综述

人类向往太空的时间比人类真正登上太空的时间长太久太久,而人类真正认识到我们所在的太阳系、银河系不过一百年。

如果说人类最大的梦想,就是前往广阔的宇宙,为了这个梦想,人类一步一个脚印,完成了许多小目标。曾几何时只是想要离开地球怀抱的人类,后来登上了月球,又向火星发射了火星车,去观摩了木星的大红斑,土星的荧光项链带,天王星深邃的蓝绿,海王星神秘的蓝海,更有对冥王星迟到的问候。

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没人知道人类的极限在哪儿,就像没人知道宇宙的尽头在哪里。前有旅行者号,后有新视野号,它们每次传回来的消息,都令人类振奋。

这不,新视野号此前还传来好消息,人造物已经到达了神秘的柯伊伯带并拍下了照片,让大家见识到了什么叫外太阳系。

许多人听到“外太阳系”,立马就以为,我们人类已经飞出太阳系了吗?其实外太阳系不是指太阳系以外,相反它并没有出太阳系。

外太阳系

外太阳系和太阳系外,是两个完全不同的意思。太阳系外就是太阳完全影响不到的地方,就目前人类发射的探测器来说,没有任何一个达到。

太阳系是一个广义的称呼,包含了一个巨大的范围,除了太阳与八大行星,还包括火星与木星之间的小行星带、被开除行星籍的冥王星、谜一般的奥尔特星云、“火墙”等,也就是说,太阳引力能触及的范围都叫太阳系,那这个范围究竟有多大人类无法具体得知。

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这么大一个太阳系,自然就得将它分割成几个部分来研究:

内太阳系:太阳到小行星带之间的区域,包括水星、金星、地球和火星;
小行星带:火星与木星之间充满了小行星的区域;
外太阳系:小行星带与海王星之间的区域,包括木星、土星、天王星和海王星;
外海王星区:海王星以外的区域,一直到奥尔特云的边界。

我们平时常说的太阳系属于狭义上的,仅仅包含了太阳、八大行星及它们的卫星。同时外太阳系也可以用来形容太阳系(狭义)以外的星系,比如我们熟知的冥王星,就是外太阳系里的矮行星。

外太阳系谜团重重,我们目前对它的了解知之甚少,但随着探测器们的到访,我们开始逐渐了解这块神秘的区域。

新视野号

新视野号是2006年发射的飞行速度最快的探测器,主要任务是探索冥王星、卡戎以及柯伊伯带。此外新视野号还携带了一份特别的“货物”,冥王星发现者克莱德-汤博的骨灰,纪念这位伟大的天文学家。

2015年新视野号成功拍摄冥王星及卡戎,之后朝着柯伊伯带进发,于2019年拍摄到天体“天涯海角”的照片。

天涯海角,是我国天文学家发现的一颗天体,距离地球约66亿公里是人类史上目前观察到的最远的天体,编号小行星2014 MU69 。

难以想象这就是外太阳系,对于照片中的天体,人们起初以为它长得像个葫芦,由两个球星天体拼接而成。新视野号也传回了最新最真实的照片,从里面可以看出,它的两个组成部分不是球,相反它更像是球被踩扁了,而且较大的那个上面还有坑。

对此科学家们调侃,原本以为会是雪人,没想到最后是块饼。尽管天涯海角的长相让人有些失望,但这并不影响它的价值,科学家说,它很有可能保存着太阳系形成的痕迹。

与前辈旅行者号一样,新视野号的最终目标就是飞跃太阳系。目前,新视野号正在柯伊伯带里继续探索。

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柯伊伯带

前面提到了新视野号的一个任务,探索柯伊伯带,这对许多人来说是一个陌生的区域。

柯伊伯带是海王星轨道外的一个盘状区域,聚集了许多天体,冥王星也算这个带以内的天体。柯伊伯带与火星木星之间的小行星带类似,它的宽度是小行星带的20倍以上,里面的天体总质量超过200倍以上。

和小行星的组成一样,里面多数为形状不规则的小天体,此外还有太阳系形成过程中的碎片。

柯伊伯带是如何被发现的?

这要从人类找第十大行星说起。在2006年以前,太阳系有九大行星,人类从来不认为宇宙有边界,但认为太阳系是有尽头的,所以我们希望寻找到太阳的第十颗行星,以便研究太阳系的边界到底在哪里。

于是在冥王星之外发现了许多天体,可大多数都比冥王星小,其中有一颗叫作齐娜的天体,一度被认为就是第十大行星,因为它的体积比冥王星还要大。

就在大家期待着宣布第十颗行星被发现时,一个意想不到的结果出现了,国际天文组织宣布了行星的标准,冥王星和齐娜,都不属于行星范畴,它们算矮行星。最后人类不仅没有找到太阳系第十大行星,反而原来的九大行星变为了现在的八大行星。

不过这也让大家看到了一个新的区域,在那里有许多矮行星,甚至还有我们不知道的天体。

早在很久之前,天文学家柯伊伯就曾提出过,太阳系的边界上有一层冰组成的带子,为了纪念他,海王星轨道外的那片圆盘带被命名为柯伊伯带。带里面所有矮行星被称为柯伊伯带天体

