新视野号探测到延伸的尘埃迹象-探索柯伊伯带 (新视野号探测器速度)

NASA的新视野号宇宙飞船的最新观测结果表明，柯伊伯带——太阳系广阔而遥远的外围区域，由成千上万颗冰冷的岩石行星组成——可能比我们想象的要延伸得更远。艺术家构想的遥远柯伊伯带两个天体之间的碰撞。这种碰撞是柯伊伯带尘埃的主要来源，同时柯伊伯带天体被来自太阳系外的微小尘埃撞击而产生的微粒也是柯伊伯带尘埃的主要来源。

新视野号金星伯尼学生尘埃计数器（SDC）仪器加速穿过柯伊伯带的外缘，距离太阳的距离是地球的近60倍，探测到的尘埃水平高于预期——较大的柯伊伯带天体（KBO）和被太阳系外微小尘埃撞击物撞击的微粒之间碰撞的微小冷冻残留物。

根据科学模型，柯伊伯带天体的数量和尘埃密度在10亿英里的距离内就会开始下降，而这些读数违背了这一科学模型。越来越多的证据表明，主柯伊伯带的外边缘可能比目前估计的要延伸数十亿英里——或者甚至可能在我们已经知道的柯伊伯带之外甚至可能还有第二个柯伊伯带。这些结果发表在2月1日出版的《天体物理杂志通讯》上。

新视野号首次对海王星和冥王星以外的行星际尘埃进行了直接测量，因此每一次观测都可能带来新发现。本文第一作者、科罗拉多大学博尔德分校物理学研究生亚历克斯·多纳（AlexDoner）说。我们可能探测到了一个扩展的柯伊伯带——有全新的天体群在碰撞并产生更多尘埃——这一想法为解开太阳系最遥远地区的奥秘提供了另一条线索。

SDC由科罗拉多大学博尔德分校大气与太空物理实验室（LASP）的学生在专业工程师的指导下设计和制造，在新视野号穿越太阳系的50亿英里、长达18年的旅程中探测到了小行星、彗星和柯伊伯带天体碰撞产生的微小尘粒。作为NASA行星飞行任务中首个由学生设计、制造和飞行的科学仪器，SDC对尘埃粒子的大小进行计数和测量，从而获得外太阳系中此类天体碰撞率的相关信息。

新视野号在距离太阳45至55个天文单位（AU）的范围内飞行了三年，最新的惊人结果在此过程中得出——1AU是地球与太阳之间的距离，约为9300万英里或1.4亿公里。新视野号的科学家们利用夏威夷的日本斯巴鲁望远镜等天文台，还发现了一些远在柯伊伯带传统外缘之外的柯伊伯天体。

多纳说，随着望远镜观测的继续，科学家们正在研究SDC尘埃读数偏高的其他可能原因。一种可能性是辐射压力和其他因素将柯伊伯带内部产生的尘埃推向50AU之外，但这种可能性较小。新视野号还可能遇到了寿命较短的冰粒，这些冰粒无法到达太阳系内部，而且目前的柯伊伯带模型还没有将其考虑在内。

新视野号的这些新科学成果可能是任何航天器航天器首次在太阳系中发现新的天体群。来自博尔德西南研究所的新视野号首席研究员艾伦·斯特恩（AlanStern）说。我迫不及待地想知道，这些升高的柯伊伯带尘埃水平还能延伸多远。现在，新视野号已进入第二次扩展任务，预计它将拥有足够的推进剂和动力，在距离太阳100AU以外的地方运行到21世纪40年代。

任务科学家说，在这么远的距禀上，SDC甚至有可能记录下航天器进入星际粒子主导尘埃环境的区域的过程。通过从地球上对柯伊伯带进行补充性的望远镜观测，新视野号作为唯一一个在柯伊伯带运行并收集新信息的航天器，有了一个独特的机会来更多地了解柯伊伯带天体、尘埃源和柯伊伯带的广度，以及其他恒星周围的星际尘埃和尘埃盘。

