柯伊珀帶

柯伊珀帶，又稱柯伊珀小行星帶。柯伊珀小行星帶距離太陽有50個天文單位（1個天文單位=地球到太陽的平均距離），位於太陽系第八行星海王星軌道之外，海王星軌道直徑比地球軌道直徑大30倍，柯伊珀小行星帶由大量冰體組成，它們的直徑可以達到幾百千米。也是由於柯伊珀帶中小行星的發現，才最終導致冥王星從行星中降級，並將它列入柯伊珀小行星帶。

基本介紹

• 中文名：柯伊珀帶
• 別稱：柯伊珀小行星帶
• 地址：太陽系第八行星海王星軌道之外
• 特點：由大量冰體組成

概況

其實很多人知道太陽系有個小行星帶位於火木之間，卻並不太清楚也有一個小行星帶位於太陽系的邊緣。

美國波特蘭西南研究院科學家曾提出一種新假設，他們認為，太陽系可能比我們原先想像的要大得多，太陽系邊界一直沿伸到柯伊珀小行星帶之外。這個小行星帶就是柯伊珀帶，它是短周期彗星的生成之地。柯伊珀帶由數十億小型冰質星球組成，像圓環一樣環繞著內太陽系和中太陽系。

形成之謎

在2003年11月27日出版的新一期《自然》雜誌上，發表有一篇題為“柯伊珀小行星帶形成於海王星遷移期間物體擠出”的文章，作者在文章中解釋了在實際和計算的柯伊珀小行星帶中小行星總質量之間形成的偏差。柯伊珀小行星帶中的第一顆小行星是在1992年發現的，從那時起已記錄有近1000顆小行星，其中最大一顆小行星編號為2001КХ76的直徑超過1000千米。

迄今為止天文學家一直認為，柯伊珀小行星帶中的巨大天體是由一些小天體形成的，就像太陽系“真正的”行星一樣。但是這樣形成的柯伊珀小行星帶小行星總質量應超過地球質量的10倍，可是觀察表明，它們質量的作用效果卻小了100倍。多年來天文學家一直在尋找“丟失”的99%柯伊珀小行星帶小行星質量，但是一無所獲。

上述文章作者認為，實際上並沒有任何質量丟失，太陽系小行星和彗星只是延伸到海王星現有的軌道附近，即它的半徑為30個天文單位。而現在柯伊珀小行星帶占有的區域是空虛的，柯伊珀小行星帶所有小行星都形成於離開太陽近得多的區域，並且是行星形成最後階段“遷移”到現在的各自軌道上。

早在20年前就已證明，太陽系一些最大行星的軌道半徑在它們形成過程中是增大的，特別是天王星和海王星是在比它們現在更接近太陽的地方形成。或許，海王星在遷移至原始行星圓盤邊界時將小部分小行星“擠”出太陽系外部，這部分小行星後來形成了現在的柯伊珀小行星帶。這一模型說明，為什麼海王星在離開太陽的遷移中變到了自已現在的位置：它只是到達了原始行星圓盤的邊緣。

意外發現

科學家曾長期尋找影響海王星的神秘行星，結果偶然找到了它。75年前24歲的克萊德·托姆博仔細研究一張星座照片，突然發現星座中一個未知天體，該天體在靜止恆星背景上賓士。

科學家原本期待發現一顆巨大行星，結果發現一顆小行星，其稍大於2000千米的直徑和由冰石混合物組成的小球體，未必能使直徑為50000千米的巨大海王星發生晃動，因此冥王星的發現仍給科學家留下了再尋找一顆大行星的希望。

人們開始有時稱冥王星為小行星，有時又稱它為從海王星“逃跑”的衛星。除此之外，與太陽系附近運行的其餘8顆行星不同，冥王星沿一條扁長和傾斜的軌道在運行。當在海王星外邊發現柯伊珀小行星帶時，對冥王星的“指責”更多了，因為在柯伊珀小行星帶中擁有數以千計的巨大冰塊，其中科奧阿爾和謝德娜的大小並不亞於冥王星。

天文學家一致認為冥王星是柯伊珀小行星帶中最大的天體，但是並沒有取消它的行星稱號，假如冥王星及其衛星卡戎放到地球上，則它們可覆蓋整個美國領土。

（中國公眾科技網2006年2月8日訊）德國天體物理學家測量了柯伊珀帶中編號為ub313天體的參數，獲得的數據與冥王星進行比較，而ub313的大小超過它的太空“鄰居”。2003ub313最初是在2003年被記錄到，但是直到2005年1月8日才查明，它位於非常遙遠的地方，是由美國加利福尼亞理工學院邁克·布朗博士發現的。

ub313在軌道上的旋轉周期為560年，其軌道極其扁長——280年前它離開太陽的距離為36天文單位，軌道向黃道傾斜44°。目前從地球上看ub313像一顆18.9星等的暗淡恆星，但是在近日點時比冥王星更明亮。在這些觀測基礎上，天文學家估計，ub313應比冥王星的直徑還要大。

