筆者 東邪

太陽系里存在兩條比較明顯的分界線，一條是位于太陽系內的小行星帶，另一條是位于太陽系外層的柯伊伯帶，這兩條分界線的本質都是小行星帶。系內的小行星帶位于火星與木星之間，將太陽系內八大行星進行了空間的劃分，前面四顆行星是巖質行星，后面四顆行星是氣態(tài)行星。人類對小行星帶的探索比較多，因此知道其中還存在兩顆矮行星——灶神星和鬩神星。

那么人類對柯伊伯帶有哪些了解呢？由于人類到目前為止只有新視野號成功進入柯伊伯帶進行探測，因此對這塊區(qū)域的天體情況的了解也十分有限。去年美國宇航局公開了新視野號拍攝到的最新照片，照片中出現(xiàn)了一顆造型獨特的天體，并為其取名為“天涯海角”。那么這個天體有哪些值得注意的地方？柯伊伯帶還有多久能夠飛出太陽系？

柯伊伯帶是如何被提出的？

柯伊伯帶是太陽系外層邊緣的一種環(huán)狀結構，該結構中存在許多大小不一、形態(tài)各異的小行星，那么這塊區(qū)域是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？太陽系邊緣的許多星球是進入上世紀后才陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)的，在20世紀之前科學家普遍認為太陽系內最遙遠的天體是海王星，這是在人類的天文觀測設備比較落后的情況下得出的結果。

雖然觀測設備不給力，但不少天文學家嘗試從數(shù)學推理上證明海王星后面還存在其他星球，這些推理為現(xiàn)實的觀測提供了理論方法和方向。到了1930年，一位名叫湯博的天文學家終于發(fā)現(xiàn)了比海王星還要遙遠的天體，它就是冥王星。冥王星被發(fā)現(xiàn)后，科學家再次通過數(shù)學推算發(fā)現(xiàn)冥王星并非太陽系最外層的天體，太陽系的邊緣可能還存在其他天體。

由于當時的天文觀測設備水平十分有限，不像現(xiàn)在可以調用太空望遠鏡觀察柯伊伯帶，因此科學家只能通過間接的方法去尋找證明柯伊伯帶存在的證據(jù)。到了1951年，美國天文學家杰拉德·柯伊伯在太陽系起源理論的基礎上正式提出了柯伊伯帶的概念。他認為太陽系形成的過程不僅誕生了八大行星，還產生了許多小天體。

這些小天體在太陽和八大行星引力的作用下聚集到同一塊區(qū)域，既然火星和木星之間可以形成一條小行星聚集帶，那么太陽系邊緣也有可能存在類似的小行星聚集帶。杰拉德提出“柯伊伯”這一概念后，有的科學家表示贊同，有的科學家保持保守的態(tài)度。直到1992年，天文界才正式確認了柯伊伯帶的存在。

也就是說，到了上世紀九十年代，人類還未發(fā)射專門探索柯伊伯帶的探測器，而在70年代就已經發(fā)射升空的旅行者一號和二號探測器因為當時并未確定柯伊伯帶的存在，因此科學家在給它們制定探測計劃的時候并沒有考慮柯伊伯帶，因此旅行者號沒有探測柯伊伯帶。后來美國宇航局在2006年發(fā)射“新視野號”探測器，填補這一方面探索的空白。

誰是第一個以探測柯伊伯帶為目標的探測器？

新視野號，又名新地平線號，它由美國宇航局研發(fā)，于2006年1月19日在佛羅里達州的肯尼迪航天中心發(fā)射升空。據(jù)了解，新視野號的探測目標是冥王星、卡戎星以及柯伊伯帶。它是人類有史以來速度最快的人造飛行體，飛出地球后只用了不到九個小時的時間就飛躍了月球軌道，用了13個月的時間就到達木星引力區(qū)，如今它還保持著每小時4.99萬公里的速度前進。

成功升空后，新視野號經歷了9年的飛行終于進入了冥王星的軌道內，并且展開對冥王星的探測。不是說新視野號的速度很快嗎？為什么從地球飛到冥王星還要用9年的時間呢？首先是因為冥王星與地球之間的距離確實十分遙遠，至少達到30個天文單位。其次，新視野號在飛掠各大行星時需要小心謹慎，否則就會被行星的引力吸引，最后導致墜毀在行星表面上。

在對冥王星進行為期一個多月的探測后，新視野號在2015年8月29日接收到美國宇航局地面控制中心的指令，前往柯伊伯帶進行探索。到了2017年2月6日，美國宇航局公布了新視野號對6顆遙遠的柯伊伯帶天體的照片，這是人類首次拍攝到清晰的柯伊伯帶照片。根據(jù)NASA科學家的介紹，柯伊伯帶里的小天體形態(tài)各異，比如接下來要介紹的這顆小天體。

