太阳系柯伊伯带新发现：深入了解太阳系外部区域！

太空任务在这些问题上大有用武之地。科学家对未来的太空任务寄予了厚望，希望它们能继往开来，继续带来更多的重大发现。探索过去45亿年来变化甚微的天体可以帮助我们了解太阳系最初的环境。小行星是这类太空任务的首选目标，因为它们在主要行星完全成形之前就已经形成了。另外，外太阳系的冰质天体，包括柯伊伯带天体和它的表亲——彗星也是不错的选择，它们在运行到地球附近时比较容易观察。尽管它们不一定是太阳星云的原始物质，但它们很可能还保存着太阳系形成过程中曾经存在的一些物质，而且它们身上可能留有很久以前发生事件的痕迹。

我们第一次提到“罗塞塔号”任务是在第1章。发射于2004年的“罗塞塔号”执行了有史以来最伟大的一次针对彗星的太空任务，它计划在2014年结束漫长的飞行并抵达目的地丘留莫夫-格拉西缅科彗星。2014年11月，“罗塞塔号”释放出“菲莱”着陆器，该着陆器是以位于尼罗河上游的菲莱岛命名的，考古学家曾在那里发现一座方尖碑，罗塞塔石头上面的象形文字的破译也有它的一份功劳。“菲莱”自锚在该小彗星（大小约3千米×5千米）的表面，将采集到的数据发送给“罗塞塔号”，然后再被传回地球。释放出“菲莱”后，“罗塞塔号”将环绕该彗星保持低轨道运转，该彗星会在到达其近日点（1.3天文单位）后返回木星轨道附近。按照计划，“罗塞塔号”会一直传回数据，直到2015年12月。^[1]

“罗塞塔号”一共搭载了11台科学仪器，“菲莱”另外还搭载了9台，用来以一切能想到的方式穿透并探测彗星。它们被用于测量该彗星的形状、构造、外观和组成成分（包括同位素、化合物和形成它的矿物）。通过全年追踪该彗星，“罗塞塔号”得以观察到该彗星在向太阳移动的过程中，面对越来越强烈的辐射和太阳风，是如何反应的。它将帮助我们了解太阳是如何随着时间逐渐改变它的成分的，并帮助我们更好地了解它原来的构造。

丘留莫夫-格拉西缅科彗星的公转周期为6.6年，在多次靠近太阳后，它的表面必定已经大大改变了。但就算是如此，“菲莱”还是可以钻入它的表面以下深处，分析其内部的原始物质样本。对这些物质样本的成分分析可以帮助我们了解该彗星的形成方式和形成位置，以及它形成以来的热力学演化历史。比如，在彗星形成时，有一些惰性气体（如氩气）被困在坚冰里面，如果冰块的温度升高，它们就可以轻易地逃逸到太空。因此，只要知道该彗星内部残存的惰性气体的含量，就可以知道它过去的温度情况，以及它变化的程度。

丘留莫夫-格拉西缅科彗星的形成位置极有可能是在海王星轨道以外，但是它形成以来肯定已经发生了巨大的改变。“新视野号”太空任务将造访柯伊伯带并考察那里的冰质天体。“新视野号”探测器发射于2006年，2015年7月，它在10000千米的上空高速飞掠冥王星和它的卫星，进行了一次“短暂的亲密接触”。接下来的5年，如果有足够燃料的话，该探测器的设计者希望改变它的方向，让它继续研究柯伊伯带的其他天体。(www.xing528.com)

等到“新视野号”的7台仪器发回冥王星的照片和数据后，人类将首次得以深入地研究冰质星子。此前，与之最接近的是“旅行者2号”对海王星卫星海卫一执行的太空考察任务，海卫一极有可能是海王星捕获的一颗来自柯伊伯带的天体。届时，“新视野号”将会为冥王星绘制一幅分辨率高达1.6千米的完整地图，并对特定区域进行拍照，而照片的分辨率是地图的30倍——这比已有的最清晰的海卫一照片还要清晰不少。冥王星和冥卫一上火山口的分布情况将会揭示它们的撞击史，还有柯伊伯带在过去的天体分布情况。另外，它还将绘制冥王星和冥卫一的化学成分分布图，帮助我们了解它们的形成条件。如果一切进行顺利，这些从人类迄今为止尚未涉足的柯伊伯带传回的资料，将极大加深我们对太阳系中的这个区域以及那里的最早成员的了解。

就在“新视野号”继续着它50亿千米的旅程时，另一个航天器——“曙光号”（Dawn）探测器也踏上了对太阳系诞生遗迹的探索之旅。它的目标是位于主小行星带的矮行星谷神星和小行星灶神星。科学家之所以选择它们作为探索目标，是因为它们很可能从太阳系诞生至今都没有发生过较大的改变，尽管它们属于完全不同的两种类型。它们就像不同物种的古老化石，研究这些天体有助于我们了解这个缤纷多样的小行星带是怎么来的。灶神星在形成早期就熔化并分层了，就像类地行星一样，在这个过程中它失去了水分。谷神星同样经历了分层，但是它的表面却被含水矿物质覆盖，它的内部很可能还储存着大量冰或液态水。显然，二者有着不同的发展过程，也许是它们形成的位置和太阳的距离不同造成的。谷神星也许是一种新的天体形式，它的一半类似内太阳系的岩质天体，而另一半则像太阳系外部的冰质天体。

而巨行星的形成之谜则有望通过另一个太空任务得到解决。就在“黎明号”开始在灶神星上采集数据时，“朱诺号”（Juno）航天器也搭载着7台仪器发射升空，开始了对木星为期5年的飞行之旅。它在2016—2017年期间，对木星展开了为期一年的观察，试图解决“伽利略号”留下的问题，“伽利略号”是20多年前发射的一个木星探测器。“朱诺号”的主要目标一是更好地估测木星内核的质量，二是测定木星大气中的成分（特别是大气中的含水量）。只有知道了这两个信息，科学家才能判断木星刚形成时是固态的还是其他形态的。

在更远的未来，科学家希望能从两个小行星上采集到足够多的样本并带回地球进行深入研究。2011年，NASA通过了它的第一个采集小行星样本的太空任务计划。“奥西里斯号”（OSIRIS-REx）探测器将于2016年发射升空，它将造访地球附近的一颗编号为1999 RQ36的碳质小行星。完成数月的观察任务后，它将从该小行星表面上挖掘60克物质样本并在2023年将它们带回地球。同时，日本的“隼鸟”号于2010年带回了从小行星“丝川”上采集的一小份尘埃粒子，之后日本乘胜追击，在2014年12月发射第二个类似的太空探测器——“隼鸟2号”，造访地球附近的一颗编号为1999 JU3的碳质小行星，并带回更多样本以供研究。