在繁復(fù)的宇宙太空，有一處看起來(lái)因相當(dāng)規(guī)則而顯出的美麗，讓人驚嘆天公造物的精致，那就是太陽(yáng)和它八個(gè)個(gè)性各異的行星組成的家園，它的里層裝點(diǎn)著小行星帶的絲邊，在外層飄揚(yáng)著柯伊伯帶水晶般的蕾絲，還有更遠(yuǎn)的外層，那是一片廣袤的原野，好像已經(jīng)感受不到太陽(yáng)那萬(wàn)能的引力了，只是云霧一樣若即若離，那是太陽(yáng)系真正的邊疆：奧爾特云。

今天帶大家走進(jìn)太陽(yáng)系的內(nèi)邊疆：小行星帶及外邊疆：柯伊伯帶和奧爾特云。

一：小行星帶

小行星帶為什么稱之為太陽(yáng)系的內(nèi)邊疆呢？因?yàn)樗拇嬖诟艚^了兩個(gè)天體類型：類地行星和氣態(tài)巨行星。小行星帶以內(nèi)是水星、金星、火星、地球類地行星；小行星帶以外是木星、土星、天王星、海王星等氣態(tài)巨行星。那么為什么火星與木星之間會(huì)存在一個(gè)這么詭異的小行星帶呢？

小行星帶由原始太陽(yáng)星云中的一群星子（比行星微小的行星前身）形成。但是，因?yàn)槟拘堑闹亓τ绊?，阻礙了這些星子形成行星，造成許多星子相互碰撞，并形成許多殘骸和碎片。小行星帶內(nèi)最大的三顆小行星分別是智神星、婚神星和灶神星，平均直徑都超過(guò)400 公里；在主帶中僅有一顆矮行星—谷神星，直徑約為950公里；其余的小行星都較小，有些甚至只有塵埃大小。小行星帶的物質(zhì)非常稀薄，已經(jīng)有好幾艘太空船安全通過(guò)而未曾發(fā)生意外。

1：發(fā)現(xiàn)歷史

1766年德國(guó)天文學(xué)家提丟斯偶然發(fā)現(xiàn)一個(gè)數(shù)列：(n+4)/10，將n=0,3,6,12,……代入，可相當(dāng)準(zhǔn)確地給出各顆大行星與太陽(yáng)的實(shí)際距離。這件事起初未引起人們的注意，后來(lái)柏林天文臺(tái)的臺(tái)長(zhǎng)波德得知后將它發(fā)表，乃為天文界所知。在1781年發(fā)現(xiàn)天王星之后，進(jìn)一步證實(shí)公式有效，波德于是提出在火星和木星軌道之間也許還有一顆行星。

1801年，西西里和皮亞齊在例行的天文觀測(cè)中偶然發(fā)2.77 AU處有個(gè)小天體，即把它命名為谷神星。

1802年，天文學(xué)家?jiàn)W伯斯在同一區(qū)域內(nèi)又發(fā)現(xiàn)另一小行星，隨后命名為智神星。

到了1807年，在相同的區(qū)域內(nèi)又增加了第三顆婚神星和第四顆灶神星。由于這些天體的外觀類似恒星，威廉·赫歇爾就采用希臘文中的語(yǔ)根aster- （似星的）命名為asteroid，中文則譯為小行星。

一直到1845年才發(fā)現(xiàn)第五顆小行星義神星。緊接著，新小行星發(fā)現(xiàn)的速度急速增加，到了1868年中發(fā)現(xiàn)的小行星已經(jīng)有100顆，而在1891年馬克斯·沃夫引進(jìn)了天文攝影，更加速了小行星的發(fā)現(xiàn)。

1923年，小行星的數(shù)量是1,000顆，1951年到達(dá)10,000顆，1982年更高達(dá)100,000顆?，F(xiàn)代的小行星巡天系統(tǒng)使用自動(dòng)化設(shè)備使小行星的數(shù)量持續(xù)增加。

2：形成原因

關(guān)于形成的原因，比較普遍的觀點(diǎn)是在太陽(yáng)系形成初期，由于某種原因，在火星與木星之間的這個(gè)空擋地帶未能積聚形成一顆大行星，結(jié)果留下了大批的小行星。

