太陽系的邊緣到底在哪兒？答案讓人挺沮喪的

我們對(duì)宇宙的認(rèn)知發(fā)生了爆炸性的增長(zhǎng)，我們?cè)阢y河系中發(fā)現(xiàn)了數(shù)十億顆恒星，在宇宙中發(fā)現(xiàn)了數(shù)十億個(gè)新的星系，我們也見識(shí)了黑洞噴射出宇宙噴流，看到了壯觀的超新星……

然而，天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，我們對(duì)自己的太陽系世界卻知之甚少。當(dāng)我們研究宇宙時(shí)，我們就身處于太陽系，所以這是我們最應(yīng)該了解的。

但事實(shí)證明，我們才剛剛開始了解我們的太陽系，而且更讓人驚訝的是，我們并不真正了解它的范圍，它到底有多大？

以前我們一直說，太陽系有九大行星，冥王星是最遠(yuǎn)的行星，那個(gè)就是太陽的最邊緣的地方，然而結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)完全都錯(cuò)了，如果你認(rèn)為太陽系邊緣就在那些海王星和冥王星所在的地方，就大錯(cuò)特錯(cuò)了！

冥王星所在區(qū)域，是一個(gè)非常廣袤的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域的外圍，如果你在那邊看太陽，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，太陽有可能會(huì)被誤認(rèn)為是另一顆恒星。

在太陽系的這個(gè)黑暗區(qū)域里，有巨大的東西潛伏著，它們的存在只能通過一些誤入太陽系內(nèi)部的星體，才能被證實(shí)。

這些星體就是彗星。現(xiàn)在科學(xué)家們認(rèn)為，這些彗星來自海王星軌道之外的一個(gè)神秘圓盤——柯伊伯帶。

科伊伯帶示意圖

這個(gè)區(qū)域的天體，很難被觀察到。試想一下，觀察的物體可能只有100多公里寬，但它們有幾十億英里遠(yuǎn)。也許有人會(huì)問，我們可以看到幾百或幾千光年遠(yuǎn)的恒星，為什么柯伊伯帶的彗星卻很難發(fā)現(xiàn)？

這是因?yàn)椋切┖阈嵌际前l(fā)光體，而我們要觀察的這個(gè)100多公里寬的彗星，它本身并不會(huì)發(fā)光，而且更加要命的是，它們還很黑。這就是為什么要找到這些東西是非常困難的原因了。

柯伊伯帶的物體大多是由冰制成的，但它們不會(huì)像冰山那樣閃閃發(fā)光，它們比瀝青和焦油都黑！

之所以它們會(huì)這么黑，是因?yàn)椋?strong>它們的表面被太陽“烤熟”了。

我們現(xiàn)在知道彗星有很多有機(jī)分子，也就是說有碳的分子，當(dāng)這些東西被紫外線和宇宙射線照射時(shí)，它們會(huì)燒焦變黑,所以就像你吃了一塊肉，放在烤肉架上太久后，肉就被燒焦了。

彗星也是這樣，彗星和其他柯伊伯帶天體，由于它們的黑色涂層，融入了黑暗的太空背景，所以我們很難看到它們。如果要觀察那么小的一個(gè)東西是非常困難的，甚至沒有人認(rèn)為能做得到。

1986年，來自夏威夷莫納凱亞天文臺(tái)的天文學(xué)家們證明他們都錯(cuò)了。他們?cè)诳乱敛畮Оl(fā)現(xiàn)了山一樣大小的黑色冰塊。

一夜之間科學(xué)家們將太陽系的直徑擴(kuò)大了一倍。柯伊伯帶距離太陽的距離，是地球軌道的50倍,就像一個(gè)巨大的戒指。

柯伊伯帶中的物質(zhì)實(shí)際上是行星的剩余組成部分，這些物質(zhì)本應(yīng)該形成更大的行星，比如地球或木星。

但這些物質(zhì)在成為行星的道路上掉隊(duì)了，它們就這樣被遺留了下來，變成一小塊一小塊的物質(zhì)。

【可憐的冥王星】

柯伊伯帶的發(fā)現(xiàn)立即使我們太陽系的規(guī)模發(fā)生了膨脹，但卻削弱了一個(gè)成員的地位,因?yàn)榭乱敛畮系囊恍┨祗w比我們最小的行星還要大，比如“鬩神星”。