位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室（APL）负责建造和运营新视野号航天器，并为NASA科学任务局管理该任务。位于科罗拉多州圣安东尼奥和博尔德的西南研究所通过首席研究员艾伦·斯特恩（AlanStern）指导此次任务，并领导科学团队、有效载荷运行和遭遇科学规划。新视野号是NASA新前沿计划的一部分，由位于阿拉巴马州亨茨维尔的

---

“新视野”号在柯伊伯带，拍下的真实照片，无法想象这是外太阳系

新视野号 从发射至今已经过去 十多年 ，它给人类带来的新发现远不止证实 遥远边际地带 这么简单。

探测器的发射 往往会伴随着 科学理论 的验证，因此新视野号并不是一台单纯的 “观光”探测器 。那么它的旅途给人类带来了怎样的 发现 呢？

新视野号 最重要的发现在于它验证了 柯伊伯带 的存在，过去很长一段时间里， 太阳系 的这处边际地带都是在人们的想象中。直到 新视野号 亲身前往，人们才看到了这辽阔的边际。在这里，它拍摄了 最真实的照片 ，并且比 哈勃望远镜 的图像清晰 数百倍 ，很难想象这里是 外太阳系 的样子。

柯伊伯带为人类提供了 哪些研究 ？为什么柯伊伯带对新视野号如此 重要 ？外太阳系周围到底都 有些啥 ？新视野号的 未来 将走向何处？本文将从 新视野号的发现和现代天文研究 这两个方面来回到这些问题，接下来一起看看抵达柯伊伯带的新视野号，它所拍摄的照片究竟有多 真实 ？为什么 外太阳系 会是这样？真是令人无法想象。

新视野号 在完成自己的 冥王星 探索 后便立马动身前往 柯伊伯带 ，经过数年的旅程，如今终于到达。科学家为了让整个任务顺利进行，期间还关闭了探测器上大多数 科学仪器 ，以此保证新视野号有 足够的电力 。

柯伊伯带 确实在 上世纪 就被人类发现了，但人们并不清楚它的 起源 ，并且许多观察都是 依据假定的情况进行推论 。天文学家在早期认为这里可能存在像 冥王星 这样的天体，但后来的事实证明， 冥王星 是太阳系中非常特殊的 矮行星 。

另外根据柯伊伯带的 模型分布 来看，这里主要受 木星和海王星 的影响，整个地区应该是 太阳系早期的原行星盘碎片 。不过理论终归是理论，即便有着科学的模型也还是无法说明这种假设是否 完全合理 。

因此新视野号的 拓展任务 才显得如此重要，这是对现有理论的一种 实践突破 。如果新视野号能够证明 柯伊伯带 的观察和研究确实如此，那么这对于构建一个 真实的宇宙模型 有着重大帮助。而且另一方面在于，如果柯伊伯带存在，也许能够证明 太阳系的 形成过程 ， 星系活动 是如何留下这些踪迹的。

但新视野号也不是完全没有目标，根据模型显示，柯伊伯带有着数以亿计的 碎片和陨石 ，包括可能存在的 矮行星 ，所以选择合适的一个 观测目标 很重要。

现在新视野号已经在 太阳系边界 探测多年，那它传回来的 图像 到底是怎样的呢？

到了 2014年 ，新视野号终于来到柯伊伯带附近，在这里，探测器证实了该地带的存在。由此科学家们确定了该区域的 距离位置 ，同时也根据探测器传回来的 图像数据 大致了解了柯伊伯带的情况。

柯伊伯带 实际上不仅有着 众多陨石和流浪天体 ，这里还分布着众多 冰封结构的微行星 。但是这种聚集结构科学家们仍不清楚具体是 怎样形成 的，并且会对太阳系 造成哪种影响 。不过可以推测出的地方在于，柯伊伯带要比想象中 更大 ，而且它还有着自己的 运动轨迹 ，并不是完全 停靠 在太阳系外层。

接下来便是 创神星 ，在这里新视野号了解到了创神星的 运行轨道 ，包括它的其他数据，例如 冰晶、冰火山 。过去科学家一直认为这颗天体属于 类地行星 ，这个计算主要来自于对创神星的 卫星活动 并从 相关的轨道 中推算出来的。