在太陽(yáng)系最初幾百萬(wàn)年的歷史中，因吸積過(guò)程的碰撞變得黏稠，造成小顆粒逐漸聚集形成更大的叢集，并且使顆粒的大小穩(wěn)定的持續(xù)增加。一旦聚集到足夠的質(zhì)量，所謂的微星便能經(jīng)由重力吸引鄰近的物質(zhì)。這些星子就能穩(wěn)定的累積質(zhì)量成為巖石的行星或巨大的氣體行星。在平均速度太高的區(qū)域，碰撞會(huì)使星子碎裂而抑制質(zhì)量的累積，阻止了行星大小的天體生成。

小行星帶所擁有的質(zhì)量應(yīng)該僅是原始小行星帶的一小部分，以電腦模擬的結(jié)果顯示，小行星帶原來(lái)的質(zhì)量應(yīng)該與地球相當(dāng)。主要是由于重力的擾動(dòng)，在百萬(wàn)年的形成周期過(guò)程中，大部分的物質(zhì)都被拋出去，殘留下來(lái)的質(zhì)量大概只有原來(lái)的千分之一。

還有一種理論是爆炸說(shuō)，是太陽(yáng)系第十大行星億萬(wàn)年前的大爆炸分解成了千萬(wàn)顆小行星。這種理論一下子就解決了兩個(gè)難題：小行星帶的產(chǎn)生和為什么沒(méi)有第十行星。但這種設(shè)想最大的缺陷是行星爆炸的原因說(shuō)不清楚。也有人認(rèn)為，木星與火星之間的軌道上本來(lái)就存在著5-10顆同谷神星大小相似的體積相對(duì)較大的小行星。這些行星通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的相互碰撞逐漸解體，越來(lái)越小，越分越多，形成了大量的碎片，也就是我們觀測(cè)到的小行星帶。這些解釋各有道理，但都不能自圓其說(shuō)，因而都未形成定論。

或許如果沒(méi)有這么多意外的話，數(shù)億年前，這里可能存在第二個(gè)地球呢？

二：柯伊伯帶與奧爾特云

1：柯伊伯帶

在距離太陽(yáng)40～50個(gè)天文單位的位置，低傾角的軌道上，過(guò)去一直被認(rèn)為是一片空虛，太陽(yáng)系的盡頭所在。但事實(shí)上這里滿布著大大小小的冰封物體，熱鬧無(wú)比，就是柯伊伯帶?？乱敛畮翘?yáng)系在海王星軌道外黃道面附近、天體密集的中空?qǐng)A盤狀區(qū)域。柯伊伯帶的假說(shuō)最初是由愛(ài)爾蘭裔天文學(xué)家艾吉沃斯提出，杰拉德·柯伊伯完善了該觀點(diǎn)。

柯伊伯帶有時(shí)被誤認(rèn)為是太陽(yáng)系的邊界，但太陽(yáng)系還包括向外延伸兩光年之遠(yuǎn)的奧爾特星云。早在上世紀(jì)50年代，柯伊伯和埃吉沃斯就預(yù)言：在海王星軌道以外的太陽(yáng)系邊緣地帶，充滿了微小冰封的物體，它們是原始太陽(yáng)星云的殘留物，也是短周期彗星的來(lái)源地。

1992年，人們找到了第一個(gè)柯伊伯帶天體；如今已有約1000個(gè)柯伊伯帶天體被發(fā)現(xiàn)，直徑從數(shù)千米到上千公里不等?？乱敛畮系倪@些物體是怎么成形的呢？如果按照行星形成的吸積理論來(lái)解釋，那就是他們?cè)诶@日運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中發(fā)生碰撞，互相吸引，最后粘附成一個(gè)個(gè)大小不一的天體，形成的樣子。

近代的計(jì)算機(jī)模擬顯示柯伊伯帶受到木星和海王星極大的影響，同時(shí)也認(rèn)為即使是天王星或海王星都不是在土星之外的原處形成的，因?yàn)橹挥猩僭S的物質(zhì)存在于這些地區(qū)，因此如此大的天體不太可能在該處形成。換言之，這些行星應(yīng)該是在離木星較近的地區(qū)形成的，但在太陽(yáng)系早期演化的期間被拋到了外面。

