科技版~SGM之29~＊太陽系的外部激波邊界...＊

距離地球數十億公里，遠在海王星軌道之外，是一個寒冷漆黑的荒涼地帶。地球上如此明亮溫暖的太陽，在那裏卻僅僅只是天空中一顆最亮的星星而已。這一區域的溫度如此之低，以致九大行星中唯一位於這一區域的冥王星的大氣都經常處於凍結的狀態。

在過去的幾十年中，天文學家們都認為除了冰冷的冥王星和它的衛星查龍，這裏什麼也沒有，探測太陽系外部世界的飛船可以行走很長很長時間而什麼也看不到。

但是且慢，也許太陽系的外部邊疆並非如此單調。近幾年來天文學家們發現海王星之外的區域並非完全空曠，而是佈滿了成千上萬個暗而神秘的天體，數量之多足以使奔向外太空的太空船忍不住駐足觀望。

從地球上觀測這些冥王星的伴侶們，看起來都像是黑暗的彗星。很難準確知道它們究竟是由什麼組成的，因為它們都為一層黏糊糊的東西所覆蓋，可能是冰塊、岩石和塵埃的混合物。

這些天體大多數與木星和火星之間的小行星大小相仿，直徑從幾公里到幾百公里，另有少數一些的尺度達到了冥王星（直徑2274公里）的30％－50％，可能遲早有一天還會發現與冥王星一樣大的天體。

從1987年開始，他們就在天空中搜索海王星軌道外的天體，經過整整5年的時間，使用夏威夷大學的2.2米望遠鏡，終於發現了他們的獵物－－一個距離太陽44天文單位的紅色天體，這一距離甚至比冥王星更遠。它在星表中的標準名稱是1992 QB1。

柯伊伯帶的命名是用以紀念天文學家傑拉德－柯伊伯，他在1951年首先提出了在海王星軌道之外可能存在一個由冰物質運行其中的帶狀區域。他認為只有如此才能解釋關於短週期彗星的來源之謎：

彗星每經過太陽一次，都必然揮發掉許多表面物質，短週期彗星僅僅只有幾年的週期，它們頻繁地經過太陽附近，必然造成它們的壽命不會超過幾十萬年，相對於太陽系幾十億年的壽命而言，這只是短短的一瞬，因而如果過去有過這類彗星的話，它們應該早就揮發消亡了，但我們卻仍在不斷地發現有新的短週期彗星。這構成了一個難以解釋的短週期彗星之謎。

柯伊伯提出的解釋是：在冥王星運行的區域中存在大量的暗彗星物質圍繞太陽運動，他們在太陽系開始形成的時候就出現了，根據柯伊伯的計算，海王星軌道之外的原始微粒，難以黏結組成一個足夠大的大行星，而是形成了許多小天體。這些小天體偶爾在外力作用下脫離了正常軌道而進入內太陽系，就形成了短週期彗星。

這是關於短週期彗星的一個完美的解釋，但可惜的是除了冥王星，人們在柯伊伯帶中長期都沒有發現任何天體，直到Jewitt和Luu最終發現了1992 QB1。國際天文學聯合會（IAU）最新記錄的KBO天體已達到了432個，而這可能還只是冰山的一角。

Jewitt說：據我們的統計，距離太陽30－50個天文單位的柯伊伯帶中直徑超過100公里的KBO天體可能會達到7萬個。如果把它們的品質都加在一起，可以組成一個為地球品質十分之一的大行星，柯伊伯帶中的天體總品質比小行星帶中的天體總品質大約300倍。

這些遙遠的天體主要由冰組成，但仍讓十分的黑暗，多數的KBO的反光率僅為4－7％，與一塊木炭相當。Jewitt解釋說，這是因為由於宇宙線的轟擊，冰中的分子解體並重組為碳基複合物，構成了這些天體黏糊糊的外表。

同樣處於柯伊伯帶中，冥王星卻是一個例外，冥王星的反射率比其他的KBO天體高得多，達到60％，Jewitt補充說，可能是由於冥王星較大，它的引力可以保持一層稀薄的大氣，使得表面的冰霜仍能得以保持。

柯伊伯帶中是否還能發現更多的冥王星大小的天體呢？Jewitt認為應該如此，我們已對KBO天體的大小分佈作了統計分析，它呈現出指數為－4的冪率譜分佈，據此可以推論應該有5－10個左右冥王星大小的天體存在。

近年來已經發現了不少較大的KBO天體，例如2008年Jewitt及其同事就發現了距離太陽43天文單位的Varuna，它的直徑為900公里，已接近於最大的小行星穀神星（933公里）。

最近又發現了一個更大的KBO天體，名為2001 KX76，是由NASA支持的深度黃道搜索計畫發現的，其大小估計為1200公里，很多報導稱它取代穀神星已成為最大的小行星，但實際上2001 KX76距離太陽39個天文單位，它本身根本就不屬於小行星。

近年來，用於發現KBO天體的技術越來越強大了。我們所擁有的CCD越來越大，越來越好，大大增強了檢測效率。例如我們所使用的照相機的視場已是1992年發現第一個KBO天體的24倍。Jewitt如是說，如今他的工作也已得到了NASA起源計畫的支持。

也許很快我們將面臨更為激動人心的事件：發現另一個冥王星。這一事件隨時都可能發生，如果我們在過去10年你學到了些什麼，外太陽系不再是一無所有的曠野，應該是最為令人印象深刻的內容之一。Jewitt如是說...

激波邊界是太陽風（太陽不斷向外噴射出的帶電粒子流）接觸到星際氣體而開始減速的區域，在這個區域，太陽風的速度從平均70－150萬英里/小時突然減慢下來。

要確定激波邊界的位置是十分困難的，因為我們並不精確地知道星際空間的真實情況，我們只知道太陽風的速度和壓力發生了變化，這一變化產生了巨大的激波邊界。

從2002年8月1日到2003年2月5日，科學家們從旅行者1號攜帶的高能粒子檢測儀器上觀察到了不同尋常的信號，表明它已進入了太陽系中與以往不太一樣的區域，這導致一些科學家認為旅行者1號可能已進入了接近激波邊界的過渡區域。

如果旅行者號飛船能夠測量太陽風的速度，這個關於飛船是否已進入激波邊界的爭議將容易有個結論，因為在激波邊界處，太陽風速必然會突然減慢。然而這個老飛船上的風速測量儀早已停止工作了。科學家們只能依靠現在仍能正常工作的儀器來判斷飛船是否已經進入了激波邊界。

“我們使用了一種間接的辦法測出太陽風已經從70萬英里/小時減慢到小於10萬英里/小時。我們在測量太陽風的儀器還能正常工作的時候就用過這一技術，兩種方法的差異在大多數情況下不超過20％。”Krimigis說。

“然而，旅行者1號在2002年底對磁場的測量卻表明它並未進入一個新區域，儘管測量到的高能粒子強度顯著增高，但磁場特徵卻與幾年前的結果仍保持一致。”Burlaga介紹說。

旅行者號飛船由美國噴氣動力實驗室（JPL）研製和操縱，迄今已穩定工作了26年。

旅行者號飛船於1977年9月5日發射升空，先後拜訪了巨行星木星和土星之後，在土星的引力作用下馳向宇宙深空。它可能已經接近，甚至可能曾經短暫地進入過激波邊界。旅行者1號目前距離太陽超過80萬英里（129萬公里），是迄今為止飛離地球最遠的人造飛行器。