不过后来科学家却把它排除在外，因为后来的 行星测量标准 改变后，创神星的 质量 并不能达到规定要求。而新视野号 应验 了这一点，由此传回的数据给科学家提供了进一步观察。

但这并不是第一目标，科学家为新视野号设计的 第一条拓展任务飞行路线为天涯海角 。探测器首次拍到天涯海角是在2018年 ，同时这也是人类目前能够拍摄到的 最远天体 。由于新视野号的 数据传递 要经过相当长的距离，因此这些图像一直到2020年 才被完全收回。

从图像中可以看到， 天涯海角 的形状确实很像一个 雪人 ，并且是一个 接触双天体 。它由 两个小型天体 组成，科学家认为这 两个岩石碎片 可能是由于两个物体 缓慢碰撞 下所形成，这才保留了它们现在的模样。

但令人意外的是，当新视野号完成对 天涯海角 的基本拍摄后的 一个月 ，新的附加图像显示，新图像表明这个天体并不是一个 球形 ，而像一块 煎饼 ，或者说 两块叶片状 的陨石 组成了这个天体。

最奇特的地方在于，两个叶片的 最长轴几乎与它们的旋转轴对齐 ，旋转轴位于两个叶片 之间 。这种 状态和排列组合 表明它们 在碰撞前是相互锁定的 ，有可能是因为 潮汐锁定 的影响。

新视野号除了 观察规定路线中的天体 外，还拍摄了科伊伯带中 其他天体 ，尽管探测器位于科伊伯带中，但新视野号还是很好的通过图像绘制出了 局部样貌 。这些工作都得益于探测器上携带的 光学探测器 ，新视野号的 探测装置 比它的前辈们要先进许多，同时 近距离的成像 也远超过 哈勃望远镜 的观察。

在 2017年 时，新视野号在大约距离地球 60亿公里外 的地方拍下了 许愿井星团 的校准图像，这标志着人类航天器能够拍摄到 更远的图像 ，由此打破了当初 航海者1号 创下的 “淡蓝点”记录 。

新视野号给人类带来了 全新的观察 ，那它在 未来 又将 走向何处 呢？

在完成天涯海角的观测后，新视野号 拓展任务 基本就算完成了，这时的它已经是一个 完全自由的探测器 ，只要 工作信号和自身状态 良好，新视野号就能为我们一直带来新消息。根据现有的数据记录，新视野号的 动力 能够让它 一直运行至2030年 。

也许有人会问，这时的 新视野号 会像曾经的 航海者号 一样 回望一下地球 吗？抱有这个想法的人可能要失望了，新视野号上面并没有搭载 主动快门机制 ，因此，新视野号如果要 转身 拍一张地球的照片很有可能会 被阳光损坏 。

对于柯伊伯带而言，早期的 旅行者号 以及其他探测器从现有的飞行记录来看，为什么它们 没有观察到柯伊伯带 ？一方面是这些探测器的 观测设备 没有新视野号这样先进，更重要的是没有像天涯海角这样 已经明确的可观察目标 。以 旅行者号 为例，当它停机 保留燃料 再运作时 刚好错过柯伊伯带 ，因此很长一段时间里，柯伊伯带只停留在 理论 中。

如果运气够好， 新视野号 的燃料能维持在 2038年 的话，那么它将和 航海者号 一起前往星际空间 探索日球层 。就现在的状态来看，新视野号很有可能在未来带来更多消息。

抵达柯伊伯带的探测器，拍摄到小行星“天涯海角”，有何意义？

太阳系，是银河系猎户支臂上的一个恒星系，这个位置处于银河系相对外围的区域，根据我们对于宇宙的认知，像太阳系这样的恒星系在宇宙中的数量无法计算，保守估计可见宇宙中可能有40万亿亿颗恒星存在，可观测宇宙之外更是存在大量的恒星。

从宏观的角度来看，太阳和太阳系只是组成宇宙宏观物质结构的一个微小组成部分，但是对于生活在太阳系内部的人类来说，太阳系本身要比我们想象的更复杂，直到目前为止，我们对太阳系的了解都还不够深入和全面。

