正在緩慢消亡的柯伊伯帶裡面到底有什麼?

2020-12-05 天文在線

柯伊伯帶是太陽系在海王星軌道之外的寒冷區域。有時被稱為太陽系的第三地帶。天文學家認為這裡有很多寒冷結冰的天體,它們之中的很多直徑都超過了60英裡(100千米)。有些像冥王星這樣的,已經超過了600英裡(1000千米)。除了含有巖石和水冰,在柯伊伯帶的天體還含有許多冰凍複合物,比如氨氣和甲烷。

這一地帶的命名來源於天文學家傑拉德.柯伊伯。他於1951年發表了一篇關於冥王星以外的天體預測的科學論文。天文學家肯尼斯.艾吉沃斯在其1940年發表的論文中也提到了冥王星以外的天體。因此,有時這一地帶也被稱為艾吉沃斯-柯伊伯帶。

有些科學家偏向於稱它為外海王星區域並稱柯伊伯帶的天體(簡稱KBOs)為跨海王星天體(簡稱為INOs)。

不管如何稱謂,這一區域佔據了太陽系的很大一部分空間。它的內在世界可以提供給我們很多關於太陽系早期的情形。

這兩張美國宇航局提供的由哈勃望遠鏡拍攝的多次曝光的照片展示了以射手座為背景的柯伊伯帶天體。這兩個天體離地球的距離約為40億英裡。

大小及距離

柯伊伯帶是太陽系最大的結構體系之一。其他的是奧爾特雲,太陽風層和木星磁場。它整個的形狀類似一個膨化盤或者說是甜甜圈。它的內邊界始於海王星軌道,離太陽大概30個日地距離。1AU,天文單位,日地距離」與柯伊伯帶主要部分的外邊界重疊的是第二區域分散盤。這一區域長達1000個日地距離,裡面一些天體的軌道甚至比這個更遠。

柯伊伯帶內部主要區域邊界結束於距離太陽50個日地距離處」

到目前為止,超過2000個跨海王星天體被觀測者發現並登記整理。但科學家認為這隻代表了一小部分。事實上天文學家估計這一帶會有成千上萬顆直徑超過60英裡(100千米)的天體。然而,柯伊伯帶所有天體的質量加起來被認為不會超過地球質量的十分之一。

形成/起源

天文學家認為柯伊伯帶的冰封天體是太陽系形成階段遺留下的剩餘部分。與小行星帶和木星的關係類似,如果沒有海王星的存在,這一區域的天體原本也是要形成一個行星的。因為海王星的重力扭曲了這一區域的空間,所以那些冰封天體無法合併成一個大型的行星。

柯伊伯帶現有物質可能只是形成初期的一小部分。根據一個廣為認可的理論,四大行星(木星,土星,天王星和海王星)變化的軌道引發了大多數原始物質的逃離,這些物質的質量預計有地球質量的7到10倍。

基本思路是在太陽系形成的早期,天王星和海王星受木星土星的軌道變化影響被驅使到離太陽較遠的運行軌道。正因為它們漂移到外圍,它們經過了那些較為密集的在大型行星形成後遺留下來的小型冰封天體區。海王星的軌道最遠,它的重力扭曲了無數冰封天體飛向其他行星的路線。木星首當其衝反彈出大多數冰封天體。這些天體或者是進入極其遠的軌道(形成了奧爾特雲)或者是被全部驅離出太陽系。由於海王星使一些冰封天體趨近太陽,致使其自身的軌道再次向外漂離。與此同時,其自身重力使得剩餘的冰封天體聚集在我們稱之為柯伊伯帶的區域。

如今,柯伊伯帶正在緩慢地侵蝕自身。那裡的天體不經意的碰撞引起一些小型的天體被四分五裂。有時一些彗星和塵埃會被太陽風吹出太陽系。

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