對(duì)我們來說，宇宙之中還有很多奧秘等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)和解答。然而浩瀚的宇宙何其寬廣，只靠天文望遠(yuǎn)鏡觀察天體并不能發(fā)掘出更多的細(xì)節(jié)，我們想要發(fā)射探測(cè)器，更近距離地觀察這個(gè)宇宙。

Tips：宇宙Universe，在物理意義上被定義為所有的空間和時(shí)間（統(tǒng)稱為時(shí)空）及其內(nèi)涵，包括各種形式的所有能量，比如電磁輻射、普通物質(zhì)、暗物質(zhì)、暗能量等。

1977年，承載著人類夢(mèng)想的旅行者一號(hào)探測(cè)器發(fā)射成功，它上面攜帶的攝像裝置為我們捕捉到了不少宇宙中的驚魂一瞥。比如說第一張地球和月球的合影，還有木星上巨大的峽谷，還有在距離四十億千米時(shí)拍到的地球照片。但可惜的是，隨著旅行者號(hào)上電池的消耗，如今的它已經(jīng)關(guān)閉了大多數(shù)功能，所以我們?cè)僖矝]法用它看到太陽系邊緣的神奇景象。

Tips：旅行者1號(hào)Voyager 1，是由美國(guó)宇航局研制的一艘無人外太陽系空間探測(cè)器。于1977年9月5日發(fā)射，截止到2020年6月仍然正常運(yùn)作。它曾到訪過木星及土星，是提供了其衛(wèi)星高解像清晰照片的第一艘航天器。

這個(gè)遺憾一直到2019年1月1日，才終于等來了轉(zhuǎn)機(jī)。美國(guó)發(fā)射的新視野號(hào)探測(cè)器也終于抵達(dá)了太陽系邊緣的柯伊伯帶，并且拍攝到了一顆神奇的小行星。這個(gè)長(zhǎng)得像葫蘆一樣的小天體，也是我們目前近距離觀察到的最遙遠(yuǎn)的天體。外太陽系里有什么？又能給我們探索生命的起源帶來什么啟示呢？

什么是柯伊伯帶？

在20世紀(jì)之前，因?yàn)橛^測(cè)技術(shù)有限，我們一直以為海王星就是太陽系的邊緣。在天文學(xué)中，我們習(xí)慣把太陽到地球之間的平均距離，1.5億公里當(dāng)做是一個(gè)天文單位，照這樣來算，海王星距離太陽有30多個(gè)天文單位。

Tips：海王星Neptune，天文符號(hào):?，是太陽系八大行星之一,也是太陽系中第四大天體，而且是已知太陽系中離太陽最遠(yuǎn)的大行星。

不過，通過推算海王星的軌道，有學(xué)者認(rèn)為在海王星的外面還有大質(zhì)量的天體，它的重力作用導(dǎo)致海王星的軌道更加向外。到了1930年，天文學(xué)湯博根據(jù)預(yù)測(cè)，用天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了冥王星的存在。這一發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)引發(fā)轟動(dòng)，冥王星順理成章得成為了太陽系中的第九大行星。但是，興奮勁還沒有過去多久，人們就發(fā)現(xiàn)，冥王星的個(gè)頭太小，重量只有月球的六分之一，它并不是行星，而是小行星中個(gè)頭比較的一個(gè)。

Tips：冥王星Pluto，天文符號(hào)為?，是柯伊伯帶中的矮行星。冥王星是被發(fā)現(xiàn)的第一顆柯伊伯帶天體，第一顆類冥天體，是太陽系內(nèi)已知體積最大、質(zhì)量第二大的矮行星。

很快，天文學(xué)家就開始懷疑海王星外是不是真的空無一物了。按照星系的形成理論，太陽系最初由一個(gè)巨大的吸積盤構(gòu)成。當(dāng)中心的物質(zhì)聚攏形成太陽之后，引發(fā)的強(qiáng)烈太陽風(fēng)將其他物質(zhì)推了出去，于是，靠近太陽的金星、水星、地球以及火星都是密度比較大的固態(tài)行星。而土星、木星、天王星和海王星則是密度比較小的氣態(tài)行星。而介于火星和土星之間的，則是一條由無數(shù)小行星組成的小行星帶。

