2019年1月1日,一张从约64亿公里外传回地球的照片里,躺着一个“雪人”。它不是雪做的,而是由两块冰质天体缓慢贴在一起形成的——阿罗科斯(Arrokoth)。这张照片让柯伊伯带天体从望远镜里的光点,变成了可以看见轮廓的世界。
它们住在太阳系门口的“冻土外环”
柯伊伯带天体,简单说,是海王星轨道之外、太阳系边缘的一群冰质小天体。你可以把它想成揉面团时留在案板边缘的干面粉:太阳系形成时,内侧的物质被反复碰撞、黏合,成了行星;外沿这些“边角料”离得远、走得慢,没能凑成大家伙,反而把早期配方冻在了冰里。
柯伊伯带大致从距太阳约30个天文单位(1个天文单位约等于地球到太阳的距离,即1.5亿公里)延伸到约50个天文单位。冥王星就在约39个天文单位处。阳光到地球只要约8分钟,到那里却要走约4到7小时。
别把它和主小行星带混在一起。主小行星带在火星与木星之间,像城市内环的碎石带;柯伊伯带更像城市外环的冻土仓库,里面多是水冰、甲烷冰、氨冰和岩石的混合物。
冥王星不是被“开除”,而是换了座位
1930年发现冥王星时,它被当作行星;2006年国际天文学联合会重新定义行星,冥王星被归入矮行星(绕太阳运行、但没能清空自己轨道附近其他天体的球形天体)。这个决定常被说成“降级”,但从研究对象看,它只是从行星名单换到了柯伊伯带天体的名单里。新视野号2015年飞掠后,观测证实冥王星有稀薄大气、氮冰平原和冰火山地貌,它没有因此变得无趣。
雪人形状,说明它们曾慢悠悠地长大
阿罗科斯长约36公里,由两个近似球形的瓣状体连接而成。若是高速对撞,碎片多半会被打散;这种完整“雪人”更像两个天体在低速下轻轻贴上,然后冻在一起。观测结果支持“缓慢吸积”(物质一点点黏合变大):微小的冰尘先聚成团,再慢慢滚大。这是对太阳系早期低碰撞速度环境的推断,不是每个柯伊伯带天体都长这样。
冷冻档案里,藏着地球水的线索?
柯伊伯带天体保存着太阳系早期挥发性物质(容易变成气体的物质,如水冰、甲烷、氨)和有机分子。理论推测,早期地球的水和有机原料,可能有一部分由这类外太阳系小天体送来。但“送来多少、怎么送”仍无定论,不能把假说当成已经查实的账本。
第九行星:一张还没拍到的合影
一些天文学家根据海王星外若干小天体的轨道聚集,提出太阳系远处可能存在一颗尚未直接看到的“第九行星”。这是一个假说,目前尚无定论;它的大小、轨道甚至是否存在,都还需要观测检验。把柯伊伯带天体当成“路标”,正是寻找它的办法之一:如果真有大家伙,它会在这些小天体的轨道上留下可测量的扰动。
回到2019年那张“雪人”照片。它之所以动人,不只是形状可爱,而是它把太阳系的开头冻在了离我们约64亿公里的地方。下一次飞掠会拆开哪一层包装?也许答案仍藏在某个还没被命名、正在暗处慢慢旋转的柯伊伯带天体上。
- 延伸阅读:《太阳系度假指南》(科普读物,关于太阳系天体与探测任务)
- 延伸阅读:NASA New Horizons 任务官网(新视野号与柯伊伯带探测资料)
- 延伸阅读:纪录片《冥王星:回归之旅》(Pluto: Back from the Dead,记录新视野号飞掠)