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地球是一个有生命存在的星球,在地球上生活着各种各样的生物,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,当人类第一次看到宇宙之后,人类的好奇心被浩瀚的宇宙所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中是不是存在外星生命?带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路,下面这张照片是位于太阳系边缘柯伊伯带内的一个天体,这张图片于2019年1月,由新视野号探测器近距离拍摄的。可能对于很多人来说,并不知道什么是柯伊伯带,下面我们就一起来了解一下太阳系的神秘区域——柯伊伯带。
柯伊伯带是太阳系内最神秘的地方,位于海王星轨道以外的广阔区域,这里距离太阳大约有30个天文单位,大量的小天体在这片区域中漂浮旋转,这些小天体围绕太阳形成一个直径大约200个天文单位的环带区域,根据科学家的观测我们能够知道,在柯伊伯带当中,包含了很多微小的天体,他们是来自环绕太阳运行的星盘碎片,由于长期演化使得它们没有形成行星,而这些散乱的物质,漂浮在这远离太阳数10亿公里的区域内,由于遥远的距离和微小的结构,使得人类数千年来一直都未曾发现这片太阳系最神秘的地方,柯伊伯带有很多地方和木星、火星之间的小行星带类似,但是它的范围却比小行星带大的多。柯伊伯带的范围从海王星30个天文单位之外,一直延伸到距离太阳50多个天文单位的地方。
对于柯伊伯带的了解,我们还要感谢新视野号,新视野号是美国国家航空航天局(NASA)于2006年1月19日发射的一艘太空探测器,目的是深入探索冥王星及其环境,以及柯伊伯带天体等外太阳系天体。2015年,新视野号经过4.8亿公里的飞行后,成功飞越冥王星,成为首个到达冥王星的太空探测器。此后,新视野号继续向外探测,探测了一些柯伊伯带天体。然而它近距离拍摄的一些天体照片,却让人难以想象这是外太阳系。新视野号经过近10年的飞行终于到达了第一个目标地点——冥王星,并经过近距离高分辨率的拍摄,发现了很多新的特征。其中最引人注目的是冥王星南极区的“锅状坑”,这些坑中心都有一个深色的“岛屿”,周围是明亮的冰层。
新视野号探测器还发现了冥王星的大气层。其大气层主要由氮气组成,同时还有一些甲烷和一氧化碳等气体。在拍摄出的照片上我们可以发现,冥王星的大气层非常稀薄,仅有细细的一圈。根据测量,其大气压力只有地球的1/1000000。以前人们认为冥王星大气层应该逐渐冻结在表面上,但通过新视野我们发现,冥王星的大气密度在增加,并且始终维持气态,这为了解冥王星的演化和形成提供了新的线索。新视野号探测器的飞行速度很快,能够达到每秒16.26千米,是人类有史以来最快的飞行器,2006年发射,9小时就飞过月球,13个月就达到了木星,而伽利略探测器飞到木星用了6年4个月。新视野号搭载了如远程侦察成像仪LORRI等科学仪器,LORRI几乎相当于一个天基的8英寸孔径反射望远镜。
能够在远距离对天体进行高分辨率成像,帮助科学家获取了冥王星、柯伊伯带天体等清晰的图像和详细的数据。完成了对冥王星及其卫星的近距离探测,首次揭示了冥王星的地质特征、大气成分、表面温度等信息,还发现了冥王星上的冰火山活动,改变了人们对冥王星的认知。此外,还对柯伊伯带天体进行了观测和研究,为探索太阳系外缘的神秘世界提供了宝贵的数据。在20世纪之前,人们一直认为,海王星就是太阳系最遥远的天体,在海王星的外面不再存在其它天体,所以这里便是太阳系的终点,但是在1930年的时候,美国科学家汤博发现了比海王星还要遥远的天体,这个天体就是冥王星,曾经冥王星也是一颗行星,但是科学家认为它的体积和质量都太小了,于是将它踢出了行星的行列。
在2006年,IAU重新定义了行星,规定行星是指围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。冥王星虽然质量足够大,呈近似球形,但它没有足够的引力清除其轨道附近的其他小天体,它所在的柯伊伯带存在很多类似的小天体。因此,冥王星被重新归类为矮行星。这一决定让人们对太阳系天体的分类有了更科学准确的认识。自冥王星被发现之后,当时的天文学家就隐约察觉到,在海王星的外围,可能不只有冥王星这么一个天体,1951年,荷兰的天文学家杰拉德.柯伊伯根据太阳系的起源理论,他认为,在海王星的外围,可能存在着很多的小天体。