這些小行星和我們平時(shí)看到的星球完全不同，形狀千奇百怪，被認(rèn)為是太陽系形成之后留下的“殘?jiān)?。但有個(gè)問題是，如果這些小行星帶是殘余的話，為什么在它之外又會(huì)有四個(gè)巨型氣態(tài)行星存在呢？尤其是距離最遠(yuǎn)的海王星，既然在距離太陽30個(gè)天文單位的地方，還有大量物質(zhì)可以形成一顆行星，它的外圍怎么可能空無一物呢？

Tips：由于小行星帶是小行星最密集的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域因此也被稱為主帶。小行星帶距離太陽約2.17-3.64天文單位的空間區(qū)域內(nèi)，聚集了大約50萬顆小行星。

憑著這個(gè)疑問，以及陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的更多小天體，美國(guó)天文學(xué)家弗雷德里克·倫納德提出，在海王星的外面，應(yīng)該還有一個(gè)天體群存在。到了1951年，荷蘭裔天文學(xué)家杰拉德·柯伊伯在此基礎(chǔ)上提出了更完整的理論。他認(rèn)為在海王星之外，存在著一個(gè)類似于小行星帶的狹長(zhǎng)圓盤，這其中包含著各種各樣的小天體。

他的理論在1992年得到了證實(shí)，天文學(xué)家大衛(wèi)·朱維特和他的學(xué)生劉麗在海王星外又發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)小天體，這是繼冥王星和它的衛(wèi)星卡戎之后發(fā)現(xiàn)的外太陽系小天體。于是，天文學(xué)上便把這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的小行星帶命名為柯伊伯帶。

Tips：杰拉德·柯伊伯（1905.12.7―1973.12.24），荷蘭裔美國(guó)天文學(xué)家，提出在太陽系邊緣存在一個(gè)由冰物質(zhì)運(yùn)行的帶狀區(qū)域，為了紀(jì)念柯伊伯的發(fā)現(xiàn)，這個(gè)區(qū)域被命名為“柯伊伯帶”。

如今，我們對(duì)柯伊伯帶已經(jīng)有了更深的認(rèn)識(shí)。它是位于海王星軌道外的圓盤狀區(qū)域，里面的小天體非常密集，而且比內(nèi)太陽系的小行星帶要大得多。它大概有25個(gè)天文單位那么寬，是小行星帶的20倍，而其中小行星的重量，比小行星帶重20到200倍。

柯伊伯帶中有些什么？

在柯伊伯帶中，大多數(shù)的天體都是由甲烷、氨和水構(gòu)成的冰質(zhì)天體。其中絕大多數(shù)的個(gè)頭都非常小，絕大多數(shù)都不會(huì)超過100公里，比如說彗星就是小天體中個(gè)頭比較大的一類。而能被歸入小行星行列的，大概有300多顆。

至于個(gè)頭再大一些，能靠自己的引力變成近似球體的矮行星，就寥寥無幾了。比如說在內(nèi)太陽系的小行星帶中，只發(fā)現(xiàn)了一顆矮行星，被稱為谷神星，平均直徑為952公里。而在柯伊伯帶中，屬于矮行星范疇的就比較多了。

Tips：在太陽系中最早發(fā)現(xiàn)的四大小行星（谷神星Ceres、智神星Pallas、婚神星Juno和灶神星Vesta）中，谷神星是最大的一顆，通常被稱作『偉大的母親』。

比如第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的冥王星，它是柯伊伯帶天體中體積最大，質(zhì)量第二大的矮行星。而之前被當(dāng)做冥王星衛(wèi)星的卡戎，現(xiàn)在也被當(dāng)做矮行星之一，因?yàn)榕c其說卡戎在圍繞冥王星公轉(zhuǎn)，不如說冥王星和卡戎之間因?yàn)橘|(zhì)量差別不大，所以形成了一個(gè)雙星系統(tǒng)。

