太阳系的边界(出发后第153天)

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太阳系的边界
出发后第153天

闭上眼睛我看得最清晰,

因为在白昼它们对一切都熟视无睹,

当我入睡后,在梦里望着你。

——[英]威廉·莎士比亚

“卡拉维尔号”以1.5g的加速度在星际间飞行了4个半月,大部分时间里,宇航员们都在进行测量和实验。慢慢地,飞船离开了行星们绕转的黄道平面。飞船在达到光速的30%左右的时候开始刹车,仿佛一场半路叫停的比赛;进入奥尔特云后,飞船开始颠簸。根据狭义相对论,此时飞船的速度非常有限,宇航员们的航行时间相对于地球上的时间来说要少两天。漫长的几周后,在穿过了无尽的黑暗和虚无,感受到宇宙的虚空后,“卡拉维尔号”上的仪器识别出了许多彗星核,它们围绕着太阳,呈球形排列,总数可达数万亿个。此时,彗星们仍处于熄灭状态,但它们随时准备奔赴太阳。数以亿计的、冰冷的、丑陋的岩石、尘埃和冰的集合体在等待着太阳的到来,等待太阳将它们点燃,化作彗星供人类欣赏。那些最终化茧成蝶,更准确地说是变成萤火虫的彗星们是需要很大运气的。太阳,现在看起来不过是一颗距离我们21光日的不起眼的小星星。比起银河系长长的星带中更加明亮的恒星,太阳也显得暗淡无光。

此时,宇航员们与地球间的通信变得有些费力。在此之前,日复一日地重复着“一切都好”,但从下一站开始,我们与地球基地间的信息传输将完全停止:“漂流瓶”中的消息只能空守着宇宙的黑暗,却得不到任何的回复。

太阳系的界限并没有那么明确,因为不能单纯地用行星围绕太阳运行的轨迹来定义。正如我们前面所说的,冥王星的轨道就是一个特例。太阳系内还存在许多小体积的天体,与那些大行星相比,它们没有固定的轨道,如小行星和彗星。特别是彗星,千百年来,引发了人类无数的猜测与幻想,用魅力征服了人类的想象。想想哈雷彗星吧!它一直被装点在耶稣诞生的场景和圣诞树上。我们从科学角度来谈谈彗星吧!2014年,欧洲空间站发射的“罗塞塔号”飞船经过长达10年的漫长飞行,与被称为Churyumov–Gerasimenko的彗星相遇,它的“菲莱”探测器成功地降落在了彗星核上,并发回了有关其化学地质结构的宝贵信息,还有那些徘徊于太阳系内冰冷的、难闻的岩石山的有趣照片和视频。岩石山气味是通过对散发到探测器表面的气态元素进行分析而得出的结论。通过在地球实验室中重建的这张大气草图,科学家们可以再现彗星的气味:着实令人作呕!

彗星由岩石碎片和冰块碎片组成,长度可达几十千米。当彗星从寒冷的太阳系深处抵达太阳附近的时候,构成彗星核的冰物质升华,直接从固态变成气态。气体膨胀后形成了彗星的彗发,长达数千千米。然后,彗发的物质与太阳发出的光及其他粒子相互作用,即与太阳风相互作用,形成了壮观的彗尾,长度甚至可达到数千万千米。由于与太阳相隔一定距离的相互作用,彗星的尾巴总是在背离太阳的方向,无论它们与太阳的距离是远还是近。

但是彗星的冷物质内核是从哪里来的呢?太阳系黄道平面的范围从海王星轨道起至冥王星最外侧轨道以外,即与太阳相距45亿至75亿千米的地方。这附近聚集的小行星和彗星核,组成了柯伊伯带。多年来,在这里发现了许多天体,其中也不乏大体积的;有一些只比冥王星稍小,如塞德娜(小行星90377)、亡神星(小行星90482)、夸欧尔(小行星50000)、伐楼拿(小行星20000)。这不禁让人们猜测,冥王星和卡戎也不过是居住在柯伊伯带的两个较大的小行星。位于黄道平面附近的、绕日运行周期短的彗星(周期仅为100多年)来源于由柯伊伯带内原本存在的以及后来产生的物质。

然而,我们也知道,也有绕日运行周期长的彗星,周期可长达10万年甚至100万年,它们与行星的轨道——黄道平面相距甚远。20世纪50年代,荷兰天文学家奥尔特提出了一个假设,即存在一个更广的星带,这个星带被称为奥尔特云,它被认为是长周期彗星的发源地。奥尔特云可能是太阳星云的残留物,由于距离太阳太遥远且又不那么明亮,因此未能进行实质性的探索,但它的存在是有间接观测证据支持的。奥尔特云比柯伊伯带更加遥远,它距离太阳约4 500亿至15 000亿千米,即2.5个星期至8个星期“光年”。“卡拉维尔号”并没有前行太多。奥尔特云中包含了超过10 000亿颗彗星核,总质量比100个地球还要大。然而,鉴于它实在太过广阔,彗星核之间的距离普遍大于几百万千米,因此,“卡拉维尔号”没有与它们相撞的危险。球冠结构而非柯伊伯带的环状结构是奥尔特云的主要特征,这样的结构支撑了关于奥尔特云起源的假设:在太阳系形成早期,巨行星与古老的微行星在奥尔特云内相互作用,后者被巨行星的引力推出并远离太阳系中心,这个过程使奥尔特云形成了对称的球状结构。

小行星和彗星也在地球生命的诞生和进化中发挥了重要作用。想想看,我们地球上是有水的,火星和金星上也有,只是比较少。这是什么原因呢?因为在数十亿年间,彗星与它们的撞击不断地向它们输送着水,这可能也是内行星海洋形成的原因,至少是部分原因吧!但同时,在某些情况下,小行星和流星也造成了生物物种的大规模灭绝,正如6 500万年前,一颗巨大的小行星撞击墨西哥湾后恐龙的遭遇那样。在远古时代,巨型陨石的撞击导致地球尘土飞扬、海水蒸发,产生了巨大的温室效应。1908年6月30日,一颗直径约100米的陨石或是彗星在西伯利亚通古斯地区上空猛烈爆炸。这悲剧般的陨石撞击所释放的能量比广岛原子弹要大得多,幸运的是,它发生在无人区。两千多平方千米的土地上,数百万棵树木被摧毁。如果陨石掉落在一列大型地铁上,它能把地铁夷为平地。

但另一方面,这些撞击也对地球上生命的发展起到了有益的作用,生命构成的基本要素以及构成DNA、RNA的基本物质正是在这些空间天体与地球碰撞的时候来到地球上的。流星就更不必说了,它们的突然出现让人类感到惊讶与兴奋,它们成了人类永恒的梦想和希望的源泉。通俗地来说,流星是陨石或是小行星的微粒,凭借飞行的速度,它们与地球大气层擦出了火花,描绘出一道美丽而明亮的轨迹,划破夜空。

在这两周里,“卡拉维尔号”的宇航员们对彗星进行了计数与分类,研究了它们的生物和化学属性,现在,他们正在切断最后的脐带:是时候离开太阳系这个极端不稳定的家园了。AI已准备好重启“卡拉维尔号”,让宇航员们在无菌低温舱中打个小盹儿,以便在下一次漫长的太空飞跃中度过一个个不眠之夜。这第一次“冬眠”纵然让宇航员们感到兴奋,但前路仍然充满陷阱与未知。不过,当他们醒来的时候,等待他们的将是一个闪亮的惊喜。

晚安……