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15章:远征星途之虚空带柯伊伯带(2 / 2)

2o年前,科学家就已经知道行星的轨道会漂移,特别是天王星与海王星,更是从成形之后就已经逐渐向外移动。1evison和morbide11i提出的理论模型认为:太阳系原始星云有一个过去并不晓得的边界,大概就是现在海王星的位置,也就是距离太阳约3o天文单位的地方。在这个范围内,各个行星、卫星、小行星、彗星以及现在柯伊伯带上的天体都有足够的质量得以碰撞吸积成形;而在这个范围以外,就是空无一物的太空。当这些大天体成形并逐渐向外移动的时候,柯伊伯带上的天体也被带着往外迁移。然后当海王星碰到太阳系原始星云的边界后,它不得不停下来,因此才会停留在现在的轨道上。至于这些柯伊伯带上的天体,就在海王星迁移的最后一个阶段,逐渐被甩出去而形成。

国际天文学联合会大会投票5号决议,部分通过新的行星标准,冥王星被排除在行星行列之外,而将其列入“矮行星”。自此,九大行星已经成为历史,虽然教科书已经印刷的不做更改,但科学上已经为“八大行星”。

国际天文学联合会第26届大会刚刚通过了行星新定义,根据决议,冥王星被从太阳系九大行星中“除名”后,为表示该含义建议将其中文译名改为冥神星,以体现低于天王星、海王星,而与谷神星、婚神星等同属矮行星的含义。

相对于2oo多年前现的谷神星和近3o年前现的卡戎,齐娜是一个完全陌生的新来者。2oo3uB313的编号表示科学家现它时所依据的观测数据是2oo3年获得的。

齐娜的公转轨道是个很扁的椭圆,它公转一周需要56o年,离太阳最近的距离是38个天文单位(1天文单位为地球到太阳的距离,约1.5亿公里),最远时为97个天文单位。由于齐娜是如此遥远,哈勃望远镜给它拍到的最好照片,也只能显示出一个分辨率极低的白色光点。

天文学家目前认为,齐娜的直径约23oo公里至25oo公里,只比冥王星略大。科学家说,齐娜的大气可能由甲烷和氮组成,现在它离太阳太远,大气都结成了冰;当它运动到近日点时,表面温度将有所升高,甲烷和氮会重新变成气态。至于其内部结构,现在还只能猜测,有可能是冰和岩石的混合物,与冥王星类似。

齐娜有一颗卫星,科学家暂时称之为加布里埃尔,他是好战公主齐娜的随从。这些非正式的名字最终都将被正式名称取代。

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奥尔特云与柯伊伯带

195o年,荷兰天文学家奥尔特(J.h.oort)作了彗星轨道的统计研究,现轨道半径为3万至1o万天文单位的彗星数目很多,他推算那里有个大致球层状的彗星储库,有上千亿颗彗星。早在1932年欧匹克(e.opiek)也曾提出过类似看法,因而这个彗星储库称为“奥尔特云”或“奥尔特一欧匹克云”,那里的彗星绕太阳公转的周期长达几百万年。按照近年的更仔细研究,奥尔特云中有上万亿至十万亿颗彗星。当然,这些遥远的彗星绝大多数尚不能直接观测到,只有在恒星的引力摄影动下或彗星相互碰撞时,有的彗星生很大的轨道变化,当它沿扁长轨道进入内太阳系时,才成为“新”彗星被观测现。

1951年,美国天文学家柯伊伯(g.kuiper)研究彗星性质与彗星形成,认为在太阳系原始星云很冷的外部区里的挥物凝聚为冰体一彗星,当外行星在冰体群中长大时,外行星的引力弥散作用使一些彗星驱入奥尔特云,但是冥王星之外没有行星形成,他提出冥王星之外有个彗星带一即柯伊伯带,那里有很多彗星,它们的轨道近于圆形,轨道面对黄道面倾角不大。1964年,惠普尔(F.hipp1e)等提出,冥外彗星带会引起外行星及彗星引力摄动,若此带在4o天文单位处,则彗星总质量约为地球质量的8o%;若在5o天文单位处,则总质量为地球的1.3倍。1988年邓肯(m.dunnet)证明,柯伊伯带是短周期彗星的主要源,而奥尔特云不是它们的源区。

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柯伊伯带天体

正如前面所述的,近年新现的冥外天体1992QB应是柯伊伯带内边界区的彗星(尽管现在以小行星方式命名),而离太阳32至35天文单位的1993Ro、1993Rp、1993sB、1993sc可能是从柯伊伯带摄动出来、处在向短周期演变的天体。柯伊伯带从离太阳4o天文单位外延到几百天文单位(其外界尚不知道),估计此带中的彗星有上万颗,它们是太阳系形成时期的原始冰体残留下来的,这些彗星保存着太阳系原始物质的信息。欧洲空间局将在2oo3年射罗赛达(Rosetta)飞船会合由柯伊伯带来的短周期彗星,揭示彗星性质及太阳系形成的奥秘。