冥王星行星的地位遭到了挑戰(zhàn)，而且柯伊伯帶被發(fā)現(xiàn)的天體越來越多，如果發(fā)現(xiàn)更大的天體，難道都叫太陽系的大行星？

一直有行星被發(fā)現(xiàn)，行星隊(duì)伍難道一直增加，這顯然是不行的。

因此在2006年，行星被重新定義，就這樣冥王星降級(jí)了，成為了矮行星。

現(xiàn)在行星的定義是:環(huán)繞太陽（恒星）運(yùn)行的天體，它們有足夠大的質(zhì)量使自身因?yàn)橐Χ蔀閳A球體，并且能清除鄰近的小天體。

未能清除軌道內(nèi)小天體的則被納入一個(gè)新創(chuàng)的分類，稱做矮行星。事實(shí)上，我們已經(jīng)在柯伊伯帶發(fā)現(xiàn)了好幾顆矮行星了。關(guān)于矮行星，筆者會(huì)專門對(duì)其進(jìn)行講述。

有趣的是，因?yàn)橼ね跣墙导?jí)為矮行星，當(dāng)時(shí)有些人進(jìn)行游行抗議，說不能歧視“冥王星”。

美國(guó)時(shí)間9月1日，新墨西哥州大學(xué)的“為冥王星抗議”的游行隊(duì)伍，最前排是冥王星發(fā)現(xiàn)者的兒子及其兒媳。

其實(shí)，這真的不是歧視冥王星，而是把它放在了合適的位置。好吧，無論怎么說，現(xiàn)在我們的太陽系只有“八大行星”了。

【日光層】

柯伊伯帶的發(fā)現(xiàn)打開了太陽系的大門，但它只是一個(gè)開始。在更遠(yuǎn)的地方發(fā)現(xiàn)的東西更為引人注目。

雖然柯伊伯帶距離太陽的距離非常遙遠(yuǎn)，也非常巨大,但如果你認(rèn)為柯伊伯帶的邊緣就是太陽系的邊緣，那你就太小看太陽系了。

在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出柯伊伯帶的地方，圍繞著太陽系的區(qū)域，太陽部屬了一個(gè)太陽風(fēng)“盾牌”。你可知道，我們的太陽正在和銀河系中最大的槍支進(jìn)行著一場(chǎng)宇宙戰(zhàn)爭(zhēng)，而且我們的生命取決于它的勝利。

宇宙中到處充滿著叫宇宙射線的致命輻射。宇宙射線本質(zhì)上是亞原子粒子，如氦原子核、質(zhì)子和電子。

它們以幾乎光速在太空中飛馳，它們可以穿越很長(zhǎng)的距離，哪怕是幾十萬光年。最后它們會(huì)來到地球上，并擊中我們。

宇宙射線是從銀河系深處爆炸的恒星中射出來的，它們都是生命殺手。它們能撕裂電子，事實(shí)上它們可以改變細(xì)胞的化學(xué)結(jié)構(gòu)，引起突變，它們最終會(huì)殺死我們。

如果地球在沒有任何保護(hù)的情況下，不斷地被宇宙射線擊中，那么高等生命形式是否能夠生存還是個(gè)未知數(shù)。

但現(xiàn)在幾乎沒有什么宇宙射線真正射向我們，因?yàn)?400萬公里外，一個(gè)防護(hù)罩正在保護(hù)我們免受這種致命輻射的全面攻擊。

這個(gè)防護(hù)罩是由太陽提供的，太陽通過發(fā)射太陽風(fēng)來對(duì)抗宇宙射線。它是一種超高速粒子流，我們很形象地稱它為“太陽風(fēng)”。它的主要成份是氫，而且數(shù)量驚人，每秒數(shù)十億噸。

某些太陽風(fēng)以每小時(shí)300多萬公里的速度高速傳播。它能產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊力，我們?cè)诘厍蛏蠜]有受到的沖擊，是因?yàn)榈厍虻拇艌?chǎng)使它偏轉(zhuǎn)。

