宇宙的年齡估計為138億年,地球或形成于45億年前,智人是經過40萬年慢慢進化而來,而人類最早的文明出現在9000年前的美索不達米亞平原。中國發現最早的農耕文化遺址可追溯到公元前6000年。自文明之初,人類就開始了在這廣袤大地上的無盡探索。那人類基因中早被烙印下的“好奇”,驅使著人類整個社會的進步與發展。如今人類的足跡幾乎已經遍布了整個地球。然而那好奇的種子依然在人類中滋養,孕育。探索永不停息。
上幾期,我們介紹了火星與木星之間的主小帶和對人類威脅最大的近地天體,并且離開了內,在內天體中探索了一番,了解了半人馬小行星。這一期我們繼續向外進發,來看看海王星外天體區域-(Kuiper belt)
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綠色為柯伊伯帶天體
圖片版權(Wiki CC BY-SA 3.0)
柯伊伯帶(Kuiper belt)
類似于主小行星帶,柯伊伯帶是太陽系早期歷史遺留下來的產物,它坐落在海王星軌道的外側,并延伸至離太陽50個天文單位的地方(一個天文單位(AU)代表的是太陽到地球的距離)。它的形狀如同甜甜圈,其中星體的軌道傾角大都在10度以內(經典柯伊伯帶天體)。據天文學家估計,柯伊伯帶中有超過上億顆天體。
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妊神星
圖片版權(By Good202 - Own work from Fandom CC BY-SA 4.0)
命名:1951年的時候,荷蘭裔美國天文學家杰拉德·柯伊伯( Gerard Kuiper )在他的論文《Astrophysics: A Topical Symposium》中提出在太陽系邊緣存在一個由冰物質運行的帶狀區域。為了紀念他,這個區域被命名為“柯伊伯帶(Kuiper belt)”。
起源:柯伊伯帶的起源目前仍然不太清楚,但是許多天文學家都認為,柯伊伯帶是太陽系形成過程中遺留下來的殘余物。在太陽系形成之初,由于木星和土星軌道發生了變化,迫使天王星和海王星向更加遙遠的繞日軌道遷徙。它們穿過了大型行星形成后殘留的天體區域(原始柯伊伯帶),它們強大的引力將許多天體攝動向太陽。最外層的海王星在向內攝動天體的時候,它的軌道隨之繼續向外,從而移動到了現在的位置。隨著它的軌道向外,它的引力會將一部分天體束縛在與之產生穩定共振的軌道上,這些天體和原始柯伊伯帶殘留天體就形成了如今的柯伊伯帶。那些被海王星引力攝動射向太陽的天體,又會被木星的強大引力所控制,有的形成了木星的特洛伊小行星,有的則攝動向奧爾特云或者拋出太陽系。值得注意的是,這樣的大型行星的互換位置和遷移運動,使得原始的柯伊伯帶丟失了至少90%的天體質量。
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太陽系形成的過程(Courtesy NASA/JPL-Caltech.)
圖片版權(Courtesy NASA/JPL-Caltech)
特征:被廣泛認可的柯伊伯帶是從距離太陽30AU的海王星軌道開始,到離太陽約50AU位置為止。其中的天體,我們稱作柯伊伯帶天體(KBOs),柯伊伯帶天體個體的大小,顏色差異很大,并且他們不是均勻的分布在這一區域。因此,天文學家通過多年的觀測研究,將柯伊伯帶天體分為了不同的幾類。
經典柯伊伯帶天體:此類天體主要集中在42-48個天文單位之間,這一區域內的天體數量占整個柯伊伯帶天體的2/3。經典柯伊伯帶天體又分為兩個不同的區域,一個是低傾角,低偏心率的動態冷區“dynamically cold”。一個由于海王星引力導致的高傾角,高偏心率的動態熱區“dynamically hot”。
海王星共振天體:此類天體主要集中在與海王星呈正整數比的共振軌道上,最為明顯的為距離太陽39.4天文單位的2:3的軌道共振,和距離太陽47.7天文單位的1:2的軌道共振。2:3軌道共振處的天體,人們也稱之為類冥小天體(plutinos)。1:2軌道共振處的天體,人們則稱之為twotinos。
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創神星
圖片版權(By Good202 - Own work from Fandom CC BY-SA 4.0)
代表:
亡神星(90482 Orcus):它是典型的類冥小天體,公轉軌道與海王星呈2:3的軌道共振。亡神星還沒有被國際天文學聯合會(IAU)正式承認為矮行星,但它滿足了矮行星的所有要求。它的等效半徑約為480公里,于太陽的平均距離約為39個天文單位。(詳情請參照「專題-矮行星」你所不知道的矮行星—亡神星 )
妊神星(Haumea):它是典型的經典柯伊伯帶天體,屬于高傾角,高偏心率的動態熱區“dynamically hot”中的天體。它的等效半徑約為700公里,于太陽的平均距離約為43個天文單位,它公轉軌道平面與其他行星的黃道面呈至少28度的夾角。(詳情請參照 「專題-矮行星」你所不知道的矮行星—妊神星(Haumea) )
創神星(50000 Quaoar):它是典型的經典柯伊伯帶天體,屬于低傾角,低偏心率的動態冷區“dynamically cold”中的天體。它的等效半徑約為530公里,于太陽的平均距離約為43.7個天文單位,它公轉軌道平面與其他行星的黃道面呈8度的夾角。(詳情請參照「專題-矮行星」你所不知道的矮行星—創神星)
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圖中密集處為主小行星帶(Courtesy NASA/JPL-Caltech.)
圖片版權(Courtesy NASA/JPL-Caltech/McREL)
補充:類似于主小行星帶( 「專題-太陽系」你所不知道的太陽系-主小行星帶 ),柯伊伯帶也由于共振原因存在著柯克伍德空隙。大約在40-42個天文單位的地方,幾乎沒有天體可以穩定存在于這個區域。并且在超過50個天文單位的柯伊伯帶外圍,也存在著一圈明顯的間隙。這個間隙是天文學家始料未及的,本以為這里的天體數量應該更多。至今這個問題仍然困擾著天文學界,有一個猜想認為,應該在超過55個天文單位的某個地方,存在著一個至今沒有被人類發現的大型太陽系天體,它的軌道共振導致了這一空隙的存在。
好了,對于柯伊伯帶我們就先介紹到這里。在未來的幾期,我們會給大家帶來更多的相關文章。如果您的基因中同樣包含的“好奇”片段,請關注我們。