这些小天体是太阳系形成之时所留的残片,它们称环状分布在海王星的外围,轨道半径大概在40AU到50AU,这个便是柯伊伯带的首次提出,然而自从提出以后,柯伊伯带的确认一直到1992年才开始确认,一直以来,人类探索柯伊伯带都是利用天文望远镜,直到新视野号的出现,人类才真正的看到了柯伊伯带,在2019年1月,它来到了距离地球60亿公里的地方,在这里它拍到了一个我们前所未见的天体,下面这个图片是新视野号距其表面大约16600公里处拍摄的,从图片我们就能够看出,这个天体的形状好像一个葫芦,其较小的部位的直径大约是16公里,较大的部位的直径大约是20公里,它的总体长度大约是36公里,这个天体被标记为2014MU69,我们将其称为是天涯海角。
天涯海角是目前我们探测最遥远的一个天体,根据其形状显示,它可能是由两个小天体合并形成,合并时的速度应该不会大于每秒3米,根据科学家的计算得出,大于这个速度两个天体合并是不会存在这样非常明显的颈部结构,不过至于合并之前,他两为什么能够如此准确的结合,现在科学家也在积极的研究当中,除了这些之外,探测器还在柯伊伯带当中发现了很多其它的天体,冥王星只是其中一个,除了冥王星之外,还有阋神星:是柯伊伯带中质量第二大的天体,比冥王星略重,其表面主要由冰和岩石构成,它的轨道离心率较大,与太阳的距离最远可达100天文单位左右,妊神星:形状呈椭圆形,自转速度极快,仅需约3.9小时就能完成一次自转,这使其成为太阳系中自转速度最快的天体之一,由此导致其形状被拉长。
鸟神星:表面有大量的水冰和甲烷冰,几乎没有大气层,其表面存在一些明亮的区域,可能是由冰的反射造成的,其卫星米蒂斯的轨道也比较特殊,二者的相互作用还不完全清楚。创神星:表面呈现出多种颜色,可能是由于其表面不同物质的分布和反射特性所致,它的自转周期约为22小时,其地质结构和形成过程也与其他天体有所不同。这些都是在柯伊伯带里面发现的,人类想要飞出太阳系,就必须经过柯伊伯带,它就像是太阳系的一层保护膜一样,由于它距离太阳比较遥远,所以它受到的引力也是有限的,再加上小行星之间的平均距离很远,从而使得引力波动可能引发小行星之间的碰撞。目前科学家还在积极的研究和探索柯伊伯带的奥秘。
不过飞出柯伊伯带并没有完全飞出太阳系,根据科学家的研究得出,太阳系真正的边缘在奥尔特星云,科学家认为奥尔特星云在太阳系诞生之处就存在了,奥尔特星云不仅仅距离太阳非常遥远,其本身的范围也是非常大的,根据科学家的推测它的直径大约有1光年左右,也就是说奥尔特星云距离太阳最远的位置,已经快要靠近比邻星了,不过奥尔特星云并不是科学家观测到的,而是科学家通过计算机模拟出来的,科学家通过太阳系形成的理论推导和计算机模拟出来的结果,截至目前,我们即使利用最先进的天文望远镜,也从来没有获取到构成奥尔特云的任何物质,除了那些脱离了原有运行轨道的星体或者从那里出发的彗星进入到太阳系内部后,我们才能得到些蛛丝马迹。
根据推测,奥尔特云内的星际物质极其稀薄,其中的物质产生时间,与近太阳系的行星、卫星以及小行星带等都相似,形成过程也基本相同。只不过后来在演化过程中,受到木星、土星、天王星、海王星等巨大气态行星引力扰动影响,逐渐被推离原来的位置,从而越过海王星轨道以及柯伊伯带的平面轨道,最终呈现出以不同角度围绕太阳公转的状态。因此,理论上从太阳系的外部来看,奥尔特云可能是一个由无数稀疏分布的物质,所包围形成的巨大球体形态。有不少科学家认为,奥尔特星云内部的物质应该和柯伊伯带里面的物质类似,除此之外,科学家认为,彗星的发源地就是在奥尔特星云。彗星作为一种特殊的天体,在接近太阳的时候,会因为很强的太阳辐射,挥发形成很长的尾巴。
看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,就是为什么人类观测不到奥尔特星云?一方面是我们没有观测到这个区域的任何一颗天体,另一方面我们没有任何一个探测器越过理论上存在的奥尔特星云,人类现在飞行最远的探测器就是旅行者1号,从理论上来说,再过300年它才可能会进入奥尔特星云的边缘,但可惜的是,旅行者1号探测器的电池即将耗尽,已经无法再接受和发送信号了。所以到现在为止,奥尔特星云也只是人类猜测的一个区域,由于这个区域能够很好的解释彗星的来源,所以科学家认为这区域一定存在,只是我们现在还没有发现它而已。目前人类对太阳系已经有了一定的认知,但是太阳系中还隐藏着很多我们不知道的奥秘,这些奥秘还需要人类进一步的研究和探索。
小编认为,只要人类能够坚持不懈的努力下去,人类飞出太阳系指日可待,从技术层面讲,目前人类发射的探测器已经能够跨越冥王星,向太阳系边缘飞行,像旅行者号和新视野号。不过,这和载人飞出太阳系有很大区别。载人飞行需要解决长时间的生命支持系统问题,包括提供足够的食物、水和氧气,还要考虑太空辐射对人体的伤害以及如何应对长时间的失重环境等。从距离和能源角度,太阳系的范围非常广阔。以太阳的引力范围来计算,奥尔特云被认为是太阳系的边界,它距离太阳约50000 - 100000天文单位(1天文单位是地球到太阳的平均距离),要跨越这么长的距离需要巨大的能源支持,目前的化学燃料很难满足需求,可能需要研发新的能源技术,如可控核聚变等。
未来随着人类科技的发展和进步,人类一定能够实现这些梦想,希望这一天能够早日到来,对此,大家有什么想说的吗?