书城自然宇宙演进
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第26章 太阳系(6)

从探测器大量送回的照片可以看出海王星的一些重要特性:首先海王星被一层厚厚的云团包裹着,有些地方还发现如地球大小的“大黑斑”。由于木星上的“大红斑”是由巨大风暴形成的,因而科学家推测,海王星保持着行星形成时留下的热量。这些热量扰乱了遮盖海王星的寒冷气体使其动荡,产生时速高达1100千米的飓风,于是形成了“大黑斑”。其次,是海王星的磁极偏离其地理磁极50度(而地球只偏离10度)造成的。经研究认为:海王星的大气下层有一层像水一样具有传导性的流体,海王星的磁性可能就是由这些流体产生的。当行星内部的热量或其他动力使这种流体以某种特定的方式流动时,只要流体的流向不与地理磁极垂直,则它所产生的磁极就会偏离地理磁极。海王星的另一个特点和天王星一样,就是极地和赤道的温度几乎相同,都比中纬度地区高。对于天王星而言,造成这种奇异现象的原因是它的旋转轴每年的某个时期是向着太阳的。但海王星的旋转轴并不向着太阳,因此,天文学家认为海王星肯定存在某些特殊结构,才会出现这一令人费解的现象。

如果天文学家对海王星的现象感到吃惊的话,那么他们对海王星那颗巨大的卫星“海卫一”简直要惊得目瞪口呆了。海王星虽然是太阳系最冷的天体,但却有火山活动,而且火山坑星罗棋布。从照片上可以看出,海王星表面剧烈喷发着高达8千米的气体,分析认为,这种由氮和其他气体组成的令人惊奇的喷泉是由“海卫一”内部喷发出来的。此外,“海卫一”也是继“土卫六”后第二个有极光的卫星。由于极光是带电粒子通过大气时大气分子电离所产生的,由此可知“海卫一”也存在大气层。

在大量的“海卫一”信息中,最令人兴奋的并不是“海卫一”本身,而是它所带来的信息。“旅行者2号”已不能再去访问冥王星了,但由于“海卫一”和冥王星的大小和密度都相似,也许它们的表面和大气也相似,因而通过“海卫一”可以间接了解冥王星。

5.3.5柯伊伯带和奥尔特云

如果阅读本书是一次太阳系的旅程,那么现在我们已经来到了太阳引力的边缘地带。这里曾被认为空无一物,然而随着天文观测和探测技术的进步,这一区域的神秘面纱被逐渐揭开。

(1)柯伊伯带

柯伊伯带是太阳系在海王星轨道外侧的黄道面附近、天体密集的中空圆盘状区域。柯伊伯带最初是由爱尔兰裔天文学家伦纳德提出,并在十年后再由另一位天文学家柯伊伯再度提出。

柯伊伯带的复杂结构和准确的起源尚不清楚,据推测是来自太阳原行星盘上的碎片,因此天文学家在等待“泛星计划”望远镜巡天的结果,届时应该会发现更多目前不知道的柯伊伯带天体,并在测量后对它们有更多的了解。

柯伊伯带的位置处于距离太阳40~50天文单位低倾角的轨道上。该处过去一直被认为空无一物,是太阳系的尽头所在。但事实上这里满布着直径从数千米到上千千米的冰封微行星。柯伊伯带是现在我们所知的太阳系的边界,是太阳系大多数彗星的来源地。自从冥王星被发现,就有天文学家认为冥王星应该排除在太阳系的行星之外,而由于冥王星的大小和柯伊伯带内较大的小行星大小相近,20世纪末更有主张将其归入柯伊伯带小行星的行列当中;而冥王星的卫星则应被当作是其伴星。2006年8月,国际天文学联合会将冥王星剔出行星类别,并和谷神星及新发现的阋神星一起归入新分类的矮行星。

