人类如何探索神秘的柯伊伯带？( 四 ) _小知识

如此一来，柯伊伯带中实际存在的物质，与理论学家推测应该形成的物质，就自相矛盾了。朱维特说，“公认的解决方案是，认为在一开始，柯伊伯带里就有比较多的物质——30、40甚至50个地球质量的物质。 ”这些物质的确形成了一大群星体，但不知什么原因，这些星体的数目在不断减少。
至于星体不断减少的原因，最可信的一种解释机制是：太阳系的四大气态巨行星（木星、土星、天王星、海王星）曾经是堆聚在一起的，比它们今天的间距近得多。这个假说最初是由亚利桑那大学的物理学家雷努·马尔霍特拉（Renu Malhotra）提出的。
马尔霍特拉和她的几位同事论证道，这些紧密堆挤在一起的行星，与早期大量的柯伊伯带天体的引力相互作用，把土星、天王星和海王星推向外太阳系。与此同时，木星和柯伊伯带天体、小行星同时相互作用，导致木星向内移动。
这些引力相互作用不仅使行星重排，也把许多柯伊伯带天体弹射到太阳系引力范围的最远端，形成了遥远的奥尔特云，并且把许多的小行星甩进了太阳系内层轨道。在这些迁移过程发生的某段时期，土星和木星处于了轨道共振态，土星每运行一个周期，木星恰好运行两个周期。
每隔一段时间，两大行星就会和太阳精准地处于一条直线上，从而造成额外引力扰动，使得柯伊伯带天体被剧烈地散射开，以至于99%以上的物体都被清扫了出去。它们中的一些成为了太阳引力范围最远端的奥尔特云的成员，另一些撞上了太阳系的内层行星，这被称为“后期重轰炸期” 。 “太阳系经受了猛烈的捶打，” 朱维特说。
美国西南研究院的物理学家戴维·尼斯沃尼（David Nesvorny）将这一假说又向前推进了一步。他认为，太阳系或许曾经存在第五颗气态巨行星，在这个剧烈的重排过程中，它可能被弹射到星际空间去了。
如果巨行星的重排真的发生过，那就可以解释，为什么柯伊伯带中没有大星体：那些可以用来形成大星体的材料已经被永久地清空了，因此仅仅形成了那些类似微行星的物体——微行星是指那些小的原行星（proto-planet），大行星即由这些微行星聚合而成。从这个意义来说，柯伊伯带就像一张快照，将行星形成过程刚刚开始数百万年时内层太阳系的样子，永久地定格了下来。
麻省理工学院的行星科学家希尔克·施利希廷（Hilke Schlichting）说，“现有的行星形成机制中，最大的不确定在于微行星的形成，它们是如何形成的？它们有多大？”这些信息在太阳系内层早已无处寻觅，不过借助观测和模型，她和同事们指出，如果假设组成柯伊伯带天体的冰冻微行星的直径大约为1千米，那么就可以解释今天观测到的柯伊伯带天体的大小和分布了。对这些微行星尺度的估计，可能也适用于内层行星。她说：“经过数十年的猜测后，我们终于要开始了解行星形成的初始条件了。 ”
飞抵冥王星
模型和远距离观测告诉行星科学家大量关于柯伊伯带的信息，比如柯伊伯带的结构以及其可能的历史。不过，想想迄今为止数十个空间探测器对太阳系所有大行星以及数十个卫星和小行星的考察成果，近距离观测的不可替代性就不言而喻了。斯特恩说，“利用哈勃望远镜为冥王星拍摄一张照片的确很酷，不过照片上的冥王星只有几个像素那么大。 ” 到2015年6月，“我们会真正看到冥王星的世界是什么样子，”他补充道。
2006年，“新地平线”号发射升空时，冥王星还算作一颗大行星。到了第二年夏天，它就被“降职”成了矮行星。不过不管你怎么叫它，“新地平线”号都在以每小时40 000千米的速度奔向冥王星和它的卫星卡戎（Charon），未来这艘航天器与冥王星的冰冻表面的距离将在10 000千米以内，斯特恩和合作研究者会竭尽所能，对冥王星进行各种研究。

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