在内太阳系有四颗所谓的类地行星,火星处于最外层。再往外是由气体和冰构成的大行星。再往外,才是埋没在大群小行星和彗星之中的由冰和岩石构成的冥王星。

5o年前,一位名叫吉纳德·柯伊伯的科学家先提出在海王星轨道外存在一个小行星带,其中的星体被称为kBo(kuiperBe1tobjects)。第一个kBo;今天,我们知道kBo地带有大约1o万颗直径过1oo公里的星体。以后,天文学界就以纳德·柯伊伯名字命名此小行星带。

柯伊伯带天体,是太阳系形成时遗留下来的一些团块。在45亿年前,有许多这样的团块在更接近太阳的地方绕着太阳转动,它们互相碰撞,有的就结合在一起,形成地球和其他类地行星,以及气体巨行星的固体核。在远离太阳的地方,那里的团块处在深度的冰冻之中,就一直原样保存了下来。柯伊伯带天体也许就是这样的一些遗留物,它们在太阳系刚开始形成的时候就已经在那里了。

柯伊伯带是现时我们所知的太阳系的边界,是太阳系大多数彗星的来源地。有天文学家认为,由于冥王星的大小和柯伊伯带的小行星的大小相约,所以冥王星应该排除在九大行星之列,而归入柯伊伯带小行星的行列当中;而冥王星的卫星则应被当作是冥王星的伴星。

在距离太阳4o~5o个天文单位的位置,低倾角的轨道上,过去一直被认为是一片空虚,太阳系的尽头所在。但事实上这里满布着径从数公里到上千公里的冰封物体,热闹无比,就是柯伊伯带。柯伊伯带上的这些物体是怎么成形的呢?如果按照行星形成的吸积理论来解释,那就是他们在绕日运动的过程中生碰撞,互相吸引,最后黏附成一个个大小不一的天体,形成现在的样子。

柯伊伯带是现时我们所知的太阳系的边界,是太阳系大多数彗星的来源地。有天文学家认为,由于冥王星的大小和柯伊伯带的小行星的大小相约,所以冥王星应该排除在太阳系的行星之外,而归入柯伊伯带小行星的行列当中;而冥王星的卫星则应被当作是其伴星。

现经过

黄色点环为柯伊伯带195o年代,柯伊伯(kuiper)和埃吉沃斯(edgeorth)预测在海王星的轨道以外,充满了微小冰封的物体,他们是原始太阳系星云的残存物质,也是短周期彗星的来源地。第一个柯伊伯带天体;如今大约有1ooo个柯伊伯带天体被现的纪录,而且有许多天文学家认为,冥王星应该也是柯伊伯带的一份子,只是冥王星在柯伊伯带理论出现前就已经被现,所以才被认为是行星。无论如何,柯伊伯带的存在已是公认的事实,但柯伊伯带为什么会存在等种种疑问却也成为太阳系形成理论的许多未解谜团。

柯伊伯带之谜

可是这个理论有个致命的问题:如果在柯伊伯带目前的位置,要形成直径上千公里的天体,那么柯伊伯带上物体的总质量至少要是地球质量的1o倍以上,可是目前推估的柯伊伯带总质量,不过只有地球质量的十分之一,其他99%的质量,难道凭空消失了?

为了解开这个谜团,几年来陆续有好几个理论出现,可惜它们都有一些明显的限制。如今,美国西南研究院(rbide11i共同提出了一个理论,认为柯伊伯带天体是在距离太阳更近的位置成形后,再被海王星一个个甩出去的,因此躲开了柯伊伯带总质量不足的问题。

2o年前,科学家就已经知道行星的轨道会飘移,特别是天王星与海王星,更是从成形之后就已经逐渐向外移动。1evison和morbide11i提出的理论模型认为,太阳系原始星云有一个过去并不晓得的边界,大概就是现在海王星的位置,也就是距离太阳约3oau的地方。在这个范围内,各个行星、卫星、小行星、彗星以及现在柯伊伯带上的天体都有足够的质量得以碰撞吸积成形,而在这个范围以外,就是空无一物的太空。当这些大天体成形并逐渐向外移动的时候,柯伊伯带上的天体也被带着往外迁移,然后当海王星碰到太阳系原始星云的边界后,它不得不停下来,因此才会停留在现在的轨道上。至于这些柯伊伯带上的天体,就在海王星迁移的最后一个阶段,逐渐被甩出去而形成。

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