关于作者

 郑永春,博士,中国科学院国家天文台月球与深空探测研究部、中国科学院月球与深空探测重点实验室副研究员。2000年起参与探月工程、深空探测等国家重大科技任务。主要研究领域为行星地质与遥感。
首批香江学者计划入选者,中国科学院青年创新促进会首批入选者,中国青年科技工作者协会代表。先后获中国科学院院长奖、我国首次月球探测工程有功人员奖、探月工程嫦娥二号任务突出贡献者奖、香江学者奖、中国科学院青年创新促进会优秀会员等。

新视野号抵达太阳系新大陆

郑永春
2015年07月16日
随着地面和空间天文观测能力的提高,以及深空探测的进展,太阳系的边界扩展已经到了奥尔特云之外,与太阳的距离甚至达9.5万亿千米(1光年)左右……
柯依伯带——太阳系里的新大陆 
柯依伯带——太阳系里的新大陆
1492年10月11日,意大利航海家哥伦布带领87名水手在水天茫茫的大西洋上漂流了两个多月后,终于看见了海面上漂着的一根芦苇。哥伦布和水手们欣喜万分——这根芦苇就是他们的救命稻草,说明不远处就会有陆地。当天夜里,他们就发现了火光和大片黝黑的陆地。
正如哥伦布抵达美洲新大陆时被那些从未看到过的场景深深震撼,今天,迄今为止飞得最快的航天器、人类发射的第一个冥王星探测器“新视野号”飞船,经过约9年的星际旅行,将首次抵达太阳系里的新大陆——柯伊伯带(Kuiper belt),开始探测冥王星、冥卫、以及它们所处的柯伊柏带其他天体。那究竟是怎样的一个区域呢?
说到太阳系,我们立即联想到太阳和八大行星。实际上,随着地面和空间天文观测能力的提高,以及深空探测的进展,太阳系的边界扩展已经到了奥尔特云之外,与太阳的距离甚至达9.5万亿千米(1光年)左右。不仅观测到的天体数量大大增加,而且天体类型也从行星、小行星和彗星,到增加矮行星的分类。对于关系人类生存延续的太阳系,我们的了解远未清晰。
2014年岁末,各大影院正在热播《星际穿越》,黑洞、白洞、虫洞等天文学前沿概念被人们津津乐道,似乎人类将来有望通过虫洞快速抵达太阳系外的宜居星球。但实际上,星际飞行理论还没有突破性进展,深空探测在可以预见的将来还只能局限于对太阳系内天体的探测。
我们的太阳系包含三个主要区域,一区为内太阳系,包括水星、金星、地球和火星,称为类地行星,均为岩石质天体;二区为外太阳系,包括木星、土星、天王星和海王星,称为类木行星,均为气液态巨行星。一区和二区之间以距离太阳2.3~3.3天文单位(1天文单位为日地平均距离,约等于1.5亿千米)的小行星带为界。三区为海王星以远,包括距离太阳约30~50个天文单位的柯伊伯带。在柯伊伯带之外,距离太阳5~10万天文单位还有一片由千亿颗冰冷天体组成的奥尔特云。
图2 太阳系结构 
图2 太阳系结构
图3 火星和木星轨道之间的小行星带 
图3 火星和木星轨道之间的小行星带
2015年7月15日,人类第一个柯伊伯带探测器——“新视野号”在这一天最接近冥王星,将飞越探测冥王星及其卫星、以及其它柯伊伯带天体,对这些天体进行近距离观测。冥王星的发现者汤博的一部分骨灰搭载在“新视野号”上,将亲赴现场考察。
柯伊柏带是1992年才发现的太阳系新大陆,虽然现在冥王星已从太阳系尊贵的九大行星之一降级为矮行星,却阴差阳错地成为了柯依伯带中数千颗冰冻小天体的“领头羊”。这些冰封在太阳系冷库中的冰冻天体含有大量的水,非常不同于常见的八大行星和小行星,新视野号飞船的发现将直接改变我们对太阳系的已有认识。
图4 冥王星降级前的太阳系九大行星 
图4 冥王星降级前的太阳系九大行星