在內太陽係有四顆所謂的類地行星,火星處於最外層。再往外是由氣體和冰構成的超大行星。再往外,纔是埋沒在大群小行星和彗星之中的由冰和岩石構成的冥王星。
50年前,一位名叫吉納德·柯伊伯的科學家首先提出在海王星軌道外存在一個小行星帶,其中的星體被稱為kbo(kuiperbeltobjects)。1992年,人類發現了第一個kbo;今天,我們知道kbo地帶有大約10萬顆直徑超過100公裏的星體。以後,天文學界就以納德·柯伊伯名字命名此小行星帶。
柯伊伯帶天體,是太陽係形成時遺留下來的一些團塊。在45億年前,有許多這樣的團塊在更接近太陽的地方繞着太陽轉動,它們互相碰撞,有的就結合在一起,形成地球和其他類地行星,以及氣體巨行星的固體核。在遠離太陽的地方,那裏的團塊處在深度的冰凍之中,就一直原樣保存了下來。柯伊伯帶天體也許就是這樣的一些遺留物,它們在太陽係剛開始形成的時候就已經在那裏了。
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(重定嚮自柯依柏帶)
柯伊伯帶是現時我們所知的太陽係的邊界,是太陽係大多數彗星的來源地。有天文學家認為,由於冥王星的大小和柯伊伯帶的小行星的大小相約,所以冥王星應該排除在九大行星之列,而歸入柯伊伯帶小行星的行列當中;而冥王星的衛星則應被當作是冥王星的伴星。
在距離太陽 40~50個天文單位 的位置,低傾角的軌道上,過去一直被認為是一片空虛,太陽係的盡頭所在。但事實上這裏滿布着徑從數公裏到上千公裏的冰封物體,熱鬧無比,就是柯伊伯帶。柯伊伯帶上的這些物體是怎麽成形的呢?如果按照行星形成的吸積理論來解釋,那就是他們在繞日運動的過程中發生碰撞,互相吸引,最後黏附成一個個大小不一的天體,形成現在的樣子。
柯伊伯帶是現時我們所知的太陽係的邊界,是太陽係大多數彗星的來源地。有天文學家認為,由於冥王星的大小和柯伊伯帶的小行星的大小相約,所以冥王星應該排除在太陽係的行星之外,而歸入柯伊伯帶小行星的行列當中;而冥王星的衛星則應被當作是其伴星。
發現經過
黃色點環為柯伊伯帶1950 年代,柯伊伯 (kuiper) 和 埃吉沃斯 (edgeworth) 預測在海王星的軌道以外,充滿了微小冰封的物體,他們是原始太陽係星雲的殘存物質,也是短周期彗星的來源地。1992 年,人們找到第一個柯伊伯帶天體;如今大約有 1000 個柯伊伯帶天體被發現的紀錄,而且有許多天文學家認為,冥王星應該也是柯伊伯帶的一份子,衹是冥王星在柯伊伯帶理論出現前就已經被發現,所以纔被認為是行星。無論如何,柯伊伯帶的存在已是公認的事實,但柯伊伯帶為什麽會存在等種種疑問卻也成為太陽係形成理論的許多未解謎團。
柯伊伯帶之謎
可是這個理論有個致命的問題:如果在柯伊伯帶目前的位置,要形成直徑上千公裏的天體,那麽柯伊伯帶上物體的總質量至少要是地球質量的 10 倍以上,可是目前推估的柯伊伯帶總質量,不過衹有地球質量的十分之一,其他 99% 的質量,難道憑空消失了?
為瞭解開這個謎團,幾年來陸續有好幾個理論出現,可惜它們都有一些明顯的限製。如今,美國西南研究院 (swri,southwest research institute) 的 dr. harold levison 以及法國 de la cote d'azur 天文臺的 dr. alessandro morbidelli 共同提出了一個理論,認為柯伊伯帶天體是在距離太陽更近的位置成形後,再被海王星一個個甩出去的,因此躲開了柯伊伯帶總質量不足的問題。
20 年前,科學家就已經知道行星的軌道會飄移,特別是天王星與海王星,更是從成形之後就已經逐漸嚮外移動。levison 和 morbidelli 提出的理論模型認為,太陽係原始星雲有一個過去並不曉得的邊界,大概就是現在海王星的位置,也就是距離太陽約 30au 的地方。在這個範圍內,各個行星、衛星、小行星、彗星以及現在柯伊伯帶上的天體都有足夠的質量得以碰撞吸積成形,而在這個範圍以外,就是空無一物的太空。當這些大天體成形並逐漸嚮外移動的時候,柯伊伯帶上的天體也被帶着往外遷移,然後當海王星碰到太陽係原始星雲的邊界後,它不得不停下來,因此纔會停留在現在的軌道上。至於這些柯伊伯帶上的天體,就在海王星遷移的最後一個階段,逐漸被甩出去而形成。 |