從遠古時(shí)期就已知道的金、木、 水、 火、 土五大行星， 以及腳下的地球，到近代的天王星、海王星，再到現代的柯伊伯帶及離散盤(pán)。人類(lèi)認識的太陽(yáng)系疆界在過(guò)去兩百多年的時(shí)間里在線(xiàn)度上擴大了十倍左右。
那么，離散盤(pán)是否就是太陽(yáng)系的疆界呢？答案是否定的。
太陽(yáng)系里的彗星按軌道周期的長(cháng)短可以分為兩類(lèi)， 其中短周期彗星大都來(lái)自柯伊伯帶。 那么， 長(cháng)周期彗星又來(lái)自何方呢？
1950年，荷蘭天文學(xué)家?jiàn)W爾特 (Jan Oort) 對長(cháng)周期彗星進(jìn)行了研究。 他發(fā)現， 很多長(cháng)周期彗星的遠日點(diǎn)位于距太陽(yáng) 50,000-150,000 天文單位 (約合 0.8-2.4 光年) 的區域內，由此他提出了一個(gè)假設，即在那里存在一個(gè)長(cháng)周期彗星的大本營(yíng)。這一假設與將柯伊伯帶視為短周期彗星補充基地的假設有著(zhù)異曲同工之妙 (但時(shí)間上更早)。那個(gè)遙遠的長(cháng)周期彗星大本營(yíng)后來(lái)被人們用奧爾特的名字命名為奧爾特云 (Oort Cloud)[注六]。由于長(cháng)周期彗星幾乎來(lái)自各個(gè)方向，因此奧爾特云被認為大體上是球對稱(chēng)的。后來(lái)的研究者進(jìn)一步將奧爾特云分為兩部分： 距太陽(yáng) 20,000 天文單位以?xún)鹊牟糠直环Q(chēng)為內奧爾特云， 它呈圓環(huán)形分布； 距太陽(yáng) 20,000 天文單位以外的部分被稱(chēng)為外奧爾特云，它才是球對稱(chēng)的。距估計， 奧爾特云中約有幾萬(wàn)億顆直徑在一公里以上的彗星，其總質(zhì)量約為地球質(zhì)量的幾倍到幾十倍。由于數量眾多，在一些科普示意圖中奧爾特云被畫(huà)得象一個(gè)真正的云團一樣，但事實(shí)上，奧爾特云中兩個(gè)相鄰小天體之間的平均距離約有幾千萬(wàn)公里，是太陽(yáng)系中天體分布最為稀疏的區域之一。
在距太陽(yáng)如此遙遠的地方為何會(huì )有這樣一個(gè)奧爾特云呢？ 一些天文學(xué)家認為，與離散盤(pán)類(lèi)似，奧爾特云最初是不存在的，如今構成奧爾特云的那些小天體最初與行星一樣， 形成于距太陽(yáng)近得多的地方，后來(lái)是被外行星的引力作用甩了出去，才形成了奧爾特云。奧爾特云中的小天體由于距太陽(yáng)極其遙遠，很容易受銀河系引力場(chǎng)的潮汐作用及附近恒星引力場(chǎng)的干擾，那些干擾會(huì )使得其中一部分小天體進(jìn)入內太陽(yáng)系，從而成為長(cháng)周期彗星。
奧爾特云及太陽(yáng)系結構示意圖
荷蘭天文學(xué)家?jiàn)W爾特(1900 – 1992)