新視野號在柯伊伯帶里發(fā)現(xiàn)了什么特殊天體？

2019年一月份，NASA公布了新視野號最新拍攝到的柯伊伯帶天體的照片，照片中出現(xiàn)了兩顆靠得很近的小天體，然而根據(jù)NASA官方的說法，這其實是一個天體。從圖片上來看，該天體像是由兩個小天體組合而成，一顆較大，一顆較小，看起來像是一個葫蘆。NASA為這顆小行星命名為“Ultima Thule”，翻譯為中文是“天涯海角”。

根據(jù)新視野號的探測數(shù)據(jù)顯示，這個特殊天體較小部分的直徑大約是16公里，較大部分的直徑是20公里，整個天體長約36公里。為了探索天涯海角的形成原因，科學家利用計算機對其進行了演化過程的模擬。模擬結果表明，天涯海角很可能是兩個小行星合并在一起形成的。如下圖所示，運動速度會造成不同的形狀。

如果天涯海角的速度達到每秒鐘10米，那么兩個小天體之間會出現(xiàn)一條長長的連接，讓這個天體看起來像是一根雙頭勺子。如果它的速度達到每秒鐘5米，那么兩個小天體之間的分界線不會那么明顯，較小的天體明顯還有部分與較大天體融合在一起。只有當它的運動速度不超過每秒鐘3米時，兩個小天體之間才可能出現(xiàn)明顯的分界線。

關于它們是如何合并在一起的，科學家表示目前還無法得到確切的結論。新視野號對天涯海角拍攝了多張照片，其中一張照片上它通體出現(xiàn)了淡紅色的現(xiàn)象，對此科學家認為它應該含有較多含碳分子，這些分子在紫外線的照射下會散發(fā)出淡紅色。那么其中的含碳分子到底是什么呢？科學家認為有可能是含碳有機物。

新視野號拍攝的這張照片讓人陷入深思

雖然天涯海角十分特殊，但新視野號并沒有對它進行長時間的探測。進行了一段時間的探測后，新視野號又繼續(xù)往前飛了。今年4月份，NASA公布消息稱新視野號已經飛到了距離地球50個天文單位的地方，創(chuàng)造了人類航天的又一座里程碑。為了紀念這一偉大成就，新視野號“回過頭”拍攝了一張?zhí)栂祪鹊恼掌?，照片中只出現(xiàn)了星星點點。

許多年齡稍長的科學家看到這張照片后聯(lián)想到了上世紀九十年代旅行者號在距離太陽遙遠的地方也拍攝了一張照片，但是那張照片引起了巨大的關注。無論是新視野號拍攝的照片還是旅行者號拍攝的照片，如果不仔細分析的話，很難從中發(fā)現(xiàn)地球的存在。因為太陽系內的天體并不少，再加上距離十分遙遠，導致所有天體在成像中都比較渺小，連太陽也是如此。

這還只是從太陽系邊緣拍攝到的圖片，如果飛到太陽系外更遙遠的星際空間去拍攝，估計連太陽都有點難找，更別說找不會發(fā)光的地球了。第一眼看這些圖片，很容易讓人產生宇宙十分浩瀚的感受，同時也會讓人產生地球很渺小的感覺。實際上在宇宙中，地球就是一顆渺小的天體，只不過因為生命的出現(xiàn)，這顆星球變成了與眾不同的一顆行星。

新視野號預計在什么時候離開太陽系？

旅行者號探測器發(fā)射升空時攜帶了一些地球物品，其中就包括了一張?zhí)刂频慕饘俪鸵幻嫣刂频拿绹鴩臁Ｐ乱曇疤柊l(fā)射之前，NASA也做了同樣的工作。他們特別制作了一張唱片，唱片上還刻錄了45萬位美國網友的姓名，同時它還攜帶了一面美國國旗。這么做的目的是能向潛在的外星文明表明，這艘探測器來自太陽系內的地球文明。

新視野號裝配了一根長度達到2.1米的高增益天線，這是它與地球保持通訊的重要設備。但如今它已經飛到太陽系的邊緣，與地球之間的通信也變得越來越不穩(wěn)定。很多人關心的一個問題是，新視野號最終會在什么時候飛出太陽系。對此NASA科學家給出的推測是2029年。除此之外，他們表示無法給出確切的答案。

因為新視野號可能在未來十年的飛行中與地球失去聯(lián)系，即使它飛到了太陽系的邊緣，我們也無法知道它的最新動態(tài)。新視野號是人類在21世紀初打造的“地球文明使者”，希望它在遙遠的太空中一切安好。