人类如何探索神秘的柯伊伯带？( 二 ) _小知识

每一次这样的观测都为理解柯伊伯带的起源和演化，打开了一扇窄窄的窗户。把这些观测结果综合到一起，就像盲人摸象的寓言那样，人们开始拼凑关于柯伊伯带的结构、组成和演化的更全面的图像。现在，两艘航天器即将首次对两个非常不同的柯伊伯带天体进行近距离观测，这样一来，这幅图像将会变得前所未有的清晰。

发现柯伊伯带
1930年，一位名叫克莱德·汤博（Clyde Tombaugh）的年轻天文学家，在海王星之外发现了一个新星体。当时，天文学界包括他自己都坚信，他发现了“X行星”（Planet X）——传言已久的太阳系第九颗行星。在一名11岁英国女学生维尼夏· 伯尼（Venetia Burney）的建议下，这颗行星被命名为“冥王星” 。起初，研究人员计算得出，这颗新行星的质量会接近地球。但到了20世纪70年代，人们认识到冥王星比月球还要小、还要轻。汤博发现的其实是柯伊伯带上最明亮的成员。
然而，在上世纪80年代之前，没有人会想到柯伊伯带这个东西的存在，甚至包括杰勒德·柯伊伯（Gerard Kuiper）本人，柯伊伯带就是以这位荷兰裔美国科学家命名的。在上世纪50年代，柯伊伯提出，紧靠海王星外的区域可能曾经充斥着冰冻天体。不过他又认为，“大质量行星”冥王星的引力场会将这些冰冻天体散射到深空去，因此太阳系的这片区域目前应该是空空荡荡的一片。 “事实和预言恰恰相反，”加利福尼亚大学洛杉矶分校的天文学家戴维·C·朱维特（David C. Jewitt）说道，他是外层太阳系观测的先驱。
几乎在同一时间，柯伊伯的同胞简·奥尔特（Jan Oort）猜测，那些被散射的天体，应该形成了原彗星（proto-comet），这些彗星组成了球形云，其运行轨道距离太阳大约有1光年。他还指出，如果这些原彗星偶然闯入了内太阳系，它就会变成一颗活跃的彗星。该机制巧妙地解释了，为什么会存在长周期彗星。那些长周期彗星的轨道周期长达200多年，它们会从各个方向掉入内太阳系。
不过，这套理论无法解释那些短周期彗星。短周期彗星大多是沿着大行星公转轨道平面飞来。对此，奥尔特给出的解释是，有些长周期彗星与巨行星交会时变成了短周期彗星。没有人能给出更好的解释。［或者说，几乎没有人给出更好的解释。一个特殊情况是，早在上世纪40年代，爱尔兰天文学家肯尼思·埃奇沃思（Kenneth Edgeworth）就提出一种假说，短周期彗星诞生于一个小星体聚集的、更近的地方。不过他只是顺带提及这个假说，而且没有详细描述。 “如果你认为这只能算是一个预言，那好吧，我确实没法反驳，”迈克尔·E·布朗（Michael E. Brown）这样评价道。布朗是加州理工学院的天文学家，他在2005年发现了柯伊伯带天体阋神星（Eris），其大小和冥王星相当，这一发现导致冥王星在第二年被降格为“矮行星” 。显然，布朗不认为埃奇沃思顺便提及的假说只能算一个预言，但总之，当时并没有人重视埃奇沃思的这个想法。
目前很多行星科学家都认可的，关于柯伊伯带的第一个正式预言来自乌拉圭天文学家胡里奥·费尔南德斯（Julio Fernandez）。他在1980年的一篇题为《论海王星外彗星带之存在》（On the Existence of a Comet Belt beyond Neptune）的论文中，提出了和埃奇沃思相同的看法，不过他的论证要严谨、详细得多。 1988年，当时就职于加拿大多伦多大学的斯科特·特里梅因（Scott Tremaine）和同事马丁·邓肯（Martin Duncan）、汤姆·奎恩（Tom Quinn）一道证明了，费尔南德斯预言的星体群其实可以解释短周期彗星的轨道和出现频率。他们首次使用了“柯伊伯带”一词，不过，现在就职于普林斯顿高等研究院的特里梅因说，“这个词可能不正确，我们应该以‘费尔南德斯’来命名它。 ”

人类如何探索神秘的柯伊伯带？( 二 )

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