奧爾特云距我們如此遙遠，而且包含的又大都是小天體，讀者們也許會(huì )以為除直接來(lái)自那里的長(cháng)周期彗星外，我們不太可能觀(guān)測到任何屬于奧爾特云的天體。其實(shí)卻不然。這倒不是因為我們有能力觀(guān)測到幾千乃至幾萬(wàn)天文單位之外的小天體，而是因為奧爾特云并不是一個(gè)界限分明的區域。少數奧爾特云天體的軌道離我們相當近，甚至能近到可被直接觀(guān)測到的程度。 2003 年，美國帕洛馬天文臺 (Palomar Observatory) 的天文學(xué)家布朗 (Michael Brown - 他也是創(chuàng )神星的發(fā)現者之一) 發(fā)現了一個(gè)臨時(shí)編號為 2003VB12 (正式編號為 90377) 的海外天體，它的軌道遠日點(diǎn)距離約為 976 天文單位，近日點(diǎn)距離也有 76 天文單位。 這個(gè)天體的塊頭很大 (否則就不會(huì )被發(fā)現了)， 直徑約有 1500 公里，曾一度被當成第十大行星的候選者 (當時(shí)鬩神星尚未被發(fā)現)。天文學(xué)家們給它取了一個(gè)專(zhuān)門(mén)的名稱(chēng)： 塞德娜 (Sedna - 因紐特神話(huà)中的海洋生物之神)。 一般認為，賽德娜是屬于內奧爾特云的天體[注七]。除賽德娜外，還有一個(gè)我們非常熟悉， 有些讀者甚至用肉眼都曾看到過(guò)的天體 - 哈雷彗星 - 也被認為是有可能來(lái)自?shī)W爾特云的。哈雷彗星雖然是一顆短周期彗星，但很多天文學(xué)家認為，它是從奧爾特云進(jìn)入巨行星的引力范圍后受后者的干擾才成為短周期彗星的。
奧爾特云究竟有多大呢？今天的很多天文學(xué)家認為它的范圍延伸到距太陽(yáng)約 50,000 天文單位的地方， 但也有人象奧爾特當年一樣， 認為它延伸得更遠，直到太陽(yáng)引力控制范圍的最邊緣。 這一邊緣大約在距太陽(yáng) 100,000-200,000 天文單位處， 在那之外，銀河系引力場(chǎng)的潮汐作用及附近恒星的引力作用將超過(guò)太陽(yáng)的引力 (請讀者想一想，我們?yōu)槭裁丛谔岬姐y河系引力場(chǎng)時(shí)強調 “潮汐作用”，而在提到附近恒星的引力場(chǎng)時(shí)不強調這一點(diǎn)？)。如果那樣的話(huà)，奧爾特云的外邊緣應該就是太陽(yáng)系的疆界了。
不過(guò)，奧爾特云未必是太陽(yáng)系疆界附近的唯一秘密。 1984 年， 美國芝加哥大學(xué)的古生物學(xué)家勞普 (David Raup) 和塞普考斯基 (Jack Sepkoski) 在對過(guò)去兩億五千萬(wàn)年間地球上的大規模生物滅絕狀況進(jìn)行研究后提出， 那種滅絕似乎平均每隔 2,600 萬(wàn)年發(fā)生一次，而且有跡象表明其中至少有兩次似乎與大隕星撞擊地球的時(shí)間相吻合 (其中最著(zhù)名的一次被認為是發(fā)生在距今約 6,500 萬(wàn)年的白堊紀末期，導致包括恐龍在內的大量生物滅絕)。 同年，美國加州大學(xué)的物理學(xué)家馬勒 (Richard Muller) 等人提出了一個(gè)大膽的猜測，認為太陽(yáng)有可能有一顆游弋在太陽(yáng)系邊緣的伴星，這顆伴星是一顆褐矮星或紅矮星 (褐矮星的質(zhì)量約在木星質(zhì)量的 13-75 倍之間，紅矮星的質(zhì)量約在木星質(zhì)量的 75-500 倍之間)，它距太陽(yáng)最遠時(shí)約有1.4- 2.4 光年(感興趣的讀者請根據上下文提供的信息，計算一下它離太陽(yáng)最近時(shí)的距離)。這顆伴星每隔 2,600萬(wàn)年經(jīng)過(guò)奧爾特云的一部分，在它的引力干擾下，大量的奧爾特云天體會(huì )脫離原先的軌道而進(jìn)入內太陽(yáng)系，其中個(gè)別天體會(huì )與地球相撞，從而造成大規模的生物滅絕。