此外還有妊神星，它的質(zhì)量只有冥王星的三分之一，它的樣子顯得有些奇怪，像是一個(gè)被拉長(zhǎng)了的橢球。其長(zhǎng)半軸大約是短半軸的2倍。之所以如此奇怪，天文學(xué)家推測(cè)它應(yīng)該是由兩個(gè)小天體碰撞之后融合而成的。當(dāng)初的碰撞不僅形成了妊神星，其他破碎的殘骸還變成了它的兩個(gè)衛(wèi)星。其實(shí)，地球和月球，也是在于此類似的碰撞中形成的，所以月球的巖石才會(huì)和地球巖石成分如此接近。

Tips：矮行星dwarf planet，或稱“侏儒行星”，體積介于行星和小行星之間，圍繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)，質(zhì)量足以克服固體引力以達(dá)到流體靜力平衡（近于圓球）形狀。

最后是鳥神星，它的直徑大約是冥王星的四分之三，而且亮度要比冥王星高得多，但有趣的是它卻是柯伊伯帶中最晚發(fā)現(xiàn)的矮行星。這是因?yàn)樗墓D(zhuǎn)軌道和黃道面之間的夾角太大了。太陽系中大多數(shù)天體都處在黃道面之上，只有少數(shù)天體偏離黃道面運(yùn)行，比如冥王星和鳥神星，就像是圓盤里面突出來的異類。

Tips：黃道面ecliptic plane，是指地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面，與地球赤道面交角為23°26'。由于月球和其它行星等天體的引力影響地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，黃道面在空間的位置總在不規(guī)則地連續(xù)變化。

如果它們的公轉(zhuǎn)角度更大的話，都應(yīng)該被歸入離散盤的范疇。比如說鬩神星和共工星，它們是處于柯伊伯帶邊緣，離散盤中的矮行星。因?yàn)樗鼈兊能壍婪浅；靵y，每轉(zhuǎn)一圈都會(huì)發(fā)生改變，所以誰也無法預(yù)測(cè)它們以后將去向何方，或許在以后可能會(huì)直接飛離太陽系。

柯伊伯帶的“領(lǐng)航員”　　

盡管我們已經(jīng)知道了柯伊伯帶的大體情況，但是誰不想更近距離得看看這些遙遠(yuǎn)的天體呢？于是，帶著這個(gè)心愿，新視野號(hào)探測(cè)器在2006年踏上了漫漫旅程。它的任務(wù)除了順道看看木星之外，主要是為了探索冥王星以及柯伊伯帶天體。這次和冥王星的碰面意義重大，探測(cè)器上甚至攜帶了冥王星發(fā)現(xiàn)者湯博的一部分骨灰。

Tips：2019年2月23日，美國(guó)航天局公布了“新視野”號(hào)探測(cè)器發(fā)回的一組圖片，揭開了人類迄今探測(cè)的最遙遠(yuǎn)太陽系天體——“天涯海角”的地貌特征。

2006年1月19日，新視野號(hào)探測(cè)器在美國(guó)肯尼迪航天中心發(fā)射升空，它是目前為止發(fā)射速度最快的太空探測(cè)器，在擺脫了地球引力束縛之后，新視野號(hào)掠過火星，穿越小行星帶，憑借木星的重力加速向著更遠(yuǎn)的柯伊伯帶進(jìn)發(fā)。也是繼先驅(qū)者十號(hào)、先驅(qū)者十一號(hào)，旅行者一號(hào)和二號(hào)后，第五個(gè)到達(dá)海王星軌道外的探測(cè)器。

2015年7月14日，新視野號(hào)終于飛躍冥王星，向更深處進(jìn)發(fā)。新視野號(hào)離冥王星最近時(shí)只有1.25萬公里，它拍攝了大量冥王星的高清照片。人們第一次看清了這顆遙遠(yuǎn)的天體，和它的衛(wèi)星卡戎。

Tips：卡戎一般指冥衛(wèi)一。冥衛(wèi)一是矮行星冥王星中五顆已知天然衛(wèi)星中最大的一顆。它的平均半徑為606千米。

在冥王星的表面，到處都是冰山和冰平原，上方還有稀薄的大氣層。卡戎星上也有不少撞擊留下的坑洼和裂紋。在以前的認(rèn)識(shí)里，冥王星這類矮行星應(yīng)該就是一個(gè)大冰球，除了有破裂的溝壑之外，應(yīng)該是非常平坦的表面。但這次新視野號(hào)拍攝的特寫照片顯示，冥王星上依舊有造山運(yùn)動(dòng)，有復(fù)雜的地文地貌。

