类冥天体去哪儿？太阳系简史揭秘！

在形成今天我们所看到的柯伊伯带的过程中，曾经存在于太阳系外缘的冰冻星子已经面目全非。得出这一结论的理由是，今天的柯伊伯带的总质量非常小，甚至还不到地球质量的10%。如果过去太阳星云外缘的物质这么稀薄的话，它很难形成像冥王星这么大的天体。根据可信度较高的太阳星云模型我们知道，事实上，柯伊伯带过去含有的固态物质比今天还要多300倍。

海王星和冥王星最大的卫星海卫一和冥卫一显示，柯伊伯带过去比现在要更加“人丁兴旺”。海卫一与冥王星有着相似的体积、密度和表面结构（图14-4）。我们在第12章中提到，海卫一和海王星的运动方向相反，而且轨道与海王星的赤道相倾斜，它是太阳系中唯一一颗逆行的大卫星。海卫一非同寻常的轨道有力地证明了它原本不属于海王星，而是被海王星捕获的。在此之前，海卫一可能和冥王星一样绕日公转。而冥卫一则极有可能是在冥王星被另一个大天体撞击时产生的，类似于促使地球的卫星月球形成的重击。

表面上看，海卫一和冥卫一的形成方式截然不同，但它们的诞生过程倒有一个共同点：都和两个游荡在外太阳系天体的近距离相撞有关。今天，这种撞击事件的发生概率非常小，因为外太阳系的天体已经所剩无几。在“新视野号”首席科学家艾伦·斯特恩（Alan Stern）看来，海卫一和冥卫一就是证明海王星外部曾经存在大量冰质天体的铁证。如果这是真的，那么又有一个问题出现了：“其他类冥天体都到哪儿去了？”

图14-4　“旅行者2号”探测器在1989年掠过海王星时拍摄到的海卫一拼接图片。海卫一很有可能是被海王星捕获的柯伊伯带天体。如果真是如此，那么“旅行者2号”拍到的这幅海卫一图片将是“新视野号”任务到达冥王星系统之前，最清晰的柯伊伯带天体近距离图片。海卫一的表面温度是太阳系所有已知天体中最低的（大约-235摄氏度），极低的温度使它里面的氮都凝结成了霜，海卫一是太阳系中唯——颗表面大部分由氮冰组成的卫星。海卫一辽阔的南极冠可能存在甲烷结成的冰，上面覆盖的黑色纹路则可能是类似间歇泉的涌泉喷出的冰和碳质尘粒沉淀后形成的。“旅行者2号”飞掠过时有些涌泉仍旧活跃（图片来源：NASA/JPL/USGS）

在第8章里我们提过，行星形成之时，太阳星云中很可能还存在几百万个固态小天体。这些星子的大小介于1～1000千米之间，或在1000千米以上。有些最初是在海王星以外，其他的则迁移到了正在成长的行星的轨道之间。这些星子有很大一部分都被行星清除了，太阳星云外部的许多星子则在和其中某个大行星碰撞后被甩到一边，最终这些星子来到了奥尔特云。(www.xing528.com)

最开始，大行星的轨道很可能比现在还要紧凑，如第12章所说。随着大行星和周围的星子交换能量，大行星的轨道也逐渐改变了。计算机模拟表明，木星在将星子甩向奥尔特云的过程中必定消耗了能量，并逐渐向太阳移动。出乎意料的是，和木星相反，土星、天王星和海王星则在往相反方向移动。由于它们的引力较弱，所以只会将星子往内推向木星，而非向外推到奥尔特云，所以这三个行星获得能量后会向太阳系外移动。

就在发现第一个柯伊伯带成员后不久，行星科学家雷努·马尔霍特拉（Renu Malhotra）提出，今天也许我们还可以找到行星迁徙过的痕迹。海王星往太阳以外移动时，一些天体会被带入共振位置，包括冥王星和冥族小天体。这些天体和海王星步调一致地在海王星前面运动。在海王星的引力作用下，冥族小天体的轨道变得比在共振位置时更加扁长，这就是为什么今天许多冥族小天体，包括冥王星本身的轨道都非常扁长的原因。

其他星子则从未踏入过共振位置，或只是短暂停留，很快就被海王星的引力所清除，海外天体区域的大部分原始物质也被清空。它们有的最后成了散盘的一部分，并生存到现在。其他的，有些在奥尔特云，有些则被甩出太阳系。

最后，大概在到达当时太阳星云的边缘后，海王星停止了迁徙，这时它距离太阳约30天文单位，这也是它今天和太阳的距离。距太阳30天文单位之外的区域最开始空无一物，现在那里都是一些海王星往外迁徙时被甩出的天体。如果这个猜测属实，那么我们今天看到的经典柯伊伯带天体就都是在更靠近太阳的地方形成的。海王星的影响在2∶1共振位置之外急剧减弱，所以这个共振位置就是柯伊伯带的边界。