由于這顆伴星所起的可怕作用，它被稱(chēng)為內梅西斯 (Nemesis)，這是希臘神話(huà)中的復仇女神。如果太陽(yáng)真的有這樣一顆伴星，并且它真的有人們所猜測的那種作用，那它無(wú)疑是太陽(yáng)系疆界附近最可怕的天體。但即便如此，我們也不必害怕，因為按照那些科學(xué)家的說(shuō)法，地球上最近一次大規模生物滅絕大約發(fā)生在距今五百萬(wàn)年以前，那么下一次同類(lèi)事件 - 如果有的話(huà) - 就該是兩千多萬(wàn)年之后的事了。那時(shí)假如人類(lèi)還存在，想必該有足夠的智慧來(lái)避免災難。
人類(lèi)探索太陽(yáng)系疆界的事業(yè)卻遠未結束， 這樣的事業(yè)有一個(gè)美麗的名字叫科學(xué)， 她值得人們去做永生的探索。
人們認為太陽(yáng)外其他恒星也會(huì )有自己的奧爾特星云存在，又如果兩顆距離近的恒星，其奧爾特云會(huì )出現重疊，導致彗星走進(jìn)另一恒星的太陽(yáng)系內部。預計在1000萬(wàn)年以?xún)?，最有可能攝動(dòng)奧爾特云的恒星是Gliese 710。
該恒星距離地球63光年，它引人注意的地方，是因為透過(guò)固有運動(dòng)，朝著(zhù)地球方向逐漸移近。根據Hipparcos衛星最新傳回的數據，它可能會(huì )于140萬(wàn)年內進(jìn)入與地球1.1光年（70,000天文單位）的范圍內。在最近距離時(shí)，現在裸視不可見(jiàn)的這顆暗星，將會(huì )成為可以和心宿二爭輝的0.6星等亮星。
Gliese 710 不會(huì )和太陽(yáng)相撞，但它的強大引力將攝動(dòng)奧特云，使大量的彗星進(jìn)入內太陽(yáng)系，增加與地球發(fā)生撞擊的機會(huì )。
有趣的是，在過(guò)去或未來(lái)的1000萬(wàn)之間，對太陽(yáng)系的攝動(dòng)影響力排第二的恒星是大陵5，它是一個(gè)三連星系統，擁有太陽(yáng)5.8倍的質(zhì)量，在730萬(wàn)年前，它距離太陽(yáng)系不到9.8光年。
太陽(yáng)系的邊界：太陽(yáng)系既沒(méi)有法定的邊界，也沒(méi)有一致公認的范圍。如果以離太陽(yáng)最遠的冥王星軌道作為太陽(yáng)系邊界，那么，邊界線(xiàn)離太陽(yáng)約３９.４天文單位，約合５９億千米。格里格·梅利什彗星曾于１９０７年回歸，它的周期是１６４.３年。如果以它的軌道的遠日點(diǎn)作為太陽(yáng)系的邊界，則半徑是５８天文單位。奧爾特云的距離為３萬(wàn)～１０萬(wàn)天文單位，也有定為１５萬(wàn)天文單位的。如果以?shī)W爾特云為太陽(yáng)系的終端，太陽(yáng)系邊界也就可以定在這里。利用牛頓萬(wàn)有引力定律，可以算得太陽(yáng)系的穩定邊界在８萬(wàn)～１０萬(wàn)天文單位處，超出這個(gè)范圍的天體和物質(zhì)，太陽(yáng)引力對它將不起作用。
美“旅行者”1號飛船揭示太陽(yáng)系邊界新特征
即將飛出太陽(yáng)系的美國“旅行者”１號飛船，已經(jīng)發(fā)回了有關(guān)太陽(yáng)系邊界的大量數據?？茖W(xué)家２２日報告說(shuō)，這些數據既證實(shí)“旅行者”１號已進(jìn)入太陽(yáng)系最邊遠的地帶，也揭示了太陽(yáng)系邊界一些新特點(diǎn)。