太阳系是以太阳这颗恒星为引力中心维持的天体系统，在恒星大家族中，太阳算是中小体型的，宇宙中最多的恒星是体积和质量都偏小的红矮星，但是也存在体积异常庞大的巨星，这是因为体积越大的恒星越不稳定，而体积质量相对较小的矮星可以长期稳定的存在，巨星可能几千万年或者一亿年就消失了，而矮星可以稳定的存在百亿年千亿年，甚至是万亿年。

我们的太阳是一颗黄矮星，大约可以存在100亿年，这个时间说久不久，说短也不短，现在的太阳系大约45.7亿岁了，大约还有50亿年太阳就会开始膨胀，变成一颗红巨星，然后慢慢燃烧殆尽成为一颗白矮星，最终变成一颗黑矮星。

今天我们不聊太阳，而是聊聊太阳系的具体结构，特别是外太阳系的“神秘地带”。

人类的天文观测起始于古代人用肉眼对夜空中天体的观察，古代没有现代这么严重的光污染，大气也要比现在的更透彻，所以古代人看到的夜空要比现代人看到的更璀璨，漫天繁星让人类对神秘的宇宙产生了最初的向往，也孕育出了神秘的天象学，比如说“观星术”“占星术”等等。

直到望远镜被发明并被用于天文观测后，人类的天文学才逐渐变得“科学”起来，在此前很长一段时间内，天文学一直都和神秘学和信仰紧紧地联系在一起。在地球上用望远镜和观测和研究各种天象，终究还是存在很大的局限性。

这些问题随着人类 科技 的逐渐进步得到了解决，俗话说“读万卷书，不如行万里路”，人类在地球上进行再多的观测，也不如让探测器实地考察来的直接和全面，目前人类的探测器已经路过并观察了太阳系内的所有行星，最开始被观察的自然是月球，并且月球也是唯一一个人类登陆过的星球。除了地球之外的三颗类地行星中，只有水星没有被探测器实际登陆过，金星和火星上都有人类探测器抵达并进行了观察。

比火星更神秘的，是以木星为首的气态行星，这些巨型的气态行星环境和地球完全不同，想要探测这些距离我们更远的行星，就需要更加先进的探测器，更关键的是，太阳系并不是在海王星轨道就结束了，海王星轨道之外还存在大量的小行星和气体尘埃。

曾经，太阳系有九大行星，不过最后一个被发现的冥王星在后来被“踢”了出去，被降级成为了“矮行星”，冥王星就是一颗典型的外海王星轨道天体，我们对于这些神秘的天体知之甚少。

想要探测这些外海王星轨道天体，对探测器要求很高，甚至对探测器发射的时间也有很严格的要求，合理的发射时间可以让探测器借助其他行星的引力加速，这些探测器被称为“太阳系外探测器”，因为这些探测器会随着时间的推移离开太阳系，迷失在浩瀚的宇宙中。

新地平线号探测器，也叫“新视野号”探测器，是一个为了探测冥王星设计的外太阳系探探测器，目前的新视野号距离地球超过了70亿公里，正努力的在“柯伊伯带”内进行 探索 。

在2019年，新视野号 探索 了小行星2014 MU69，这个小行星被我们命名为“天涯海角”。

这是一个形状像“雪人”一样的小行星，这颗小行星总长21公里，由两个球体组合而成，在这个小行星上保留了大量太阳系形成过程中留下的痕迹。

神秘的太阳系外围在人类探测器的 探索 下变得没有那么神秘了，我们正在一步步揭开太阳系外围神秘的面纱。

柯伊伯带和小行星带类似，但是柯伊伯带要比小行星带的范围大上很多，宽度是小行星带的20倍，重量能达到小行星带的20~200倍，这里距离太阳大约30天文单位，延展到55个天文单位左右。

在观察其他恒星系时，科学家也发现了类似于柯伊伯带的结构，这让我们推测柯伊伯带的形成和原始的行星盘碎片有关，像冥王星这样的矮行星，被认为是原始太阳系的“行星胚胎”，这些微行星会相互碰撞，形成新的行星。 探索 柯伊伯带可以帮助我们破解太阳系形成的秘密。