20 年前，科學(xué)家就已經(jīng)知道行星的軌道會(huì)飄移，特別是天王星與海王星，更是從成形之后就已經(jīng)逐漸向外移動(dòng)。天文學(xué)家認(rèn)為，太陽(yáng)系原始星云有一個(gè)過(guò)去并不曉得的邊界，大概就是現(xiàn)在海王星的位置。在這個(gè)范圍內(nèi)，各個(gè)行星、衛(wèi)星、小行星、彗星以及在柯伊伯帶上的天體都有足夠的質(zhì)量得以碰撞吸積成形，而在這個(gè)范圍以外，就是空無(wú)一物的太空。當(dāng)這些大天體成形并逐漸向外移動(dòng)的時(shí)候，柯伊伯帶上的天體也被帶著往外遷移，然后當(dāng)海王星碰到太陽(yáng)系原始星云的邊界后，它不得不停下來(lái)，因此才會(huì)停留在的軌道上。至于這些柯伊伯帶上的天體，就在海王星遷移的最后一個(gè)階段，逐漸被甩出去而形成。

2：奧爾特云

彗星從哪里來(lái)，這是一個(gè)引人入勝的問(wèn)題，也是一個(gè)令人困惑的問(wèn)題。天文學(xué)家在研究彗星來(lái)源時(shí)，往往要對(duì)彗星軌道進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，看看它們?cè)谑艽笮行且z動(dòng)前的軌道是什么樣子，從中來(lái)尋找規(guī)律。1950年荷蘭天文學(xué)家?jiàn)W爾特對(duì)41顆長(zhǎng)周期彗星的原始軌道進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后認(rèn)為，在冥王星軌道外面存在著一個(gè)碩大無(wú)比的“冰庫(kù)”，或者說(shuō)是一個(gè)巨大的“云團(tuán)”。這個(gè)云團(tuán)一直延伸到離太陽(yáng)約22億千米遠(yuǎn)的地方。太陽(yáng)系里所有的彗星都來(lái)自這個(gè)云團(tuán)，因而人們把它稱為彗星云或奧爾特云。

奧爾特認(rèn)為：長(zhǎng)周期彗星橢圓軌道的遠(yuǎn)日點(diǎn)很多都是在3萬(wàn)－10萬(wàn)天文單位之間，由此得出結(jié)論：在離太陽(yáng)約15萬(wàn)天文單位的太陽(yáng)系邊緣地區(qū)，存在著一個(gè)被稱為“原云”的物質(zhì)集團(tuán)，它像一個(gè)巨大的包層那樣、 彗星就是由其中的物質(zhì)形成的。原云往往被稱為“彗星云”，又因?yàn)檫@個(gè)假說(shuō)最早在20世紀(jì)50年代由荷蘭天文學(xué)家?jiàn)W爾特提出來(lái)的，又被稱為“奧爾特云”。奧爾特云就像是彗星的主要“故鄉(xiāng)”。

據(jù)奧爾特估計(jì)，彗星云這個(gè)包層中可能存在多達(dá)1000億顆彗星。這真是一個(gè)龐大無(wú)比的彗星“倉(cāng)庫(kù)”??！其中的每一顆彗星繞太陽(yáng)一周都得上百萬(wàn)年。它們主要是在附近恒星引力一些彗星受到木星等大行星引力的影響而變?yōu)橹芷阱缧?。另外的一些彗星可能被拋出太?yáng)系外。

目前尚未有人類制造的空間探測(cè)器抵達(dá)奧爾特云。在正在離開(kāi)太陽(yáng)系的探測(cè)器中，就算是行進(jìn)速度最快、距離最遠(yuǎn)的旅行者1號(hào)，也要在300年后才會(huì)到達(dá)奧爾特云，要穿越它更需要3萬(wàn)年的時(shí)間。另外，旅行者1號(hào)所攜帶的放射性同位素?zé)犭姍C(jī)在2025年前后就無(wú)法再為同行的科學(xué)儀器提供足夠的電力，所以不能用來(lái)對(duì)奧爾特云做任何實(shí)質(zhì)性的探索。其余四個(gè)正在離開(kāi)太陽(yáng)系的探測(cè)器（旅行者2號(hào)、先驅(qū)者10號(hào)、先驅(qū)者11號(hào)及新視野號(hào)）到達(dá)奧爾特云的時(shí)候也將無(wú)法作業(yè)。

有可能我們的太陽(yáng)系是一個(gè)類似于“雞蛋”的結(jié)構(gòu)，我們目光所及之處只是“蛋黃”的一部分，柯伊伯帶到奧爾特云是“蛋清”的一部分，那么我們何時(shí)才能打破那個(gè)蛋殼呢？