太陽系的天涯海角

在飛躍冥王星之后，新視野號(hào)探測(cè)器繼續(xù)向太陽系邊緣飛去，它花了兩年的時(shí)間對(duì)柯伊伯帶中的天體進(jìn)行成像觀測(cè)，一直到2017年2月，新視野號(hào)重新調(diào)整航向，朝著最后的目標(biāo)飛去。

Tips：“天涯海角星”是國(guó)家天文臺(tái)迄今為止不多的以地市級(jí)行政區(qū)劃命名的小行星，也是海南省唯一獲得小行星命名的景區(qū)。

新視野號(hào)最后的觀測(cè)目標(biāo)是一顆由中國(guó)人發(fā)現(xiàn)的小天體。1997年6月3日，天文學(xué)家朱進(jìn)在助手王嘉力、李向陽、馬春梅的協(xié)助下發(fā)現(xiàn)一顆小行星，臨時(shí)編號(hào)1997LK。它有著和其他小行星截然不同的外貌，雖然是遠(yuǎn)距離觀測(cè)，但天文學(xué)家已經(jīng)確認(rèn)，它是一顆長(zhǎng)得像雪人的古怪小行星。我國(guó)天文學(xué)家給它起了一個(gè)很形象的名字，“天涯海角”。

Tips：天涯海角星，是人類目前為止近距離觀察到的最遠(yuǎn)的小行星，這也是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)相接雙星。

星體上個(gè)頭大的那部分被叫做天涯，小的被叫做海角，距離地球大概有66億公里遠(yuǎn)。天文學(xué)家很想知道，這顆特殊的小行星為什么會(huì)是雪人狀的，有人推測(cè)天涯和海角原本應(yīng)該是兩顆小行星，之后撞在一起才變成了這幅模樣。但是，真實(shí)的情況究竟如何，只有近距離看一看才能知道。

2019年1月，新視野號(hào)終于到達(dá)了“天涯海角”附近，并向我們傳回了天涯海角的照片。這次近距離觀測(cè)為我們提供了天涯海角更多的細(xì)節(jié)。比如天涯海角之間明顯的頸部結(jié)構(gòu)，這說明這確實(shí)是一顆相撞后形成的小天體，不過天涯海角之間撞擊的速度非常小，速度可能不會(huì)超過3米每秒。

Tips：研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，天涯和海角原本應(yīng)該是兩顆曾經(jīng)相互環(huán)繞的雙星系統(tǒng)。但是隨著速度越來越慢，它們之間越靠越近，最終輕輕得碰在了一起。

在過去，天涯和海角要比現(xiàn)在還大一些，但經(jīng)過漫長(zhǎng)的時(shí)間后，星球表面的甲烷一氧化碳等物質(zhì)升華，天涯海角才慢慢變瘦，最終出現(xiàn)了明顯的脖子。這可能是所有柯伊伯帶天體都要經(jīng)歷的命運(yùn)，也許過上數(shù)十億年，這里大部分的小天體都會(huì)氣化消失。

除此之外，我們還在天涯海角上有了更多有趣的發(fā)現(xiàn)。這顆表面最高溫度在零下218攝氏度的寒冷星球通體發(fā)紅，這是含碳分子在紫外線的長(zhǎng)時(shí)間照射下才形成的顏色。而這意味著，天涯海角上有可能存在有機(jī)物。

Tips：有機(jī)物一般指有機(jī)化合物。狹義上的有機(jī)化合物主要是指由碳元素、氫元素組成，但一定是含碳的化合物。

要知道，有機(jī)物是生命活動(dòng)的關(guān)鍵，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也進(jìn)一步印證了地外起源說。也就是地球上的生命，最初是來自遙遠(yuǎn)太空中的小天體帶來的。當(dāng)然，這也只是生命起源的推測(cè)之一，大部分學(xué)者還是相信，地球上的生命是自己在原始海洋中出現(xiàn)的。至于究竟誰對(duì)誰錯(cuò)，就要看新視野號(hào)，或者以后的探測(cè)器能不能帶給我們更多的驚喜了。