太阳系边缘的冰红色物体可能指向生命的基石

艺术家关于柯伊伯带天体的概念，围绕海王星轨道外的太阳旋转。

新的研究表明，太阳系寒冷外围许多物体的红色色调可能是复杂有机分子的证据，甚至可能是生命的组成部分。

科学家们提出了一个计算机模型来解释柯伊伯带中发现的许多颜色——红色、白色和蓝色——柯伊伯腰带是一条与冥王星一起围绕太阳旋转的冰体带。该模型表明，柯伊伯带天体有很多层，红色可能来自表面附近一层的有机物质。

研究人员表示，如果该模型是正确的，它将支持目前的理论，即有机材料可能在宇宙中很常见。

位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的物理学家约翰·库珀说：“我们并不是说生命产生于柯伊伯带。但基本化学可能从那里开始，宇宙其他地方类似的柯伊伯带环境也可能发生这种情况，这是一条可能导致生命化学进化的自然路径。”

多种颜色的外套

研究人员表示，到目前为止，大约有1000个柯伊伯带天体被直接成像，这些天体的颜色范围很广，从红色到蓝色再到白色。

由于这些物体距离如此之远——哈勃太空望远镜将它们中的大部分视为一个像素的光——科学家们几乎没有开发出解释这些颜色的理论。

但新的计算机模型绘制出了材料和空间环境的正确组合，可以产生其中的一些色调。研究发现柯伊伯带的天体可能有许多不同的层。

库珀说：“这种多层模型为理解颜色的多样性提供了一种更灵活的方法。”“该模型计算了能量从辐射中进入的速率，并可能导致不同深度的变化。因此，我们可以据此定义不同的层。”

这些层可以具有不同的颜色，并且也可以是动态的。例如，一层较深的相对纯净的水冰可能会喷发形成一个新的最上层，这可能是已知柯伊伯带天体中最大的一个——埃里斯明亮冰冷的表面的原因。

库珀于10月在加利福尼亚州帕萨迪纳举行的美国天文学会行星科学部会议上展示了他的模型。

红色和白色

柯伊伯带的天体有各种各样的颜色、大小和轨道。

其中一组被称为冷经典柯伊伯带，与行星几乎在同一平面上排列，轨道相对圆形。库珀说，虽然柯伊伯带大部分地区的天体都有色域，但冷古典天体始终是红色的。

库珀的模型首先要解释的是，为什么柯伊伯带的物体在辐射照射下不会有厚厚的黑色外壳。他认为，冷经典是在一个最佳位置形成的，在这个位置，来自太阳的等离子体离子强度不足以使最外层表面过冷。

相反，等离子体离子刚刚“喷砂”掉了最上面的表面层，可能有一毫米厚。额外的侵蚀可能来自附近较大物体碰撞时喷射到柯伊伯带区域的微小尘埃颗粒的影响。

模型表明，这意味着红色必须来自暴露的第二层。根据库珀的说法，第二层可能会被星际空间的辐射温和地煮熟。

反过来，这种烹饪效果可以将水冰、碳、甲烷、氮和氨——据信这些身体上的基本物质——转化为含有氧和碳的有机分子，如甲醛、乙炔和乙烷。

库珀说：“如果根本没有烹饪，我们只会看到原始的冰，物体就会看起来明亮而白色。”“如果辐射太多，我们只能看到黑色的地壳。”

库珀的层模型也可以解释白色柯伊伯带天体。在红色物质下面，一层水冰可能会通过地壳火山喷发到表面，形成明亮的白色涂层。

美国国家航空航天局探测器将近距离观察

在这一点上，层模型是基于旅行者号任务的有限数据，该任务提供了海王星以外辐射能级的信息。

美国国家航空航天局的“新视野”号任务飞船将于2014年穿过海王星轨道外的柯伊伯带区域，在2015年仔细观察冥王星及其最大的卫星卡戎，如果一切顺利，稍后还会观察一两个其他物体。

库珀希望“新视野”号能足够靠近另一个柯伊伯带天体，对其表面进行详细观测，这将有助于确认存在哪些物质。新视野号可以通过确认太阳系这一区域的能量分布和粒子符合模型的要求来提供额外的验证。

研究人员表示，如果该模型得到证实，其发现将支持这样一种论点，即生命的组成部分可能在我们的太阳系乃至宇宙中广泛存在。

库珀说：“当你把正确的材料混合并辐射出去时，你可以产生最复杂的分子种类。”“在某些情况下，你可能能够产生生命的成分——不仅是有机材料，还有氨基酸等生物分子。”