什么是柯伊伯带？

1930年冥王星被发现后，天文学家开始推测，这颗行星只是海王星外围绕太阳运行的众多行星中的一个而已。数十年过去，众多学者对这一观点进行过研究和修正，而荷兰天文学家赫拉德·柯伊伯的名字与海王星外的这片区域联系最为紧密，现在我们仍把这片区域叫作“柯伊伯带”。

那么柯伊伯带有什么特别之处呢？

柯伊伯带位于海王星轨道之外，到太阳的距离大约是地球到太阳的55倍。天文学家预测柯伊伯带中直径超过100千米的天体可能多达10万个，直径从几千米到2000多千米不等。柯伊伯带中最著名的天体有冥王星、妊神星和鸟神星。此外，天文学家认为海王星的卫星海卫一是一个被俘获的柯伊伯带天体。然而，它们的总质量还不到地球的1/10。天文学家还提出，这些天体就像行星一样，是由星子组成的，但是因为离太阳很远的地方的星子数量太少，所以它们的个头就比行星小得多。

柯伊伯带是太阳系的边缘吗？并不是。根据目前的发现，太阳系最远处的奥尔特云，距离太阳有5万至10万天文单位，最远处超过了1光年。奥尔特云中存在很多彗星。可以说，这些物质是50亿年前太阳和行星形成之后残留下来的。科学家认为，由于太阳系内行星间的引力作用，把许多柯伊伯带天体弹射到太阳系引力范围的最远端，形成了遥远的奥尔特云。

柯伊伯带和分布在火星与木星之间的小行星带有些类似，都是太阳系小天体的聚合地带，而且这些小天体都是太阳系形成初期的残余物质。区别只是小行星带的天体主要是由岩石和金属构成的，而柯伊伯带的天体主要是冻结的低沸点混合物，主要成分是水、氨和甲烷。太阳系的大多数彗星都来源于这里。

2008年起，由夏威夷大学天文学研究所主导的“泛星计划”（全景巡天望远镜和快速反应系统）开始对天空进行快速的定期扫描，搜寻各种天体，包括可能会威胁地球的小行星。该计划的副产品是绘制了一幅天空中暗弱天体的详尽星图，包括柯伊伯带天体。“泛星计划”天文台台长肯·钱伯斯博士称，“‘泛星计划’新发现了很多从太阳系内的近地天体和柯伊伯带天体到恒星之间的孤独行星；它还标示出了银河系灰尘的三维形式，发现了新的恒星流、早期宇宙正在爆发的恒星以及遥远的类星体。”

那么科学家们为什么要研究柯伊伯带呢？因为科学家认为，柯伊伯带留住了太阳系曾经的样子。柯伊伯带天体被认为是太阳系形成时遗留下的残余物，有助于科学家了解行星形成之初的情况。科学家预测，柯伊伯带应该存在半径为1千米到几千米的天体，这些天体是行星形成过程中重要的一环。2019年，日本天文学家首次在柯伊伯带发现了一颗半径为1.3千米的天体，填补了行星形成过程中“缺失的一环”。研究结果表明，千米尺寸的柯伊伯带天体比以前想象的要多得多。这一发现也为一个模型提供了佐证，即星子首先缓慢地变大成千米大小的物体，然后暴长并聚合成行星。

本文由中国人民大学附属中学第二分校一级教师王和意进行科学性把关。