科技动态《太阳系的边缘到底在哪儿？答案挺沮丧的（上）》

云鹰

科技动态《太阳系的边缘到底在哪儿？答案挺沮丧的（上）》　　【柯伊伯带】　　我们的生活在地球上，地球是太阳系从里到外的第三颗行星。自从人类有了文明以来，人类一直在观察着宇宙，观察着这片星空。　　进入现代文明以来，科技突飞猛进，尤其是近30年以来，天文科学的发展达到了新的高度。　　我们对宇宙的认知发生了爆炸性的增长，我们在银河系中发现了数十亿颗恒星，在宇宙中发现了数十亿个新的星系，我们也见识了黑洞喷射出宇宙喷流，看到了壮观的超新星……　　然而，天文学家们发现，我们对自己的太阳系世界却知之甚少。当我们研究宇宙时，我们就身处于太阳系，所以这是我们最应该了解的。　　但事实证明，我们才刚刚开始了解我们的太阳系，而且更让人惊讶的是，我们并不真正了解它的范围，它到底有多大？　　以前我们一直说，太阳系有九大行星，冥王星是最远的行星，那个就是太阳的最边缘的地方，然而结果我们发现完全都错了，如果你认为太阳系边缘就在那些海王星和冥王星所在的地方，就大错特错了！　　冥王星所在区域，是一个非常广袤的区域。在这个区域的外围，如果你在那边看太阳，你会发现，太阳有可能会被误认为是另一颗恒星。　　在太阳系的这个黑暗区域里，有巨大的东西潜伏着，它们的存在只能通过一些误入太阳系内部的星体，才能被证实。　　这些星体就是彗星。现在科学家们认为，这些彗星来自海王星轨道之外的一个神秘圆盘——柯伊伯带。　　这个区域的天体，很难被观察到。试想一下，观察的物体可能只有100多公里宽，但它们有几十亿英里远。也许有人会问，我们可以看到几百或几千光年远的恒星，为什么柯伊伯带的天体却很难发现？　　这是因为，那些恒星都是发光体，而我们要观察的这个100多公里宽的彗星，它本身并不会发光，而且更加要命的是，它们还很黑。这就是为什么要找到这些东西是非常困难的原因了。　　柯伊伯带的物体大多是由冰制成的，但它们不会像冰山那样闪闪发光，它们比沥青和焦油都黑！　　之所以它们会这么黑，是因为，它们的表面被太阳“烤焦”了。　　我们现在知道彗星有很多有机分子，也就是说有碳的分子，当这些东西被紫外线和宇宙射线照射时，它们会烧焦变黑，所以就像你吃了一块肉，放在烤肉架上太久后，肉就被烧焦了。　　彗星也是这样，彗星和其他柯伊伯带天体，由于它们的黑色涂层，融入了黑暗的太空背景，所以我们很难看到它们。如果要观察那么小的一个东西是非常困难的，甚至没有人认为能做得到。　　1986年，来自夏威夷莫纳克亚天文台的天文学家们证明他们都错了。他们在柯伊伯带发现了山一样大小的黑色冰块。　　一夜之间科学家们将太阳系的直径扩大了一倍。柯伊伯带距离太阳的距离，是地球轨道的50倍，就像一个巨大的戒指。　　柯伊伯带中的物质实际上是行星的剩余组成部分，这些物质本应该形成更大的行星，比如地球或木星。　　但这些物质在成为行星的道路上掉队了，它们就这样被遗留了下来，变成一小块一小块的物质。　　【可怜的冥王星】　　柯伊伯带的发现立即使我们太阳系的规模发生了膨胀，但却削弱了一个成员的地位，因为柯伊伯带上的一些天体比我们最小的行星还要大，比如“阋神星”。　　冥王星行星的地位遭到了挑战，而且柯伊伯带被发现的天体越来越多，如果发现更大的天体，难道都叫太阳系的大行星？　　一直有行星被发现，行星队伍难道一直增加，这显然是不行的。　　因此在2006年，行星被重新定义，就这样冥王星降级了，成为了矮行星。　　现在行星的定义是：环绕太阳（恒星）运行的天体，它们有足够大的质量使自身因为引力而成为圆球体，并且能清除邻近的小天体。　　未能清除轨道内小天体的则被纳入一个新创的分类，称作矮行星。事实上，我们已经在柯伊伯带发现了好几颗矮行星了。关于矮行星，笔者会专门对其进行讲述。　　有趣的是，因为冥王星降级为矮行星，当时有些人进行游行抗议，说不能歧视“冥王星”。　　其实，这真的不是歧视冥王星，而是把它放在了合适的位置。好吧，无论怎么说，现在我们的太阳系只有“八大行星”了。　　【日冕层】　　柯伊伯带的发现打开了太阳系的大门，但它只是一个开始。在更远的地方发现的东西更为引人注目！　　