柯伊伯带里的天体大致分为两种,一种叫经典天体,一种叫散发性天体

经典柯伊伯带天体如冥王星,有自己的运行轨道,且轨道平面有倾斜角;散发性天体,也有自己的轨道,但是轨道十分且极其夸张,表现在远日点与近日点之间的跨度极大。有些散发性柯伊伯带天体的近日点距太阳的距离比冥王星还近。

根据科学家们推测,从海王星轨道延伸到距离太阳约50个天文单位,这片区域就是柯伊伯带的范围。由于受海王星的引力,带里的天体会有被吸入太阳系或者抛去星际空间的可能。天文学家们也在积极寻找柯伊伯带的最外层,最终暂时找到了最远端的天涯海角天体。

但这也并不能说明天涯海角就是柯伊伯带的最外边,因为不知道哪天又会发现一颗新的柯伊伯带天体,刷新天涯海角创造的记录。

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新视野号已经达到了天涯海角,并拍摄了人类研究史上距离最远的天体照片,这是一张无价之宝。如今新视野还在继续探索,柯伊伯带的尽头不知道在何方。

柯伊伯带和奥尔特云的区别

有些人也许听说过,太阳系最外层被奥尔特云包围着,可现在又说海王星轨道外有一条柯伊伯带,那它们两者有什么关系呢?

奥尔特云是假设的包围着太阳系的球体云团,距离太阳约50000到100000个天文单位,最大半径约有1光年,天文学家还认为,这些云团应该是50亿年前太阳诞生时的残留物。

奥尔特云是一个球体,包裹着我们狭义上的太阳系,而柯伊伯带是一个类似于平面的圆环,镶嵌在海王星的轨道上。而人们至今没有发现任何一颗奥尔特云内的天体,但柯伊伯带是确定已经存在的,并且人类已经在里面发现了1000多个天体。

还有就是,奥尔特云离太阳的距离非常远,而柯伊伯带距离太阳的距离约为海王星到太阳的距离。也就是说目前还没有任何人造飞行器达到奥尔特云。科学家也推断,即使进入了奥尔特云的范围,要彻底穿越它,需要三万多年的时间。

如果我们把广义上的太阳系比喻成一颗蛋,太阳是这颗蛋的胚胎,柯伊伯带以内的范围是蛋黄,奥尔特云就是蛋清。

综上可以看出,柯伊伯带和奥尔特云是两个完全不同的概念,前者是一条带子,后者是一个球体。如果非要说两者有什么相似之处的话,它们可能都是彗星的故乡。

柯伊伯带的来客

彗星是一种神秘的天体,一直以来人们不知道它从哪里来,到哪里去。已知的彗星有两种,周期彗星和非周期彗星,而周期彗星又分为长周期和短周期彗星。

目前科学家们认为,短周期彗星很有可能来自柯伊伯带。还记得柯伊伯带上有一种散发性天体吗?远日点近日点相差很远,所以它们在运行过程中,很可能在远日点受到外行星的影响,然后进入太阳系以内,在飞过海王星时,再次受到海王星引力的影响,加速进入。

由于柯伊伯带上的天体大部分都有一些杂质,靠近太阳的规程中升华蒸发,于是就能看见彗星那条长长的尾巴。

柯伊伯带里面的彗星数量很庞大,这就导致总有不停的候选彗星出现。彗星始终处于一个消亡的状态,如果没有候补的彗星,我们就只能看见它一次。可能我们每隔一段时间看到的周期卫星,不一定是同一颗,只可能是受到同一股引力罢了。

彗星,可能是柯伊伯带上的来客,来拜访太阳系内的。这是外太阳系对内太阳系的问候。

飞向外太阳系

外太阳系和太阳系外是两个不同的概念。就现在人类发射的探测器来说,没有任何一个飞跃了广义上的太阳系。

而外太阳系,新视野号已经到达那里,拍下了天涯海角的照片,我们可以成功地宣布,人类进入了柯伊伯带。但这并不能说明,去外太空很容易。

首先要到达那里,至少要飞跃五个行星天体,这需要十年以上的时间,对航天器技术的考验也是巨大的。

其次,柯伊伯带十分神秘,被人类发现的天体也就1000来个,剩下的都是未知状态,尤其是它的运动轨迹,如果发射的探测器进入柯伊伯带后,与里面的天体发生了碰撞,或者击中了某个天体,那所有心血直接毁于一旦。

最后就是,柯伊伯带的尽头是个谜,我们无法知道多久的时间可以穿越完成。

外太空神秘但也充满吸引,已经有一台接一台的探测器到达了那里,以后还会有更多。

结语

曾经人类想要飞离地球,后来做到了,现在人类想要飞跃太阳系,即使现在还没有完全做到,可我们不能说毫无希望,至少我们到达了外太阳系,我们进入了柯伊伯带。

相信以这个为跳板,我们能去往一直处在假说阶段的奥尔特云,看一看传说中的彗星的家乡。到那个时候,谜一样的彗星也会揭开它神秘的面纱。

更有一天,太阳系也会成为人类回头看的标志,比邻的半人马座会成为下一个目标。