太陽系的柯伊伯帶是什麼?這9條知識送給你,你就明白了

柯伊伯帶在1992年首次被發現

自從天文學家在1930年發現了冥王星後,就有人提出了柯伊伯帶的概念。他們認為在海王星以外還有一片區域,聚集著大量的小天體,形成了一個類似於小行星帶的結構,但遠比它要更加寬廣。

直到1992年,兩個美國天文學家在這裡發現了直徑不到200公里的小行星1992 QB1,證實了柯伊伯帶的存在。

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柯伊伯帶的定義尚不明確

即便柯伊伯帶已經被證實了,但我們對它的瞭解仍然有限,定義也不甚明確。我們只知道它位於海王星軌道以外,含有大量的小行星、彗星和一些冰天體,但是對它的尺寸、規模、天體總質量等信息都並不明確。據推測,柯伊伯帶一共有10萬顆直徑超過100公里的小天體,更小的則不計其數。截至目前,我們一共發現了1000多顆柯伊伯帶天體。

柯伊伯帶的名稱

1951年的時候,荷蘭天文學家傑拉德·柯伊伯第一次提出了柯伊伯帶的概念,認為太陽系周圍有一片小天體圍繞的圓盤。正是因為他的提出,這個區域才被稱作柯伊伯帶。但是,柯伊伯當初認為,這些小天體只是曾經存在過,現在已經消失了,與實際不符,所以他對柯伊伯帶的貢獻一直也令人詬病。

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另外,在1943年的時候,天文學家肯尼斯·艾吉沃斯也提出過這個概念,所以柯伊伯帶也被稱作艾吉沃斯·柯伊伯帶。

柯伊伯帶範圍約為25個天文單位

通常來說,我們認為柯伊伯帶起始於距離太陽30個天文單位的位置,也就是海王星的軌道,終結於55個天文單位處,共計25個天文單位。1個天文單位就是一個日地距離,也就是約1.5億公里,這意味著柯伊伯帶的寬度大約是37.5億公里。不過就像我們剛才說的,這也只是推測,還有說法認為柯伊伯帶的範圍是39.5-48個天文單位的共振區域內。

絕大部分矮行星位於柯伊伯帶內

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在冥王星被降級的時候,科學家們提出了矮行星的概念,指出這是一種介於行星和小行星之間的天體。在已經定義的矮行星行列中,絕大部分都位於柯伊伯帶內。最著名的就是冥王星,以前被認為是它的衛星的卡戎目前也被歸類為矮行星,另外還有鳥神星、妊神星、共工星等也都屬於矮行星。

冥王星是柯伊伯帶最大的天體

在柯伊伯帶所有的天體之中,冥王星的體積是最大的,它的直徑大約是2370公里,比排名第二的鬩神星大了44公里。因此,冥王星又被人們稱為是柯伊伯帶之王。

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不過,由於密度比較小,冥王星的質量反而比鬩神星更小,只有它的88.8%左右。另外,由於鬩神星剛被發現時,人類的檢測手段還不是非常發達,所以誤認為鬩神星體積大於冥王星,這也是導致冥王星被降級為矮行星的原因之一。

柯伊伯帶不是太陽系邊緣

儘管柯伊伯帶距離太陽已經如此遙遠,但它遠遠沒有觸及到太陽系的邊緣。在柯伊伯帶之外,還很可能存在著一片更加巨大、更加驚人的結構——奧爾特雲。奧爾特雲可能是彗星的家園,它才是太陽系最外層的結構,距離太陽5-10萬個天文單位,也就是說,它的最外側距離太陽可能有1.5光年的距離。由此可見,太陽的引力是多麼巨大。

其他恆星也有“柯伊伯帶”

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科學家相信,柯伊伯帶絕非是太陽系獨有的結構。根據目前的觀測,至少有9顆恆星像我們的太陽系一樣,擁有著類似於柯伊伯帶的結構,這樣的發現得益於哈勃太空望遠鏡等觀測設備的強大能力。看起來,這些恆星和太陽擁有著類似的形成過程,因此才擁有了這樣類似的結構。

海衛一可能曾經屬於柯伊伯帶

在太陽系的200多顆衛星之中,海衛一是最奇怪的,它是唯一一個逆向公轉的衛星。也就是說,通常衛星的公轉方向和行星的自轉方向相同,只有海衛一的公轉方向是與海王星相反的,這意味著它不是和海王星共同形成的。那麼,這顆直徑達到了2706公里、比冥王星還巨大的衛星到底是從何而來呢?

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天文學家推測,海衛一可能原本就是屬於柯伊伯帶的天體,後來誤入海王星軌道,被海王星捕獲,變成了它的衛星。這也是可以理解的,冥王星有時候也會比海王星更靠近太陽,但是二者軌道並不交叉,所以沒有被捕獲。可以想象,如果海衛一沒有被捕獲,柯伊伯帶之王的名號大概就屬於海衛一了吧。

人類已有5個探測器進入過柯伊伯帶

儘管柯伊伯帶非常遙遠,但也並非是遙不可及。對於人類來說,已經有5個探測器曾經進入過柯伊伯帶了。

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  • 旅行者1號是最著名也是最早的一個,它在1977年9月5日正式發射升空,並且在2013年時飛出太陽日球層,距離太陽已經超過100億公里,遠遠超過了柯伊伯帶的範圍,成為第一個穿越柯伊伯帶的人類探測器;
  • 在旅行者1號之後,旅行者2號也同樣飛出了太陽系日球層。它是唯一一個拜訪過天王星和海王星的人類探測器,為人類提供了大量寶貴的資料;而後它飛往宇宙深處,大約再過幾年將耗盡所有能量,與地面徹底失去聯繫;
  • 1983年6月13日,NASA的先驅者10號探測器飛越海王星軌道,並於1986年10月飛出冥王星軌道。它在2003年徹底停止了信號,目前應該還在朝畢宿五飛行;
  • 先驅者11號發射於1973年,比旅行者號更早,但是速度比較慢。截至2011年3月6日,先驅者11號探測器距離太陽已經有82億公里,雖然沒有飛出日球層,但同樣突破了柯伊伯帶的範圍;
  • 新地平線號探測器是目前最有希望飛得更遠的探測器,並且在2015年成為了目前唯一一個近距離探索過冥王星的探測器,在2018年的時候飛越日球層。目前新地平線號探測器運行良好,有望持續突破人類的極限。


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