太陽風(fēng)不僅僅吹向地球，它不斷地向外太空傳播，吹過太陽系內(nèi)所有的行星，它飛過木星、土星、天王星、海王星——并繼續(xù)前進(jìn)穿過柯伊伯帶（55億公里），攜帶著太陽磁場(chǎng)在太陽系周圍形成了一個(gè)巨大的防御屏障。我們稱之為日光層。

日光層可以形象地看作是太陽風(fēng)在我們的太陽系周圍吹出一個(gè)氣泡。當(dāng)宇宙射線射過來后，撞擊這個(gè)氣泡，大部分有害射線都被偏轉(zhuǎn)到了外太空中。沒有這個(gè)盾牌，高等生命恐怕就沒有機(jī)會(huì)在地球上進(jìn)化了。

當(dāng)然和自然界中的其他事物一樣，太陽風(fēng)是也一把雙刃劍，它即會(huì)危害我們的地球，但也會(huì)保護(hù)我們免受來自銀河系物質(zhì)的傷害。在宇宙中有太多的例子，你認(rèn)為非常危險(xiǎn)和有破壞性的東西，其實(shí)也在保護(hù)著你。

而太陽風(fēng)就是這樣一種東西，這些來自太陽的高能粒子，最大的作用就是保護(hù)我們整個(gè)太陽系免受更危險(xiǎn)的粒子的傷害。

當(dāng)太陽系緩慢繞銀河系中心運(yùn)行時(shí)，這些具有保護(hù)性的氣泡在塵埃和氣體中翻滾，就像是一艘劃過水面的船一樣在水面上翻滾。

太陽風(fēng)猛烈地撞擊著太陽系外的物質(zhì)，當(dāng)這些物質(zhì)進(jìn)入到太陽系內(nèi)時(shí)，它已經(jīng)減速并停止了，成為了靜止的波浪。

【太陽風(fēng)層頂】

當(dāng)美國(guó)宇航局在1977年發(fā)射旅行者1號(hào)時(shí)，他們認(rèn)為它可以工作5年。然而37年后，這個(gè)小小的太空探測(cè)器，仍在向我們發(fā)送令人難以置信的信息。

2012年8月，在距地球180億公里的地方，它離開了日光層，進(jìn)入了完全神秘的太陽風(fēng)層頂。這是太陽風(fēng)能到達(dá)的最遠(yuǎn)的地方，也是和星際空間的交界處。某種程度上，從這里開始將接觸星際鄰居。

旅行者1號(hào)

太陽風(fēng)層頂，這是我們幾乎一無所知的太陽系的區(qū)域。人類歷史上第一次有一個(gè)機(jī)器人探測(cè)器來到這個(gè)地方。

當(dāng)這個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的探測(cè)器回顧太陽系時(shí)，它給我們帶來了相當(dāng)大的驚喜。天文學(xué)家曾認(rèn)為，太陽圈的形狀有點(diǎn)像彗星，巨大的尾巴向后延伸數(shù)千億公里。

但是旅行者1號(hào)發(fā)現(xiàn)了一些新的和不尋常的東西，它絕對(duì)不是一個(gè)有著巨大尾巴的彗星形狀的球形，而是一個(gè)有兩個(gè)短尾巴的新月形狀。

太陽風(fēng)層頂?shù)男螤?/p>

我們可以從這里開始，向前推進(jìn)，開始深入了解太陽系周圍的區(qū)域。

旅行者號(hào)還發(fā)回了令人震驚的消息，關(guān)于太陽在非常邊緣區(qū)域的影響力，太陽風(fēng)層頂可能不是一個(gè)清晰的屏障，沒有清晰邊緣，是一個(gè)非常不清晰的東西。它實(shí)際上是一個(gè)模糊的擴(kuò)展區(qū)域，它有幾億英里寬。

就在這片區(qū)域中，旅行者號(hào)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)真正奇怪的東西：一個(gè)巨大的磁氣泡球體。