１９７７年９月５日發(fā)射的“旅行者”１號飛船，現在已距地球１４０億公里，是飛得最遠的人造航天器。它在２００４年１２月１６日左右探測到的一些跡象，使科學(xué)家們判斷它已首次穿越太陽(yáng)系最外層的標志——激波邊界。
根據“旅行者”１號這次穿越激波邊界時(shí)搜集的數據，科學(xué)家們在將于２３日出版的新一期《科學(xué)》雜志上發(fā)表４篇文章，從不同角度分析了它在太陽(yáng)系“遠郊”的所見(jiàn)所得。
“旅行者”項目科學(xué)家、加州理工學(xué)院的愛(ài)德華·斯通等人指出，“旅行者”１號穿越激波邊界的最大收獲是更清楚地描述了激波邊界。激波邊界是太陽(yáng)風(fēng)在恒星間氣體壓力下減速的地帶，在這里本來(lái)以超音速運動(dòng)的太陽(yáng)風(fēng)粒子驟然減速到亞音速，產(chǎn)生了激波。
早先科學(xué)家曾推測激波邊界可能距太陽(yáng)幾十個(gè)天文單位（１天文單位是太陽(yáng)到地球的距離，約１．５億公里），甚至比一些外圍行星離太陽(yáng)的距離還近，現在則認為它的位置會(huì )隨太陽(yáng)風(fēng)的強弱而不斷變化，可能距太陽(yáng)９０至１００個(gè)天文單位。而“旅行者”穿越激波邊界時(shí)距太陽(yáng)９４個(gè)天文單位，證實(shí)了科學(xué)家們的后一推測。
早先科學(xué)家還預測，在激波邊界處因為太陽(yáng)風(fēng)和恒星間氣體的相互作用，低能量粒子的比例會(huì )大幅度增加，而高能量粒子會(huì )加速運動(dòng)?！奥眯姓摺保碧柊l(fā)回的數據則表明，激波邊界的低能量粒子確實(shí)大量增加了，但高能量粒子卻沒(méi)有加速，這被科學(xué)家稱(chēng)為“最讓人驚訝的發(fā)現”。
科學(xué)家們還在論文中指出，“旅行者”１號在２００４年１２月中旬左右探測到等離子體的振蕩，但是此后這一現象卻沒(méi)有再出現；在同一時(shí)間，這艘飛船還探測到其周?chē)拇艌?chǎng)突然增強，并一直延續到現在。這兩項證據都表明“旅行者”１號確實(shí)穿越了激波邊界。
“旅行者”的使命是探測太陽(yáng)系外圍和更遠的恒星系，并尋找可能的外星智慧生命線(xiàn)索。著(zhù)名科學(xué)家卡爾·薩根等人讓它攜帶了“地球名片”，這是一個(gè)刻著(zhù)各種幾何圖案的鍍金銅片，飛船上還有地球上各種聲音的記錄，讓可能存在的外星智慧生命知道地球生命。
在穿越激波邊界后，“旅行者”１號現在已進(jìn)入太陽(yáng)系最遙遠的外圍——太陽(yáng)風(fēng)鞘，然后就要飛入太陽(yáng)系外的宇宙。密歇根大學(xué)空間科學(xué)教授倫納德·菲斯克將“旅行者”１號比作１９世紀尋找尼羅河源頭的探險家，“當我們來(lái)到一個(gè)未知之地，就有意料之外的新發(fā)現，這就是‘旅行者’最讓人激動(dòng)的地方”
目前在太空中走得最遠的人類(lèi)文明“使者”——美國“旅行者１號”探測器，正在向太陽(yáng)系邊界逼近。甚至有科學(xué)家認為，它一度可能已突破了太陽(yáng)系與外部星際空間的第一道交界線(xiàn)。
