星和矮行星。阋神星（Eris）是根据古希腊纷争女神命名的，鸟神星（Makemake）和妊神星（Haumea）是根据太平洋岛屿上掌管生育的神祇命名的。

冥王星

冥王星（Pluto）是美国天文学家克莱德·汤博于1930年发现，由于受到当时观测仪器的限制，科学家们估错了它的质量和体积，认为它比地球大，于是将它定归为行星。实际上，冥王星的直径为2 370千米，是地球直径（12756千米）的18.6%；它的质量为千克，是地球质量（千克）的1/400。

2006年之前，太阳系一直号称有第九大行星，2006年时，冥王星被剔除行星行列，降级为矮行星。之后，太阳系由九大行星变成了八大行星。2015年，美国航空航天局的新地平线号探测器历经9年跨越了48亿千米，到达冥王星，向地球传回了清晰的图像资料。新地平线号搭载了一套名为“拉尔夫”（RaIph）的勘测设备，将星球表面的细节传回了地球，包括小至2.3千米的地貌特征。

冥王星在太阳系的官方地位从“行星”降级为“矮行星”时，很多人仍然认为应该保留冥王星的“行星”地位。例如，美国北亚利桑那大学物理学和天文学教授史蒂夫·泰格勒说：“冥王星是人类探测器目前能抵达的极限，这就是它的有趣之处。人类对宇宙的知识绝大多数来源于对光源信号的分析，好在我们可以将太空飞船发射到太阳系内的星体，而冥王星又是一个真正的挑战。”美国天体物理学家艾米丽·莱斯在2015年表示，对“新视野”号拜访冥王星感到开心，她说：“我喜欢冥王星是因为大家都喜欢冥王星。”

阋神星

阋神星（Eris），为2005年一个天文学家团队在太阳系的边缘发现，这颗天体距太阳的距离是冥王星距太阳距离的3倍，而且这颗行星有一颗卫星，称为阎卫一。阋神星的直径约为2326千米，略小于冥王星，与太阳的距离比冥王星远三倍。阋神星的外表呈灰色，主要成分是冰和甲烷，它的表面有甲冰。此外，阎神星的轨道倾角为44°，偏心率为0.4。它绕日一周的运行时间为557个地球年。阋神星轨道平面远离太阳系行星平面，并且远远超出柯伊伯带。当阋神星绕太阳公转时，它每25.9小时自转一圈，使其白昼长度与地球相似。

阋神星表面很可能有与冥王星类似的岩石表面。科学家认为表面温度范围约为 -359 华氏度（-217 摄氏度）至 -405 华氏度（-243 摄氏度）。阋神星由于距离太阳太远，以至于它的大气层崩溃并冻结，以雪的形式落到地表。当它在遥远的轨道上最接近太阳时，大气层就会融化。

谷神星

谷神星(Ceres)是太阳系中已知最小的、也是唯一一颗位于小行星带的矮行星，它绕行太阳一周的时间是4.6个地球年。谷神星由西西里岛的天文学家朱塞普·皮亚齐（Giuseppe Piazzi）于1801年发现，谷神星质量足够大，在引力的作用下被塑造成了一颗圆形星体，直径950千米。谷神星最初被视为行星，后来降级为小行星，2006年时升级为矮行星。谷神星的地质活动很频繁，其内部的剧烈变化已经持续了数百万年。谷神星有很多独特的特征，例如：冰火山喷射出的蒸汽羽流；它表面的亮斑可能蕴藏着诸如水冰或盐之类的高反射率物质；地壳由60%的岩石和40%的冰构成；地表有富含氨的黏土等。科学家推断，谷神星很可能形成于海王星附近，随着时间的推移，逐渐向太阳系内部迁移。

鸟神星

鸟神星（Makemake）位于柯伊伯带，于2005年由美国科学家发现，是太阳系中已知的第三大矮行星。它的质量约为冥王星的2/3，直径约为冥王星的3/4。鸟神星是一颗由岩石和冰构成的小天体，表面覆盖着甲烷与乙烷，还有少量的固态氮，被认为是没有大气和生命的冰冻天体。2016年4月26日，美国科学家发现了鸟神星的小卫星，命名为“MK 2”。

妊神星

妊神星（Haumea）位于柯伊伯带，于2004年由美国科学家发现，是太阳系第四大矮行星，质量是冥王星质量的1/3。科学家通过光变曲线计算的结果表明，妊神星呈椭球形，其长半轴是短半轴的两倍，像一根被压扁的雪茄。科学家通过进一步的分析认为，它的形状伸长，自转速度快，具有高密度，表面因水冰结晶而具有高反照率。妊神星有两颗卫星：妊卫一和妊卫二。妊神星有行星环，宽约70千米，距离妊神星表面约1000千米。

