王奇柳冰:外太阳系七大未解谜团

据美国宇航局太空网13日报道，到目前为止我们的太阳系的最外层仍然是太阳周围最神秘的区域。揭开外太阳系的神秘面纱，人类可以更进一步地了解太空中的万物是如何形成的以及地球上的生命是怎样产生的。但直到现在，关于外太阳系，科学家仍有七大谜团没有揭开。

　　谜团一：为什么柯伊伯带五颜六色？

　　柯伊伯带位于海王星以外的太阳系边缘，现在科学家怀疑这里是彗星的诞生之地，这些慧星只需要几十世纪或几百年时间就可以形成各自的太阳系轨道，因此也被称为短期彗星。夏威夷大学的天体物理学家大卫·杰维特说，令人惊讶的是，柯伊伯带的天体“呈现出一系列颜色，从黑白色或轻微的蓝色，到鲜艳的大红色。”一个天体的颜色可展现它的表面组成成分的详细情况。现在的难解之谜是，与其他小行星相比，柯伊伯带的天体为什么会显示出如此多的色彩，这表明它表面的组成成分非常多。

　　一些研究人员指出，火山活动能形成这些颜色，但是杰维特说：“这种现象在直径为100公里的天体内根本不可能发生，”因为火山作用需要一些更大的天体。杰维特和他的同事指出，宇宙射线可能让柯伊伯带的天体看起来更红，它们与岩石的撞击，可能会碰撞出更多让它们看起来不是太红的原始物质。现在杰维特认为还有有关这种“彩虹”的其他解释，只是目前还不清楚确切答案。

　　谜团二：红外物质究竟是什么？

　　似乎有一种被称为“红外物质”的东西只存在于大约半数的柯伊伯带天体和它们的直接后裔“半人马座”(在木星和海王星之间运行的由冰构成的小行星，最近从柯伊伯带内逃逸出来)中。内太阳系中并没有这种红外物质，“来自柯伊伯带的彗星上甚至也没有这种物质。”杰维特解释说，“这显示出这种红外物质在靠近太阳的高温环境下非常不稳定。”红颜色暗示这种物质可能包含有机分子。通常情况下，人们认为有机分子正是借助彗星和其他小行星来到地球。杰维特说： “在柯伊伯带的天体中，有机成分可能已经被宇宙射线‘蒸熟’，让这些天体的表面呈现暗红色，但是目前并没有证据证明这一说法。”将来飞船将飞到那里，找到最终答案。

　　谜团三：柯伊伯带收缩了吗？

谜团四：奥尔特云里有何秘密？

　　奥尔特云是几万亿颗遥远的彗星的聚集地，从理论上来说，它距离太阳大约10万个天文单位，一天文单位大约相当于9300万英里(1.5亿公里)。这意味着奥尔特云距离我们非常遥远，我们根本无法直接看到它内部的天体，因此只能凭借推测，但是它一定存在，并释放出多年来我们不断看到的彗星。奥尔特云是推测中的彗星发源地，这些彗星完成围绕太阳的长途旅行需要几个世纪。因为这些“长期彗星”来自不同的方向，科学家通常认为奥尔特云呈球状。杰维特解释说，然而，虽然哈雷等彗星不是来自柯伊伯带，但是它们的轨道也与球状奥尔特云的不相符。这显示太空中很可能存在一个形状像油炸面包圈的“内奥尔特云”。杰维特表示，天体物理学家认为奥尔特云是大约46亿年前在太阳周围形成的原行星盘的残余物。对奥尔塔云了解的越多，越有助于我们了解太阳系和地球的产生过程。

　　谜团五：外太阳系是否存在更多的矮行星？

　　到目前为止，已经公认的矮行星有3颗——谷神星、冥王星和阋神星。柯伊伯带距离太阳大约50个天文单位，它内部可能有200多个矮行星。夏威夷双子星天文台的天文学家查德·特鲁吉洛说，在柯伊伯带外距离太阳大约100个天文单位以外的地方，可能存在大量矮行星大小的天体，“因为它们非常昏暗，而且运行非常缓慢，因此以前没有人看到过它们。如果一个天体运行到距离太阳200个天体单位以外，即使它像火星一样大，我们现在的观测方法也无法发现它。” 特鲁吉洛注意到，在即将到来的10年中“全景观测望远镜和快速反应系统”(Pan-STARRS)和大口径综合巡天望远镜(LSST)“应该能填补我们有关这方面知识的空白。”

　　谜团六：矮行星来自哪里？

　　有理论认为，根据现在的轨道可以看出，数十亿年前，外太阳系中的矮行星可能居住在太阳系内部。特鲁吉洛提出疑问，如果事实确实如此，“它们的表面为什么有那么多冰，这些冰又是从何而来?”人们一般认为，由于阳光照射，太阳系内部的天体都失去了冰层。特鲁吉洛和他的同事怀疑现在在这些矮行星上看到的冰相对来说比较新，它们来自这些天体的内部，在“火山作用”下喷出地表。当然，目前还需要通过进一步的研究来证明是否这种冰在从太阳系内部到达外太阳系的长途旅行后，还足够覆盖这种矮行星。

　　谜团七：宇宙射线来源于太阳系周围的汽泡？

　　当从太阳吹来的带电粒子超声速风与在恒星间发现的稀薄气体相撞时，太阳风猛烈吹击这种星际介质中的泡沫。星际介质是已知的球状日光层。科学家认为，微弱的宇宙射线——从太空飞向地球的高能粒子——来自日光层。科学家认为这些射线来自边界激波(termination shock)，边界激波是一个被压扁的冲击波，当太阳风突然爆发，冲击星际气体时，就会产生强放射性粒子。边界激波距离太阳大约75到85个天文单位。

　　然而，“旅行者1”号没发现这些在边界激波中产生的反常宇宙射线的迹象。麻省理工学院的天体物理学家约翰·理查森说：“可能它在不适宜的时间或地点穿过边界激波。”

　　或者有关这些反常的宇宙射线是怎样产生的常规看法是错误的。2007年，“旅行者2”号穿过边界激波，它的穿越点距离“旅行者1”号在2004 年的穿越点大约100亿英里，科学家正在分析它获得的相关数据。理查森解释说：“它的数据或许能帮助我们了解这些粒子产自哪里。据悉，宇宙射线能对地球上的气候产生影响，因此，了解它们的来源非常重要。”此外，来自冲击波的高能粒子由太阳日冕物质抛射的猛烈爆发产生，这种爆发可破坏飞船，并对宇航员造成伤害。更好地了解这种边界激波或许有助于了解这些潜在的威胁粒子。