(2)奥尔特云

在日球层顶之外,太空像是一杯由稀薄气体和尘埃混合而成的鸡尾酒,主要成分是宇宙诞生时候产生的氢气和氦气,但是不时地会在宽阔的轨道中遇到一些大冰块,这些冰块绕太阳一周需要耗费上千年的时间。在太阳系最边缘处的这些物体群、彗星群,我们称之为奥尔特云,这里是太阳系所有彗星的诞生地,这个区域布满了彗星。

对于奥尔特云的形成,科学界众说纷纭,但近年来,天文学家认为奥尔特云是50亿年前形成太阳及其行星的星云残余物质,并包围着太阳系。最广为人们接受的假设是:奥尔特云在比柯伊柏带更接近太阳的地区形成,与其他行星及小行星相似,但是由于它们经常被大行星的引力影响,随后被仍年轻的大型气体行星诸如木星等天体的强大引力逐出太阳系内部,使它们拥有呈椭圆或抛物线状的轨道,并散布于太阳系的最外层。同时这个过程也把它们的轨道偏离黄道面,并形成奥尔特云呈球状的形态。这个理论解释了为何奥尔特云不像柯伊柏带和八大行星的轨道一样接近黄道面,而是呈独特的圆球状。2005年,新的理论(尼斯理论)认为奥尔特云物体和柯伊伯带物体可能同时在柯伊伯带形成,之后才因行星扰动而分散到目前的轨道。奥尔特云究竟是如何形成的,还需要我们不断去探索。

5.4太阳系的其他成员[1]5.4.1矮行星2006年8月24日,在捷克首都布拉格举行的第26届国际天文学大会上确认了矮行星的称谓与定义,决议文对矮行星的描述如下:以轨道绕着太阳、有足够的质量以自身的重力克服固体应力、未能清除在近似轨道上的其他小天体、不是行星的卫星,或是其他非恒星的天体。并把三颗已知的天体——冥王星、原为1号小行星的谷神星与柯伊伯带天体阋神星划入矮行星之中。冥王星从行星改列为矮行星,是因为它未能清除柯伊伯带上邻近的小天体,而矮行星将选自传统中被认为是较小天体的小行星。目前被确认的矮行星有五个:谷神星、冥王星、阋神星、鸟神星、妊神星。

(1)谷神星

谷神星是小行星带中最大的天体,也是小行星带中唯一的矮行星。它的直径接近1000千米,因此其自身的引力已足以使它成为球体。它在19世纪初被发现时被认为是一颗行星,在19世纪50年代因为有更多的小天体被发现才重新分类为小行星;在2006年,又再度重新分类为矮行星。

(2)冥王星

1930年1月,冥王星由克莱德·汤博根据美国天文学家洛韦尔的计算发现,并以罗马神话中的冥王普路托(Pluto)命名。它曾经是太阳系九大行星之一,但后来被降格为矮行星。它与太阳的平均距离为59亿千米,直径2300千米,平均密度0.8×103千克/米3,质量1.29×1022千克。它的公转周期约为248年,自转周期为6387天。它的表面温度在-220℃以下,表面可能有一层固态甲烷冰,暂时发现有3颗卫星。

(3)阋神星

阋神星(代号136199)曾被传为太阳系第十大行星“齐娜”。它比冥王星稍大,但是轨道却是冥王星到太阳距离的两倍。跟冥王星一样,阋神星也有一颗卫星,在国际天文联合会议上该卫星被正式命名为戴丝诺米娅。阋神星的轨道位于海王星外的柯伊伯带。阋神星是在2003年被发现的,其主要成分是冰和甲烷。

(4)鸟神星

鸟神星(代号136472)正式的名称是Makemake,是太阳系内已知的第三大矮行星,也是柯伊伯带天体族群中最大的两颗之一。它的直径大约是冥王星的3/4。鸟神星没有卫星,因此它是一颗孤独的外海王星天体。它的平均温度很低(大约-243℃),表面覆盖着甲烷并且可能有甲烷冰的存在。2008年11月,国际天文联合会将鸟神星列入类冥矮行星。