柯伊伯带天体的想象画
但关于这一点远没有在科学家之间达成共识。尽管很难解释观测到的柯伊伯带天体的所有性质,但是巨行星轨道的向外迁移确实可以解释一些柯伊伯带天体的奇特轨道。
在过去的20多年里已经在大片的天区中搜寻了那些缓慢运动的天体,并且已发现了超过1,000颗的柯伊伯带天体。但是这些大天区的巡天只能发现大而明亮的天体,而用于寻找小而暗弱天体的长时间曝光巡天只能覆盖较小的天区。如果有一颗火星大小的天体位于距离太阳100个天文单位的地方的话,那么它可以轻而易举地躲过地面上的侦察。
独自位于太阳系边缘的矮行星阋神星(2003UB313)的想象画
但是这一状况马上就要被改变了。2008年12月,全景巡天望远镜和快速反应系统(Pan-STARRS)的首架原型机在夏威夷投入使用。不久装备有全世界最大的140亿像素数码相机的四架望远镜就将开始搜寻天空中任何闪烁或者运动的目标。它的主要目的是寻找对地球具有潜在威胁的小行星,但是那些外太阳系的居民也难逃它的“法眼”。
杰迪克和他的团队目前正忙于开发可使用Pan-STARRS自动搜索这些天体的软件。他说,发现一颗遥远的行星绝对是一件令人兴奋的事情。对存在这样一颗行星的唯一解释是,它是一颗形成于在太阳系早期的大型天体,在随后和巨行星的引力相互作用中被抛射到了太阳系的外围。它的发现会佐证我们对太阳系形成的认识,也可能会成为人类迈向太阳系更深处的阶梯。
四、彗星来自何方?
很少有“宇宙来客”能像彗星那样使得人类对它既敬畏又恐慌。特别是肉眼可见的哈雷彗星,在犹太教法典上写道“每70年出现一次的星星会让船长们犯错”。1066年黑斯廷斯战役之前哈雷彗星犹如厄运的征兆出现在了天际,1456年教皇卡利克斯特三世将其逐出了教会。
而现代科学对待彗星则采取了更多实证的观点。彗星是尘埃和冰的聚合体,在大椭圆轨道上绕太阳运动。当它们靠近太阳的时候,由于太阳风的吹拂而形成了壮观的彗尾。现在我们甚至还知道它们发源自海王星轨道以外的柯伊伯带。
但是这里也存在着问题。诸如1997年造访地球的海尔-波普彗星,它们难得会出现在我们的天空中。因为它们的轨道非常长,因此不可能来自柯伊伯带。许多天文学家对此的结论是,我们已知的太阳系被一个巨大的、由冰质天体组成的晕所包围,这些天体是几十亿年前在巨行星的引力作用下被从太阳附近“驱逐”到这里的。
拍摄于美国加州约书亚树国家公园的海尔-波普彗星照片
这一片天空中的“荒漠”被称为“奥尔特云”,用以纪念1950年第一个提出它的荷兰天文学家简·奥尔特(Jan Oort)。这个包围着太阳系的球形物质晕还从来没有被观测到过,但是如果长周期彗星确实发源于此的话,那么奥尔特云一定是非常巨大的,它所延伸的范围可以达到柯伊伯带外边界的大约1,000倍。在这样遥远的距离上,它不再会受到太阳系行星的影响,相反银河系和近邻恒星对它的作用成为了主导。奥尔特云可能就存在于我们的太阳系向星际空间过渡的某个地方。