卡戎星

冥卫一原本是冥王星的一颗卫星。2006年，国际天文学联合会将其划入了矮行星之列。1978年，由华盛顿哥伦比亚特区美国海军天文台的天文学家詹姆士•克里斯蒂发现了冥卫一，它的直径超过1000千米，质量约为190亿吨。卡戎星的的轨道呈圆形，运行周期与冥王星自转周期相等。有专家推测，远古时冥王星与一颗庞大天体发生了碰撞，导致一大块碎片从中分离出来，最后形成了“卡戎”。

矮行星2014 UZ224

2016年，美国科学家在太阳系内冥王星以外的地区，发现了一颗新的矮行星2014 UZ224，发现这颗矮行星的是“暗能量相机（DECam）”，其本来的主要任务是观测星系和超新星的运动。这颗矮行星直径约530公里，离太阳约137亿公里，它上面的一年约为1100个地球年。美国小行星中心证实了它的存在。密歇根大学天文学教授戴维·格德斯对美国国家公共广播电台表示，根据国际天文学联合会公布的标准，直径约530公里的2014 UZ224应属矮行星，但可能会被认为太小，而不能被称作矮行星，这最终还需联合会予以盖棺定论。

美国国家公共电台报道说，科学家们历时两年才证实探测到了2014 UZ224，其确切的轨道路径还是个未知数。德克萨斯大学阿灵顿分校天体物理学家曼弗雷德·昆特兹接受美国《基督教科学箴言报》采访时说：“最新发现将有助于我们理解位于海王星之外的天体，进一步厘清太阳系的起源、形成以及演化进程。”

共工

大多数矮行星都以希腊和罗马神话人物命名，天文学家于2007年发现编号为“小行星225088”的矮行星获得了一个中国名——共工。“共工”矮行星位于太阳系边缘、海王星轨道之外。它是太阳系柯伊伯带中发现的表面最红的天体之一，轨道为椭圆形，距离太阳最近时33AU，最远点为101AU。

《中国国家天文》科普称，太阳系第五大矮行星命名通过互联网公众投票方式产生，中国水神共工、欧洲冬季女神霍尔（Holle）、北欧神灵威利（Vili）三个候选神名参与角逐，最终，红色头发、人头蛇身的中国水神共工胜出，并正式提交处理宇宙官方名录的国际天文学联合会。2020年2月下旬，国际天文学联合会小行星中心正式接受“共工”这一名称并更新了目录。

观测与探测

传统天文观测

从1959年开始，美国航空航天局已经发送了数十架太空探测器，以便获取近日行星以及远日行星的信息。为了对近日行星和远日行星之间的小行星带展开深入研究，美国宇航局发送了黎明号探测器。黎明号已经开始对矮行星谷神星进行深度探测。尤里西斯号和新地平线号探测器飞过远日行星，围绕太阳展开了超长轨道观测运行。

这些无人探测任务都是长期任务。1977年发送的旅行者1号探测器和旅行者2号探测器，是美国宇航局周期最长的两个任务。在结束对远日行星的探索之后，它们会继续远行，飞向太阳系外的宇宙空间。旅行者2号虽然没有特定的任务目标，但是它一直在努力工作，还会持续不断地向地球发回信息数据。如果它能不受干扰，继续自己的旅程，再过296000年，旅行者2号会飞掠距离地球8.6光年的天狼星。

现代深空探测

2015年，美国航空航天局的新地平线号探测器向地球传回了清晰的图像资料，名为“拉尔夫”（RaIph）的勘测设备，也就是远程勘测成像仪和可见光/远红外线成像仪，将冥王星球面图上细节呈现在人们眼前。从这些图片中，可以看到冥王星北极地区深谷的细节特征，峡谷中有很多大面积的凹陷，很可能是地表之下的冰融化所引发的地表塌陷。与冥王星的其他区域相比，图中的黄色区域显得很不寻常，它很有可能是年代久远的甲烷矿床暴露在太阳辐射下的成像效果。此外，还可看到赖特山，这座山宽约161千米，高约4千米，可能是冥王星地表之下的冰喷发而形成。

2015年5月4日，黎明号探测器拍摄了谷神星的近景照片，拍摄时探测器距离谷神星13520千米。图中最亮的光斑位于奥卡托环形山。黎明号探测器还于2016年10月拍摄了谷神星的边缘照片，照片展示了谷神星的北半球与黑暗的太空，左上角是奥卡托环形山，奥卡托环形山宽约92千米，深约4千米，环形山内的白色区域主要由盐构成。

