它拍到柯伊伯带最真实的面貌，还发现“大葫芦”，太阳系太美了
笔者 东邪
太阳系里存在两条比较明显的分界线，一条是位于太阳系内的小行星带，另一条是位于太阳系外层的柯伊伯带，这两条分界线的本质都是小行星带。系内的小行星带位于火星与木星之间，将太阳系内八大行星进行了空间的划分，前面四颗行星是岩质行星，后面四颗行星是气态行星。人类对小行星带的探索比较多，因此知道其中还存在两颗矮行星——灶神星和阋神星。
那么人类对柯伊伯带有哪些了解呢？由于人类到目前为止只有新视野号成功进入柯伊伯带进行探测，因此对这块区域的天体情况的了解也十分有限。去年美国宇航局公开了新视野号拍摄到的最新照片，照片中出现了一颗造型独特的天体，并为其取名为“天涯海角”。那么这个天体有哪些值得注意的地方？柯伊伯带还有多久能够飞出太阳系？
柯伊伯带是如何被提出的？
柯伊伯带是太阳系外层边缘的一种环状结构，该结构中存在许多大小不一、形态各异的小行星，那么这块区域是如何被发现的呢？太阳系边缘的许多星球是进入上世纪后才陆续被发现的，在20世纪之前科学家普遍认为太阳系内最遥远的天体是海王星，这是在人类的天文观测设备比较落后的情况下得出的结果。
虽然观测设备不给力，但不少天文学家尝试从数学推理上证明海王星后面还存在其他星球，这些推理为现实的观测提供了理论方法和方向。到了1930年，一位名叫汤博的天文学家终于发现了比海王星还要遥远的天体，它就是冥王星。冥王星被发现后，科学家再次通过数学推算发现冥王星并非太阳系最外层的天体，太阳系的边缘可能还存在其他天体。
由于当时的天文观测设备水平十分有限，不像现在可以调用太空望远镜观察柯伊伯带，因此科学家只能通过间接的方法去寻找证明柯伊伯带存在的证据。到了1951年，美国天文学家杰拉德·柯伊伯在太阳系起源理论的基础上正式提出了柯伊伯带的概念。他认为太阳系形成的过程不仅诞生了八大行星，还产生了许多小天体。
这些小天体在太阳和八大行星引力的作用下聚集到同一块区域，既然火星和木星之间可以形成一条小行星聚集带，那么太阳系边缘也有可能存在类似的小行星聚集带。杰拉德提出“柯伊伯”这一概念后，有的科学家表示赞同，有的科学家保持保守的态度。直到1992年，天文界才正式确认了柯伊伯带的存在。
也就是说，到了上世纪九十年代，人类还未发射专门探索柯伊伯带的探测器，而在70年代就已经发射升空的旅行者一号和二号探测器因为当时并未确定柯伊伯带的存在，因此科学家在给它们制定探测计划的时候并没有考虑柯伊伯带，因此旅行者号没有探测柯伊伯带。后来美国宇航局在2006年发射“新视野号”探测器，填补这一方面探索的空白。
谁是第一个以探测柯伊伯带为目标的探测器？
新视野号，又名新地平线号，它由美国宇航局研发，于2006年1月19日在佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射升空。据了解，新视野号的探测目标是冥王星、卡戎星以及柯伊伯带。它是人类有史以来速度最快的人造飞行体，飞出地球后只用了不到九个小时的时间就飞跃了月球轨道，用了13个月的时间就到达木星引力区，如今它还保持着每小时4.99万公里的速度前进。
成功升空后，新视野号经历了9年的飞行终于进入了冥王星的轨道内，并且展开对冥王星的探测。不是说新视野号的速度很快吗？为什么从地球飞到冥王星还要用9年的时间呢？首先是因为冥王星与地球之间的距离确实十分遥远，至少达到30个天文单位。其次，新视野号在飞掠各大行星时需要小心谨慎，否则就会被行星的引力吸引，最后导致坠毁在行星表面上。
在对冥王星进行为期一个多月的探测后，新视野号在2015年8月29日接收到美国宇航局地面控制中心的指令，前往柯伊伯带进行探索。到了2017年2月6日，美国宇航局公布了新视野号对6颗遥远的柯伊伯带天体的照片，这是人类首次拍摄到清晰的柯伊伯带照片。根据NASA科学家的介绍，柯伊伯带里的小天体形态各异，比如接下来要介绍的这颗小天体。