兩個(gè)美國研究小組５日在華盛頓美國宇航局總部舉行新聞發(fā)布會(huì )，就“旅行者１號”是否曾首次實(shí)現從太陽(yáng)系突圍發(fā)表了不同看法。兩個(gè)小組的相關(guān)論文同時(shí)發(fā)表在６日正式出版的英國《自然》雜志上。
太陽(yáng)與其它恒星間并非虛空一片，而是充斥著(zhù)氣體和塵埃組成的稀薄等離子體，天文學(xué)上稱(chēng)作星際介質(zhì)。由帶電粒子等組成的太陽(yáng)風(fēng)在向宇宙擴張的過(guò)程中會(huì )形成日光層。日光層猶如宇宙中的一個(gè)巨大氣泡，太陽(yáng)和太陽(yáng)系９大行星處于“氣泡”內，而“氣泡”又包含在星際介質(zhì)中。這個(gè)“氣泡”與星際介質(zhì)的交界區域被視為太陽(yáng)系的邊界。
早先研究認為，太陽(yáng)系邊界實(shí)際上是多層次的。最里面的是所謂“終止激波”層，太陽(yáng)風(fēng)與星際介質(zhì)會(huì )在該區域撞擊產(chǎn)生沖擊波，太陽(yáng)風(fēng)在撞擊后速度將由超音速急劇下降至亞音速?！敖K止激波”與太陽(yáng)的距離據估計為８５至１２０個(gè)天文單位，一個(gè)天文單位相當于地球到太陽(yáng)的距離（約１．５億公里）。
“終止激波”層是太陽(yáng)系邊界開(kāi)始的標志。美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)的克里米吉斯說(shuō)，他和同事們對“旅行者１號”上的低能帶電粒子探測器的數據進(jìn)行分析發(fā)現，２００２年８月該探測器與太陽(yáng)距離達到８５天文單位，在隨后６個(gè)多月內，其周?chē)奶?yáng)風(fēng)速度急劇下降，帶電粒子數量則大幅度上升，意味著(zhù)“旅行者１號”在這段時(shí)間內可能穿過(guò)了“終止激波”層。分析還顯示，２００３年初，“終止激波”層似乎又從太陽(yáng)系向外運動(dòng)，超到了“旅行者１號”前面，該探測器再次落入超音速太陽(yáng)風(fēng)中?？死锩准沟韧茰y，其中原因可能在于日光層會(huì )隨太陽(yáng)活動(dòng)周期的變化而相應地向外膨脹或向內收縮。
但美國馬里蘭大學(xué)的麥克唐納博士領(lǐng)導的另一個(gè)小組得出了與克里米吉斯等人不同的結論。他們稱(chēng)，對“旅行者１號”磁場(chǎng)觀(guān)測數據的分析顯示，該探測器沒(méi)有抵達過(guò)“終止激波”層。
美國密歇根大學(xué)的菲斯克在同期《自然》上撰文評論說(shuō)，上述兩項研究結論都不能說(shuō)是確定的，“旅行者１號”未來(lái)發(fā)回的數據，將有助于回答它是否真的穿過(guò)了“終止激波”層。
“旅行者１號”于１９７７年９月升空，多年來(lái)，與比它早些時(shí)候發(fā)射的“旅行者２號”聯(lián)合對太陽(yáng)系外圍行星及其衛星展開(kāi)了大量有價(jià)值的觀(guān)測。兩個(gè)探測器上都帶有鍍金唱盤(pán)，記載著(zhù)地球人用５５種語(yǔ)言對可能遭遇的外星文明發(fā)出的問(wèn)候。１９９８年，“旅行者１號”超越“先驅者１０號”，成為在宇宙中飛行得最遠的人類(lèi)探測器。今年１１月５日，“旅行者１號”與太陽(yáng)之間的距離達到了９０天文單位，或者說(shuō)１３５億公里。