学术研究

“卡戎”红色极冠之谜

2006年，国际天文学联合会将冥王星和它原本的第一大卫星——冥卫一“卡戎”划入了矮行星之列，冥王星和“卡戎”成为了太阳系内的一对共舞的双行星。此前，人们曾推测冥王星大气层中的甲烷被封闭在了矮行星“卡戎”北极地区，并逐渐转化为红色物质，但这一理论长期以来并无模型支持。

2016年，“新视野”号探测器收集到的数据让天文学家有条件重新审视这一情形。“新视野”号由美国航空航天局于2006年发射升空，主要任务是探测冥王星、“卡戎”以及位于柯伊柏带的小行星群，它利用远程勘测成像仪（LORRI）拍摄到了较为清晰的“卡戎”照片。

美国亚利桑那州洛厄尔天文台的威尔·葛兰迪及其同事，使用已知的冥王星和“冥卫一”绕太阳运行轨道，对“卡戎”表面环境建立模型，结果显示，“卡戎”北极经历了漫长的连续低温时期，温度低到足以圈闭从冥王星大气层中逃逸的甲烷。行星“卡戎”寒冷的北极重见阳光，引起了甲烷转化成红色物质。

推测妊神星的形成过程

美国航空航天局的科学家们利用计算机模拟拼凑出了妊神星的起源过程。妊神星是在最外层行星海王星轨道之外的柯伊伯带中发现的。它仅用四个小时就绕轴旋转一圈。由于其快速旋转，妊神星的形状像橄榄球，而不是球体。它的表面主要由水冰组成。

科学家们进行了数十次模拟，以了解早期的微小变化将如何影响妊神星的演化。根据他们的模型，当行星最初形成并且所有物体都在围绕太阳系运行时，妊神星与另一个物体相撞，这些碎片并不是我们现在看到的妊神星家族，妊神星族是后来出现的。当时这颗矮行星的结构正在形成：致密的岩石物质沉降到中心，而密度较轻的冰则上升到表面，冰以足够快的速度从地表脱落，形成了妊神星家族。与此同时，妊神星的岩石具有轻微的放射性，产生的热量融化了一些冰，在地表以下形成了海洋。水浸入豪美亚中心的岩石物质中，使其膨胀成一个由黏土制成的大核心，而粘土的密度比岩石小。较大的核心增加了转动惯量，从而使妊神星的旋转速度减慢至目前的速度。

类似星体

健神星（Hygiea）的小行星带天体，或许是矮行星家族中的新成员。根据2019年10月28日在线出版的《自然·天文学》中的内容，健神星的直径大约为 430 千米，很可能替代 950 千米直径的谷神星成为太阳系中最小矮行星。

争议

关于矮行星的定义、命名，以及将冥王星归类为矮行星，一些天文学家、科学家和天文爱好者对此持有不同意见。

例如，美国科学家斯特恩（Alan Stern）认为：（1）被认为是行星的地球、火星、木星和海王星，与新的行星定义相悖，地球绕日轨道上有数以千计的近地小行星，而火星、木星和海王星的轨道上也有特洛伊群小行星；（2）“矮”是形容词，“行星”是名词，冥王星被降级为矮行星，意味着冥王星为一特殊类型的行星；（3）新的行星定义中有一项“扫清其临近天体”，这不太适合。

科普书《冥王星是一颗星星吗？》的作者温特劳布（David Weintraub）认为，即使按照新的行星定义，冥王星依旧是一颗行星。

另外，关于冥卫一是双星系统还是矮行星也存在争议。在2006年之前，卡戎一直作为冥王星的卫星而存在。在2006年8月第26届国际天文学联合会大会新的方案中，卡戎星荣升为二级行星。不过在这之后，一些天文学家依旧将卡戎视作冥王星的卫星。

参考资料

国际天文学联合会第B5号决议.国际天文学联合会.2024-01-21

太阳系行星“裁员” 冥王星遭“降级”.国家航天局.2024-01-21

人们为啥“迷恋”冥王星.国家航天局.2024-01-21

Eris.NASA.2024-01-23

太阳系第五大矮行星以中国神话人物命名“共工”.中国新闻网.2024-01-23

矮行星“卡戎”红色极冠之谜揭开.国家航天局.2024-01-21

太阳系内新矮行星“现身”.国家航天局.2024-01-21

NASAStudiesOriginsof‘Weird’SolarSystemObject:DwarfPlanetHaumea.NASA.2024-01-23

美国天文学家发现冥王星两颗新卫星(图).国家航天局.2024-02-02

太阳系行星的新标准是什么? 天文学家详细解释.国家航天局.2024-02-02