新视野号在柯伊伯带里发现了什么特殊天体？
2019年一月份，NASA公布了新视野号最新拍摄到的柯伊伯带天体的照片，照片中出现了两颗靠得很近的小天体，然而根据NASA官方的说法，这其实是一个天体。从图片上来看，该天体像是由两个小天体组合而成，一颗较大，一颗较小，看起来像是一个葫芦。NASA为这颗小行星命名为“Ultima Thule”，翻译为中文是“天涯海角”。
根据新视野号的探测数据显示，这个特殊天体较小部分的直径大约是16公里，较大部分的直径是20公里，整个天体长约36公里。为了探索天涯海角的形成原因，科学家利用计算机对其进行了演化过程的模拟。模拟结果表明，天涯海角很可能是两个小行星合并在一起形成的。如下图所示，运动速度会造成不同的形状。
如果天涯海角的速度达到每秒钟10米，那么两个小天体之间会出现一条长长的连接，让这个天体看起来像是一根双头勺子。如果它的速度达到每秒钟5米，那么两个小天体之间的分界线不会那么明显，较小的天体明显还有部分与较大天体融合在一起。只有当它的运动速度不超过每秒钟3米时，两个小天体之间才可能出现明显的分界线。
关于它们是如何合并在一起的，科学家表示目前还无法得到确切的结论。新视野号对天涯海角拍摄了多张照片，其中一张照片上它通体出现了淡红色的现象，对此科学家认为它应该含有较多含碳分子，这些分子在紫外线的照射下会散发出淡红色。那么其中的含碳分子到底是什么呢？科学家认为有可能是含碳有机物。
新视野号拍摄的这张照片让人陷入深思
虽然天涯海角十分特殊，但新视野号并没有对它进行长时间的探测。进行了一段时间的探测后，新视野号又继续往前飞了。今年4月份，NASA公布消息称新视野号已经飞到了距离地球50个天文单位的地方，创造了人类航天的又一座里程碑。为了纪念这一伟大成就，新视野号“回过头”拍摄了一张太阳系内的照片，照片中只出现了星星点点。
许多年龄稍长的科学家看到这张照片后联想到了上世纪九十年代旅行者号在距离太阳遥远的地方也拍摄了一张照片，但是那张照片引起了巨大的关注。无论是新视野号拍摄的照片还是旅行者号拍摄的照片，如果不仔细分析的话，很难从中发现地球的存在。因为太阳系内的天体并不少，再加上距离十分遥远，导致所有天体在成像中都比较渺小，连太阳也是如此。
这还只是从太阳系边缘拍摄到的图片，如果飞到太阳系外更遥远的星际空间去拍摄，估计连太阳都有点难找，更别说找不会发光的地球了。第一眼看这些图片，很容易让人产生宇宙十分浩瀚的感受，同时也会让人产生地球很渺小的感觉。实际上在宇宙中，地球就是一颗渺小的天体，只不过因为生命的出现，这颗星球变成了与众不同的一颗行星。
新视野号预计在什么时候离开太阳系？
旅行者号探测器发射升空时携带了一些地球物品，其中就包括了一张特制的金属唱片和一面特制的美国国旗。新视野号发射之前，NASA也做了同样的工作。他们特别制作了一张唱片，唱片上还刻录了45万位美国网友的姓名，同时它还携带了一面美国国旗。这么做的目的是能向潜在的外星文明表明，这艘探测器来自太阳系内的地球文明。
新视野号装配了一根长度达到2.1米的高增益天线，这是它与地球保持通讯的重要设备。但如今它已经飞到太阳系的边缘，与地球之间的通信也变得越来越不稳定。很多人关心的一个问题是，新视野号最终会在什么时候飞出太阳系。对此NASA科学家给出的推测是2029年。除此之外，他们表示无法给出确切的答案。
因为新视野号可能在未来十年的飞行中与地球失去联系，即使它飞到了太阳系的边缘，我们也无法知道它的最新动态。新视野号是人类在21世纪初打造的“地球文明使者”，希望它在遥远的太空中一切安好。