為了測定ub313的大小，以波士頓大學和馬克·普朗克射電天體物理研究所弗朗克·貝爾托利奇教授和威廉?阿爾滕霍夫博士為首的天文學家小組利用架設在西班牙一台30米口徑iram望遠鏡（裝備有靈敏的輻射熱測量計）測量了ub313輻射的熱量，測量結果表明，ub313直徑為3000千米，比冥王星直徑大700千米。與冥王星一樣，ub313也是柯伊珀帶中一個寒冷天體，它是在1846年發現冥王星之後成功發現的太陽系又一個巨大天體。

目前ub313是太陽系已知天體中最遙遠的天體，離開太陽的距離比地球遠97倍。ub313的反射能力或反照率為60%，表面溫度約為－248℃，與冥王星一樣，它是一個覆蓋有甲烷凍的天體。

貝爾托利奇教授認為，由於已查明ub313在大小上超過冥王星，因此如果ub313不能獲得行星地位的話，則將冥王星稱為行星是不適當的。

最後綠洲

總有一天我們的地球不可避免地被膨脹的太陽吞沒而毀滅，其實按現代概念，這絕不會很快發生，而是在幾十億年之後，因此不必杞人憂天。但是心急的天體生物學家不願這樣長期等待，以便檢驗這一理論。他們設法建立計算機模型，想弄清楚現在被認為明顯不符合條件的哪些地方能產生怎樣的生命條件。計算機模擬結果表明，當太陽“膨脹”時，小小的冥王星將成為十分迷人的地方。

美國西南科學研究所(SouthwestResearchInstitute-SwRI)行星學家阿蘭·斯特恩博士證實，冥王星將來會轉變成像邁阿密這樣的地方，會在幾百萬年甚至更長的時間裡保持這樣。斯特恩博士也是美國宇航局“新地平線”(NewHorizons)計畫的創始人之一，該計畫在2006年1月向冥王星發射探測器。確實，現在冥王星是一顆極度寒冷的行星，幾乎肯定是毫無生命的世界，冥王星地表溫度變化範圍為-240℃至-210℃。

這一切在接近太陽系歷史終局時會發生改變，再經過10億年太陽的亮度會增強11%，而地球會變成令人難受的溫室，再經過50億年太陽會比現在的大小膨脹100倍以上，其亮度比現在增強1000倍。隨著太陽膨脹和加熱，適於居住的區域將向太陽系邊緣遷移——生命將遷向火星，然後是木星，最後是冥王星。地球與其他靠近太陽的行星大概會直接蒸發，而外太陽系可能會保存下來，成為生命的最後綠洲。根據“劇情”的發展，分布在冥王星軌道區域和所謂“柯伊珀帶”一大群太陽系小天體（其中某些天體一點也不比冥王星小）也將成為潛在的生命綠洲區域。

除了冥王星和一些小行星之外，還應計及海王星的一些最大衛星，例如海衛一。現在科學家認為在海衛一上擁有大量水冰，如果水冰被融化，則水將成為誕生生命條件最重要的組成部分。觀察也證明，在這些天體上可以找到像碳氫化合物的有機分子，這些有機分子也是構築未來生命的潛在“磚塊”。

斯特恩博士指出，“在太陽系邊緣擁有誕生生命的一切條件，只要向那裡提供足夠的熱量即可。”斯特恩博士將這些地方稱之為“適於居住區域的延期賠償”(DelayedGratificationHabitableZone-DGHZ)。

其實，這一切之所以有意思不僅僅在於未來的拯救人類或新的近太陽生命的誕生。眾所周知，在太陽系中適合居住的區域現在認為是在地球軌道區域，天體生物學家想方設法研究其他類似太陽的恆星周圍空間的相同區域，目的就是想在那裡發現生命跡象。但是許多其他恆星也已發展到紅巨星階段，那裡可能也存在DGHZ，也能找到生命跡象，特別是像冥王星一樣的結冰天體是其他恆星的普通衛星。斯特恩博士認為，如果我們的太陽系是行星系的典型代表，則僅在我們的銀河系中——從適於居住的冥王星到“柯伊珀帶”之間就可以找到幾十億個這樣的行星系。

展望

新地平線號是美國國家航空航天局的一項探測計畫，主要目的是對冥王星、冥衛一等柯伊珀帶天體進行考察。

柯伊珀帶構想圖

雖然在06年它上了空，但要在2016之後才能到達太陽系的邊緣，所以，我們對柯伊珀帶的了解，才剛剛起步。