柯伊伯带的外围是什么呢？答案是一个更庞大更松散的星系结构：“奥尔特云”。

奥尔特云距离我们十分遥远，即使是目前距离我们最远的探测器旅行者一号，也需要几百年后才会进入奥尔特云，这是一个包围着整个太阳系，半径大约1光年的球星云团。

奥尔特云同样是太阳系形成的残余物质，如果说柯伊伯带是岩石行星的残余物质，那么奥尔特云就是气态巨行星以及太阳本身形成中产生的残余物质，在这里存在大量的彗星。

新视野号让我们看到了柯伊伯带真实的样子，但是在柯伊伯带之外，还存在更多的秘密，现阶段人类的探测器还没有能力抵达柯伊伯带，不论是旅行者一号还是新视野号，抵达柯伊伯带时都会因为能源被消耗一空和人类失去联系。

太阳系看似渺小，其实真实远比我们想象得更复杂，人类未来可以离开太阳系吗？欢迎留下你的答案！

新视野号+斯巴鲁望远镜：或将能再发现100个新的柯伊伯带天体

自2020年5月以来，与美国宇航局（NASA）新视野号的合作观测一直在斯巴鲁望远镜进行。 安装在斯巴鲁望远镜主焦点上的宽视场相机HSC(Hyper SuPrime-Cam)用于观测，为“新视野”号的下一次观测寻找目标候选者，来自日本的天文学家和新视野号任务天文学家一起参加了观测队。 “新视野”号于2006年从佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射升空。 经过近10年飞行，新视野号在2015年7月对柯伊伯带矮行星冥王星及其卫星进行了一次侦察飞越研究。 当时冥王星距离地球约48亿公里。 新视野号拍摄到冥王星表面令人惊叹的地质特征让我们大吃一惊。 新视野号还在2019年对另一个柯伊伯带天体()阿罗科斯进行了飞越观测研究。 “新视野”号将继续在太阳系外进行 探索 ，斯巴鲁望远镜被选为“新视野号”下一次观测寻找目标候选者的设施之一。 西南研究所的艾伦·斯特恩(Alan Stern)博士是新视野号任务的首席研究员，他强调了使用斯巴鲁望远镜进行观测的重要性：我们之所以使用斯巴鲁望远镜，是因为就搜索目的而言，它是世界上最好的。 这是因为它独特的望远镜尺寸组合，也是世界上最大的望远镜之一，可以同时发现许多柯伊伯带天体。 斯巴鲁望远镜正在观测人马座一个相当于18个满月大小的区域(HSC可以用2个点覆盖这个区域)，新视野号现在正在人马座巡航。 通过斯巴鲁望远镜的观测，研究小组预计将发现100个新的柯伊伯带天体，其中大约50个应该可以在与新视野号航天器相距较远的地方观察到。 同时使用斯巴鲁望远镜和新视野号望远镜进行观测，对于辨别太阳系外神秘物体的性质很重要。 当从地球观察太阳系外遥远的物体时，它总是看起来像一个几乎正面被阳光照亮的“满月”。 另一方面，当“新视野”号观察其附近的一个物体时：该物体可能看起来像一个“半月”，阳光从侧面照射到它身上。 在不同的相位角观察一个物体将使我们能够了解该物体表面的详细特征。 此外，研究小组将研究新发现的柯伊伯带天体，是否包括一个适合新视野号未来飞越研究的天体，就像阿罗科斯那样。 斯巴鲁望远镜的下一次观测将在今年8月进行，研究团队将通过比较在不同时间拍摄的图像来搜索新的遥远天体，然后精确地确定它们的轨道。 观测团队的核心成员、负责HSC的斯巴鲁望远镜支持天文学家寺井刚博士评论说：搜索区域在银河系内，因此附近有许多恒星，包括明亮的恒星，这给观测工作带来了更大的困难。 观测团队正在尽最大努力利用斯巴鲁望远镜的独特能力获取高质量数据，并与”新视野号“一起研究太阳系的起源。