外太阳系的永恒之谜

太阳系最远的区域仍然是太阳周围最神秘的区域。解开外太阳系的奥秘可以揭示整个太阳系是如何出现的，以及地球上的生命是如何诞生的。

为什么柯伊伯带的彩虹色

例如，经过海王星的柯伊伯带目前被怀疑是彗星的家园，这些彗星只需要几十年或最多几个世纪就可以完成它们的太阳轨道，即所谓的“短周期彗星”。夏威夷大学天体物理学家David Jewitt说，令人惊讶的是，柯伊伯带天体“显示出各种各样的颜色——从中性甚至略蓝到非常红”。

物体的颜色有助于揭示其表面组成的细节。柯伊伯带天体为什么比小行星等其他小行星显示出更宽的颜色范围和表面成分，这仍然是个谜。

一些研究人员认为，火山活动可能导致了所有这些颜色——“在100公里（60英里）大小的天体的背景下，这是荒谬的，”杰维特说，因为火山活动需要更大的东西。

杰维特和他的同事们曾提出，宇宙射线可能会使柯伊伯带的物体变得更红，而与岩石的碰撞可能会挖出更原始的物质，从而使它们变得不那么红。如今，杰维特认为这道彩虹一定有另一种解释，但它仍然未知。

什么是超红物质

似乎有一种被称为“超红物质”的物质只存在于大约一半的柯伊伯带天体及其直系后代，即已知的上升星上——在木星和海王星之间运行的冰小行星，最近刚刚从柯伊伯腰带上消失。

这种超红物质不存在于太阳系内部，“甚至来自柯伊伯带的彗星上也不存在。这表明，在接近太阳的高温下，超红物质在某种程度上是不稳定的，”杰维特解释道。

这些颜色表明这种物质可能含有有机分子。彗星和其他小行星通常被认为帮助将有机分子带到了地球上。

杰维特说：“在柯伊伯带天体中，有机物可能被宇宙射线辐射‘煮熟’，使其表面呈暗红色，但没有证据。”他补充道，理想情况下，宇宙飞船可以去那里寻找答案。

柯伊伯带收缩了吗

理论计算表明，柯伊伯带的人口曾经是现在的数百甚至数千倍。“99%或99.9%的质量是如何损失的，什么时候损失的？”杰维特问道。

一种推测表明，大约40亿年前，当土星和木星改变轨道时，它们的引力将柯伊伯带上的天体拉出了太阳系。另一种说法是柯伊伯带的物体将自己粉碎成灰尘，然后被太阳的辐射卷走。杰维特说，另一种可能性是“我们错过了一些关键的东西，认为腰带严重耗尽的结论是错误的”。“所有这些可能性都很难下咽，但如果真的是这样，每一种都会令人惊叹。”

奥尔特云中的秘密

一个由数万亿颗彗星组成的遥远星系，被称为奥尔特云，理论上距离太阳高达100000天文单位——天文单位或AU约为9300万英里（1.5亿公里）。这意味着奥尔特云距离最近的恒星只有五分之一的距离，因为它内部的物体从未被直接看到，只是被推断出来——但考虑到多年来看到的所有彗星，它一定存在。

奥尔特云是彗星的推测来源，这些彗星需要数百年或数千年才能完成绕太阳的漫长旅程。由于这些“长周期彗星”来自四面八方，奥尔特云通常被认为是球状的。然而，尽管像哈雷彗星这样的彗星不是来自柯伊伯带，但它们的轨道也与球形奥尔特云不一致，杰维特解释道。这表明可能有一个“内部奥尔特云”形状像一个甜甜圈。

天体物理学家认为奥尔特云是大约46亿年前围绕太阳形成的原行星盘的残余。杰维特说，更多地了解奥尔特云可以揭示我们的太阳系和地球是如何诞生的。

还有更多的矮行星

到目前为止，已经确认了三颗矮行星——谷神星、冥王星和伊利斯。柯伊伯带距离太阳约50天文单位，可以容纳200多个。夏威夷双子座天文台的天文学家Chad Trujillo说，除此之外，可能还有几十个矮行星大小的天体，距离太阳大约100天文单位，“由于其微弱和缓慢的运动，以前没有人见过”。“即使是像火星这样大的天体，如果移动到几百天文单位之外，在我们目前的调查中也可能会错过。”

特鲁希略指出，Pan STARRS（全景巡天望远镜和快速反应系统）和LSST（大型天气巡天望远镜）等项目“应该在未来十年填补我们知识上的空白”

矮行星从哪里来

根据目前的轨道轨迹，有理论认为外太阳系的矮行星可能在数十亿年前就居住在内太阳系中。如果是这样，特鲁希略问道：“为什么它们的表面有这么多冰？”。太阳系内部的天体通常会因为阳光而失去冰。

特鲁希略和他的同事们认为，现在在这些矮行星上看到的冰是相对较新的，这种替代冰可能来自这些世界内部，在“低温火山活动”期间爆发。当然，他补充道，还需要进一步的研究，看看这种冰的更新是否足以覆盖从太阳系内部到外部的矮行星。

宇宙射线来自太阳系周围的气泡吗

当从太阳流出的带电粒子的超音速风与恒星之间发现的稀薄气体碰撞时，太阳风基本上会在这个星际介质中吹出一个气泡——一个被称为日球层的球。

科学家们认为异常微弱的宇宙射线——从太空中飞到地球的高能粒子——来自日球层。具体来说，这些射线被认为来自“终端冲击”，即当太阳风突然对星际气体刹车时产生的压缩热粒子的冲击波。（终止冲击似乎距离太阳约75至85天文单位。）

然而，旅行者1号没有看到这些异常宇宙射线是在终止冲击时产生的迹象。麻省理工学院天体物理学家约翰·理查森说：“也许它在错误的时间或地点穿过了冲击，或者关于这些异常宇宙射线是如何产生的标准观点是错误的。”“旅行者2号”于2007年穿越终点撞击，距离“旅行者1号”2004年穿越终点约100亿英里，其数据仍在分析中，“可能有助于我们了解这些粒子是在哪里产生的，”他解释道。

理查森补充道：“据报道，宇宙射线会影响地球的天气，因此了解其来源很重要。”此外，由太阳爆发的巨大日冕物质抛射引发的冲击波产生的高能粒子可能会损坏航天器和宇航员，更好地了解终止冲击有助于了解这些其他潜在的危险粒子。