新视野号揭秘太阳系边缘：柯伊伯带或比想象中更大
新视野号揭秘太阳系边缘：柯伊伯带或比想象中更大
2024年2月，美国宇航局（NASA）的新视野号探测器在距离太阳50个天文单位的深空传回了一个令人惊喜的发现：柯伊伯带——这个环绕太阳系边缘的神秘冰屑带，可能比我们想象的要大得多。
新视野号：太阳系边缘的“探险家”
新视野号探测器于2006年1月19日发射升空，其主要任务是在2015年飞越冥王星系统进行研究，次要任务是在接下来的十年中飞越并研究一个或多个其它古柏带天体。它是第五个以达到离开太阳系所需逃逸速度发射的太空探测器。
新视野号探测器模型
新视野号探测器由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）和美国西南研究院（SwRI）设计，由阿兰·斯特恩（Alan Stern）领导的团队执行的任务。该探测器长2.12米，宽2.74米，高2.21米，发射时质量为478公斤，配备有紫外线成像光谱仪、长距离探测成像仪、太阳风分析仪、离子质谱仪、电波科学实验、可见光与红外线成像光谱仪以及宇宙尘分析仪等多种科学仪器。
柯伊伯带：太阳系的“冰屑环”
柯伊伯带是位于太阳系海王星轨道之外，一个距离太阳30-50天文单位的环带。它与小行星带相似，但宽度是小行星带的20倍，质量是小行星带的20-200倍。柯伊伯带至少有四颗矮行星：冥王星、妊神星、鸟神星和阋神星。一些太阳系中的卫星，如海王星的海卫一和土星的土卫九，也被认为起源于该区域。
柯伊伯带示意图
柯伊伯带天体由岩石和各种冰（如水、甲烷和氨）的混合物组成。其确切起源仍不清楚，目前的理论推测是其来源于太阳原行星盘上的碎片，这些碎片相互吸引碰撞，但最后只组成了微行星带而非行星，太阳风和物质会在此处减速。
意外的发现：柯伊伯带可能更大
新视野号探测器在穿过柯伊伯带时收集到的数据显示，尘埃稀薄区域存在意想不到的粒子水平，这表明甜甜圈状的柯伊伯带可能比此前估计的更远。
新视野号探测器飞越柯伊伯带示意图
科罗拉多大学博尔德分校的物理学家亚历克斯·多纳 (Alex Doner) 表示：“新视野号正在直接测量海王星和冥王星以外行星际尘埃，因此每次观测都可能带来发现。”
从2019年1月飞越Arrokoth之后，在新视野号位于距离太阳45到55个天文单位之间时，其威尼斯·伯尼学生尘埃计数器 (SDC) 检测到的尘埃比科学家预期的在该距离要多得多。高密度尘埃意味着需要产生更多的尘埃，或者太阳辐射力意外地将尘埃从更密集的区域推向该空间。任何额外尘埃最可能的来源是大型物体之间的相互作用——例如碰撞。这意味着必须有足够的冰岩在那里，以便它们经常聚集在一起。
最近的望远镜观测开始表明，柯伊伯带的内部主要区域可能延伸到80个天文单位，这意味着这一发现与柯伊伯带可能比预期更大的迹象一致。
科学意义：揭秘太阳系起源
这一发现对于理解太阳系的形成和演化具有重要意义。柯伊伯带保存了太阳系形成初期的原始物质，是研究太阳系起源的“时间胶囊”。新视野号的发现暗示着太阳系边缘可能存在更多未被发现的天体，这将帮助科学家更好地理解太阳系的形成过程。
新视野号首席研究员、西南研究所的阿兰·斯特恩 (Alan Stern) 说：“新视野号的这些新科学成果可能是任何航天器首次在我们的太阳系中发现新的天体种群。” “我迫不及待地想看看这些升高的柯伊伯带尘埃水平能延伸到多远。”
截至发稿时，新视野号距离太阳超过58个天文单位。它现在处于第二个延长任务中，超过了最初的预期，仍在将数据发送回家。科学家们希望它至少能到达100个天文单位，甚至可能幸运地到达太阳系的边缘，超过120个天文单位。
这一发现不仅扩展了我们对太阳系边界的认知，也为未来的深空探索提供了新的目标和方向。随着新视野号继续向深空进发，我们有理由期待更多令人惊喜的发现。