當(dāng)太陽的磁場(chǎng)在深空蕩漾時(shí)，它會(huì)扭曲和纏繞，這些磁力線縱橫交錯(cuò)，重新連接，形成巨大的磁泡。

每個(gè)泡沫球/氣泡的直徑約為1.6億公里,非常巨大。那是從地球到太陽的距離。

沒有人知道這些磁泡的作用，但有可能這個(gè)宇宙氣泡膜是抵御銀河輻射的第一道防線，有助于保護(hù)太陽系免受宇宙射線的沖擊。

【奧爾特云】

那么這里是太陽系的盡頭了吧，然而并不,仍然有一些物質(zhì)在引力作用下與我們的太陽系相連接。

每隔一段時(shí)間，這些物體之中就有一個(gè)落向太陽系內(nèi)部，有時(shí)地球會(huì)擋住去路。

在太陽系的外圍深處，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出太陽風(fēng)的范圍的地方，有一個(gè)非常巨大的球狀云，包裹著整個(gè)太陽系，科學(xué)家稱之為“奧爾特云”。

奧爾特云示意圖

這個(gè)地方，對(duì)于科學(xué)家而言，科學(xué)家們簡(jiǎn)直就像是個(gè)瞎子。即使是最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，也無法分辨黑暗中隱藏的東西。

然而，科學(xué)家們之所以確信有這么一個(gè)球狀云存在，是因?yàn)椋粫r(shí)地會(huì)有像山一樣大小的巖石從遠(yuǎn)處出現(xiàn)，它們是可能危及生命的流浪者——長(zhǎng)周期彗星。

彗星基本上分為兩種，一種叫做短周期的彗星；另一種叫做長(zhǎng)周期的彗星。

短周期彗星來自柯伊伯帶，它們以相對(duì)較小的圓圈繞太陽系運(yùn)行，以200年或更短的時(shí)間間隔定期返回。

長(zhǎng)周期彗星就很神秘了，可能每了隔一千年，甚至一百萬年回來一次，并且不像短周期彗星那樣以比較圓的軌道形式出現(xiàn)。

長(zhǎng)周期彗星以真正的俯沖軌道出現(xiàn)，并且從各個(gè)不同的方向從各個(gè)地方出現(xiàn)。這些彗星，可能需要數(shù)千年才能從太陽系邊緣到達(dá)我們這里。

當(dāng)?shù)教栂敌行莾?nèi)圈時(shí)，他們已經(jīng)加快了很多速度。當(dāng)這些物體接近太陽時(shí)，它們的速度可以達(dá)到每秒160公里。可以想象一下，某物下落的時(shí)間越長(zhǎng)，下落的速度也就越快。

對(duì)于這些彗星而言，太陽系就是一個(gè)重力井，而太陽就在一個(gè)深重力井的底部。如果一個(gè)滑冰者從滑道的頂部開始滑，一開始速度很慢，但是當(dāng)他到達(dá)底部時(shí)，速度就會(huì)變得非常快。

這些長(zhǎng)周期彗星也是一樣。這些長(zhǎng)周期彗星就是從遙遠(yuǎn)的奧爾特云里飛入太陽系內(nèi)部的。

計(jì)算表明，奧爾特云中有2萬億個(gè)冰體，這些冰體遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了太陽風(fēng)層頂。很難知道奧爾特云到底延伸了多遠(yuǎn)，它的邊緣離太陽的距離可能是地球的10000倍，比太陽系的行星范圍大得多，如果你把所有的行星都從太陽系移除，奧爾特云甚至都不會(huì)注意到。

奧爾特云里的這些物體，其實(shí)都是從未被使用過的行星碎片，它們真是殘存物。是由那些嘗試成為巨大的行星時(shí)的氣體云形成的，很不幸，它們失敗了。它們被拋向了所有不同的方向。

要解釋奧爾特云的形成，我們就要回到太陽系剛形成的時(shí)候。

46億年前太陽點(diǎn)燃了，一團(tuán)塵埃和氣體圍繞著這顆新生的恒星。然后，引力開始吸入氣體、塵埃、冰和巖石形成新生的行星。那些沒有形成行星的巖石和冰塊，隨著時(shí)間的推移而聚集在一起，分布在小行星帶和柯伊伯帶中。

然后海王星和天王星會(huì)把這些碎片撒得更遠(yuǎn)，其中一些會(huì)在行星周圍被彈弓效應(yīng)拉扯，然后被扔進(jìn)太空。它們中的大多數(shù)永遠(yuǎn)被扔出了太陽系，但是那些沒有被扔出的，就進(jìn)入了長(zhǎng)期的，百萬年循環(huán)的軌道里。