虽然柯伊伯带距离太阳的距离非常遥远，也十分巨大，但如果你认为柯伊伯带的边缘就是太阳系的边缘，那你就太小看太阳系了。　　在远远超出柯伊伯带的地方，围绕着太阳系的区域，太阳部属了一个太阳风“盾牌”。你可知道，我们的太阳正在和银河系中最大的枪支进行着一场宇宙战争，而且我们的生命取决于它的胜利。　　宇宙中到处充满着叫宇宙射线的致命辐射。宇宙射线本质上是亚原子粒子，如氦原子核、质子和电子。　　它们以几乎光速在太空中飞驰，它们可以穿越很长的距离，哪怕是几十万光年。最后它们会来到地球上，并击中我们。　　宇宙射线是从银河系深处爆炸的恒星中射出来的，它们都是生命杀手。它们能撕裂电子，事实上它们可以改变细胞的化学结构，引起突变，它们最终会杀死我们。　　如果地球在没有任何保护的情况下，不断地被宇宙射线击中，那么高等生命形式是否能够生存还是个未知数。　　但现在几乎没有什么宇宙射线真正射向我们，因为1400万公里外，一个防护罩正在保护我们免受这种致命辐射的全面攻击。　　这个防护罩是由太阳提供的，太阳通过发射太阳风来对抗宇宙射线。它是一种超高速粒子流，我们很形象地称它为“太阳风”。它的主要成分是氢，而且数量惊人，每秒数十亿吨。　　某些太阳风以每小时300多万公里的速度高速传播。它能产生相当大的冲击力，我们在地球上没有受到的冲击，是因为地球的磁场使它偏转。　　太阳风不仅仅吹向地球，它不断地向外太空传播，吹过太阳系内所有的行星，它飞过木星、土星、天王星、海王星——并继续前进穿过柯伊伯带（55亿公里），携带着太阳磁场在太阳系周围形成了一个巨大的防御屏障。我们称之为日冕层。　　日光层可以形象地看作是太阳风在我们的太阳系周围吹出一个气泡。当宇宙射线射过来后，撞击这个气泡，大部分有害射线都被偏转到了外太空中。没有这个盾牌，高等生命恐怕就没有机会在地球上进化了。　　当然和自然界中的其他事物一样，太阳风也是一把双刃剑，它既会危害我们的地球，但也会保护我们免受来自银河系物质的伤害。在宇宙中有太多的例子，你认为非常危险和有破坏性的东西，其实也在保护着你。　　而太阳风就是这样一种东西，这些来自太阳的高能粒子，最大的作用就是保护我们整个太阳系免受更危险的粒子的伤害。　　当太阳系缓慢绕银河系中心运行时，这些具有保护性的气泡在尘埃和气体中翻滚，就像是一艘划过水面的船一样在水面上翻滚。　　太阳风猛烈地撞击着太阳系外的物质，当这些物质进入到太阳系内时，它已经减速并停止了，成为了静止的波动。　　【太阳风层顶】　　当美国宇航局在1977年发射旅行者1号时，他们认为它可以工作5年。然而37年后，这个小小的太空探测器，仍在向我们发送令人难以置信的信息。　　2012年8月，在距地球180亿公里的地方，它离开了日球层，进入了完全神秘的太阳风层顶。这是太阳风能到达的最远的地方，也是和星际空间的交界处。某种程度上，从这里开始将接触星际邻居。　　太阳风层顶，这是我们几乎一无所知的太阳系的区域。人类历史上第一次有一个机器人探测器来到这个地方。　　当这个经验丰富的探测器回顾太阳系时，它给我们带来了相当大的惊喜。天文学家曾认为，太阳圈的形状有点像彗星，巨大的尾巴向后延伸数千亿公里。　　但是旅行者1号发现了一些新的和不寻常的东西，它绝对不是一个有着巨大尾巴的彗星形状的球形，而是一个有两个短尾巴的新月形状。　　我们可以从这里开始，向前推进，开始深入了解太阳系周围的区域。　　旅行者号还发回了令人震惊的消息，关于太阳在非常边缘区域的影响力，太阳风层顶可能不是一个清晰的屏障，没有清晰边缘，是一个非常不清晰的东西。它实际上是一个模糊的扩展区域，它有几亿英里宽。　　就在这片区域中，旅行者号发现了一个真正奇怪的东西：一个巨大的磁气泡球体。　　当太阳的磁场在深空荡漾时，它会扭曲和缠绕，这些磁力线纵横交错，重新连接，形成巨大的磁泡。　　每个泡沫球/气泡的直径约为1.6亿公里，非常巨大。那是从地球到太阳的距离。　　没有人知道这些磁泡的作用，但有可能这个宇宙气泡膜是抵御银河辐射的第一道防线，有助于保护太阳系免受宇宙射线的冲击。 编辑：云鹰 未完待续 　　*科伊伯带示意图 　　*旅行者1号 　　*太阳风层顶的形状