据美国《科学新闻》双周刊网站近日报道，1992年炎天，在夏威夷的一个山顶上观测星空的两位科学家发现，一个小光点正在缓慢穿过双鱼座。这个不起眼的天体———位于海王星之外10亿多公里处———将改写我们对太阳系的熟悉。
在已知行星的轨道之外，不是一片虚空。实际上，那里埋伏着许多东西。
科学家们发现了柯伊伯带———太阳系形成时期遗留下来的冰冻天体构成了一个甜甜圈形状的地区。
提供新看法
研究职员对柯伊伯带相识得越多，我们太阳系的起源和演化过程就变得越清晰。对柯伊伯带的冰冻天体仔细举行的观测活动，让我们能更清晰地相识包括地球在内的行星的形成过程。对这一地区开展的研究活动总共披露了数以千计的这类天体，它们被称为“柯伊伯带天体”。研究体现，在早期太阳系中，有许多举行“弹球游戏”的行星。
开启这一切的谁人不起眼天体是一块直径约为250公里的冰和岩石的混淆体。30年前的8月，它首次被人发现。
上世纪80年代末，行星科学家戴维·朱伊特和天文学家刘丽杏耗费数年时间举行了一项不同平常的探索。
他们最终发现了天体1992 QB1，这让世界开始熟悉到柯伊伯带。该地区以天文学家杰拉德·柯伊伯的名字定名。不过，令人意想不到的是，柯伊伯曾预测，太空中的这一地区是空的。在20世纪50年代，他提出，任何曾经存在于那里的天体都会被引力驱逐到太阳系更遥远的地方。
换句话说，柯伊伯认为柯伊伯带是不存在的。事实证实他错了。
如今，研究职员知道，柯伊伯带从间隔太阳约30个天文单位的地方———海王星轨道附近———延伸到间隔太阳约55个天文单位的地方。朱伊特说，柯伊伯带就像一个膨胀的圆盘，“乍看像一个胖胖的甜甜圈”。
柯伊伯带中的冰冻天体是气体和灰尘构成的漩涡的残留物。太阳和行星就是从这个漩涡中诞生的。天文学家梅蕾迪丝·麦格雷戈说，现在“剩下了许多东西，它们没能形成行星”。当这些宇宙残留物中的一件被海王星等行星的引力推入太阳系内层并接近太阳时，它就变成了我们所说的彗星。每200年或更长时间绕太阳运行一周的彗星通常来自太阳系内更遥远的冰冻天体“仓库”———“奥尔特云”。
以科学术语来表达的话，柯伊伯带是一个“岩屑盘”。科学家发现，一些遥远的恒星系统也包含“岩屑盘”。麦格雷戈说：“它们同我们的柯伊伯带有着直接相似性。”
改写教科书
2015年，“新视野”号探测器飞过冥王星，科学家得以首次近间隔观察一个柯伊伯带天体。“新视野”号在随后几年里发回的照片比科学家之前对冥王星及其卫星的观测结果具体数千倍。这些天体不再是一些含糊的像素点，而是出现出丰富的景观：它们有着喷冰的“火山”和深深的锯齿状峡谷。“新视野”号团队成员马克·布伊说：“我为我们在冥王星取得的结果感到欣喜若狂。情况真是再好不过了。”
但“新视野”号在柯伊伯带的劳绩不止于此。2019年元旦，在冥王星轨道之外近15亿公里的地方，该探测器飞经另一个柯伊伯带天体。它探测到的情况令人惊奇。“天空”星体———其名字Arrokoth在北美印第安部落语言中意为“天空”———看上去就像是连在一起的两个煎饼。从一端到另一端，这个天体长约35公里。它大概曾经是两个独立的天体。这两个天体发生过暖和的碰撞，然后连在了一起。“天空”星体怪异的布局将帮助解答天文学中的一个重要题目：气体和灰尘如何凝结在一起并形成更大的天体？