那就是奧爾特云，這里的彗星是太陽系形成的恐龍骨骼，它們包含了構(gòu)成我們星球的成分。

它們是45億年前太陽系的時(shí)間膠囊。大部分奧爾特云物體將永遠(yuǎn)停留在這片冰冷的云中，繞著遙遠(yuǎn)的太陽運(yùn)行。

但也有一些被推開了，太陽的引力把它們像飛蛾一樣拉向火焰。如果這樣一顆彗星能悄悄靠近你，你甚至不會(huì)知道它在那里。

這些彗星的直徑可能有很多英里寬，而且它們的移動(dòng)速度非常快，這讓它們很危險(xiǎn)。至于有多危險(xiǎn)？可以問問恐龍。6600萬年前的那顆讓恐龍滅絕的彗星就是從奧爾特云飛來并撞擊地球的。

如果一顆直徑為30或50英里的彗星撞擊地球，那將是一個(gè)全球性的災(zāi)難事件。所以如果更好地理解奧爾特云，可以幫助我們預(yù)測(cè)其中一顆彗星是否在途中。

【太陽系的邊緣到底在哪里】

由于我們的望遠(yuǎn)鏡基本上看不到奧爾特云，所以奧爾特云到底有多大？以及這個(gè)云里到底有多少天體？是否還有行星級(jí)別的天體？這些都是未解之謎。

所以我們?nèi)匀徊恢捞栂档谋M頭。在找到邊緣之前，你怎么知道你擁有整個(gè)太陽系？

但也許最大的謎團(tuán)是，我們的太陽系是以一顆中等大小的恒星為中心，其外圍似乎包含了太多的天體。

這就增加了這樣一種可能性，即這些冰塊中的許多天體可能是來自銀河系其他地方。

理論上，我們可以計(jì)算太陽系本身形成時(shí)應(yīng)該形成多少彗星。然后再看看從奧爾特云中進(jìn)入的彗星數(shù)量，試著找出到底有多少彗星。結(jié)果這兩個(gè)數(shù)字相差很遠(yuǎn)，與太陽一起形成的數(shù)量遠(yuǎn)小于我們推測(cè)的彗星數(shù)量。奧爾特云中的物質(zhì)太多了，根本不是一顆中等大小的恒星所能擁有的。

所以科學(xué)家們認(rèn)為，太陽年輕時(shí)候是個(gè)“小偷”。50億年前，一顆超新星爆炸。巨大的塵埃和氣體云受到了爆炸的沖擊波，壓縮了云層，形成了稠密的氣體區(qū)域。一個(gè)恒星托兒所形成了。

數(shù)以百計(jì)的氣團(tuán)在自身引力作用下崩塌，產(chǎn)生了數(shù)以百計(jì)的兄弟恒星。所以此時(shí)我們的太陽有很多的兄弟姐妹，大約有400-500顆其他兄弟姐妹恒星。

你能想象這些恒星的形成后，它們之間的距離相比非常小。但是它們自己的彗星云又非常大，所以有可能互相偷取彗星。

好吧，太陽很聰明，它早早地走開了，它從其他恒星那里得到了一堆彗星，然后就自己溜走了，于是奧爾特云中就有了很多其他兄弟姐妹恒星的彗星。

由于奧爾特云非常巨大，很有可能它會(huì)與半人馬座阿爾法星周圍的奧爾特云相互作用，所以很難知道我們的太陽系在哪里結(jié)束，而其他的恒星是從哪里開始。

我們?nèi)祟愊矚g清晰的邊緣，然而太陽系不是那樣的。它只是逐漸消失，然后融入了整個(gè)星系。太陽并不孤獨(dú)，我們的奧特云也不孤獨(dú)，我們不斷地相互作用，以這種方式使我們與銀河系更大的環(huán)境相連。

也許這片人跡罕至的地方可以幫助我們?nèi)バ请H旅行。因?yàn)樵谔栂档谋M頭，我們可能會(huì)找到踏腳石，作為新的星際旅行的發(fā)射臺(tái)，而且這里有很多資源，當(dāng)我們經(jīng)過的時(shí)候，也許能補(bǔ)充我們的飛船。

也許像奧爾特云這樣遙遠(yuǎn)而脆弱的東西，將是我們真正探索銀河系的下一個(gè)起點(diǎn)。