一种名为“星子积累”的由来已久的理论认为，一系列碰撞是较大天体的形成缘故起因。加拿大维多利亚大学和加拿大国家研究理事会的天文学家J·J·卡韦拉尔斯说，小块的物质会反复相撞并粘在一起，进而形成较大的天体。但卡韦拉尔斯说，这里存在一个题目。随着天体变得大到足以产生强大的引力，它们彼此靠近时会加快。他说：“它们以过于快的速度相互碰撞，就不会粘在一起。”对于像“天空”星体（尤其是它还具备双叶布局）如许的大型天体来说，通过一连串碰撞而成形是不同平常的。
研究职员现在认为，更有大概的情况是，“天空”星体是在一个名为“引力不稳固性”的过程中诞生的。在这种情况下，密度恰好比周围环境要高的一团物质会通过吸入气体和灰尘来变大。这个过程可以在数千年的时间里形成行星，而“星子积累”必要花数百万年时间才能形成行星。卡韦拉尔斯说：“行星形成的时间尺度彻底改变了。”
如果“天空”星体是如许形成的，那么太阳系中的其他天体大概也不例外。2014年发现了“天空”星体的布伊说，这大概意味着，太阳系某些部门的形成速度比先前认为的要快得多，“围绕太阳系如何形成，‘天空’星体已经改写了教科书”。
需更多发掘
迄今观测到的情况让科学家们更加渴望近间隔研究另一个柯伊伯带天体。“新视野”号目前仍在柯伊伯带穿行，但要识别一个新天体并安排一次“碰面”，剩下的时间不多了。这个探测器目前间隔太阳53个天文单位。它正在靠近柯伊伯带的外缘。几组天文学家正在利用世界各地的望远镜寻找会与“新视野”号错身而过的柯伊伯带新天体。布伊说：“我们当然会寻找。我们最希望的就是从另一个天体旁飞过。”
通过用地球上最大的几台望远镜来观测柯伊伯带，天文学家还将获得柯伊伯带的广角图像。利用位于夏威夷冒纳凯阿火山———朱伊特和刘丽杏就是在那座山上发现了1992 QB1———的加拿大-法国-夏威夷望远镜，天文学家最近圆满完成了“外太阳系起源巡天”任务。该任务记录了800多个此前不为人知的柯伊伯带天体，使已知的柯伊伯带天体总数达到约3000个。
麦格雷戈说，这项编目工作将展现这些天体绕太阳运行的风趣模式。柯伊伯带天体不是匀称分布的，而是倾向于聚集在一起。她说，这阐明，这些天体过去曾受到引力的猛烈推动。
大多数天文学家认为，推动它们的天体非太阳系内的气态巨行星莫属。在21世纪头10年中期，科学家首次提出，在太阳系汗青的初期，海王星和土星等行星大概曾将一些天体推向或推离太阳。麦格雷戈说，这种活动可以表明许多柯伊伯带天体的轨道为何惊人地相似。她说：“这些巨行星搅动了太阳系外层的所有物质。”
英国贝尔法斯特女王大学的天文学家梅格·施万布说，若要美满太阳系的早期汗青，必要对更多的柯伊伯带天体举行观测。研究职员预计，定于来岁开始的一项天文学新研究将再找到约4万个柯伊伯带天体。人们正在智利中北部建立薇拉·鲁宾天文台。它将每隔几晚就用其32亿像素的摄像仪器反复拍摄整个南半球的天空，持续10年。施万布说，这项名为“时空遗产调查”的任务将彻底改变我们对早期太阳系演化过程的熟悉。施万布是“时空遗产调查”任务太阳系科学互助组织的连合主席。
朱伊特说，想想我们接下来能从柯伊伯带获得什么令人高兴。他说，在很大程度上，由于技能的进步，未来获得更多发现是大概的。他说：“用当代照相仪器拍摄的一张照片抵得上用1992年的装备拍摄的约1000张照片。”
不过，朱伊特说，纵然我们将对太阳系内的这一遥远地区举行更多发掘，我们应该始终保持一些敬畏之心。他说：“这是我们迄今观测过的最大的一片太阳系地区。”
来源：参考消息网 |
