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千百年來，天文學(xué)家們觀測過無數(shù)彗星與地球擦邊而過、點(diǎn)亮夜空。這些觀測也引發(fā)了許多思考。例如，彗星是從哪里來的呢？既然彗星的表面物質(zhì)在接近太陽的途中不斷蒸發(fā)（從而賦予它們絢爛的光暈），那彗星肯定在很遠(yuǎn)的地方形成，并在那兒度過了大半輩子。

奧爾特云假想圖 ? ?(圖源：Steemit)

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隨著時(shí)間的推移，這些觀察產(chǎn)生了一種理論：在太陽和行星之外，存在著一大片由冰物質(zhì)和巖石組成的云，而彗星大多來自那里。這片名為“奧爾特云(Oort Cloud)”(根據(jù)理論創(chuàng)始人命名)的存在仍未被證實(shí)。但從據(jù)信來自那里的長周期和短周期彗星中，天文學(xué)家已經(jīng)了解了很多關(guān)于它的結(jié)構(gòu)和組成。

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定義：

奧爾特云是一個(gè)理論上的球狀云，主要由冰星子組成，據(jù)信它圍繞太陽的距離可達(dá)10萬天文單位(2光年)左右。這個(gè)距離表明了奧爾特云處于星際空間，位于定義了太陽系邊界的日球?qū)油?，幾乎脫離了太陽的重力影響。

奧爾特云所在位置圖示，位于日球?qū)舆吘?/p>

就像柯伊伯帶(Kuiper Belt)與散盤地帶(Scattered Disc)一樣，奧爾特云也是一個(gè)海外(trans-Neptunian)天體的聚集地，不過比柯伊伯帶和散盤離太陽更遠(yuǎn)幾千倍。冰星子云首次由愛沙尼亞天文學(xué)奧皮克(Ernst ?pik)提出，并推測長周期彗星在這團(tuán)太陽系外圍繞行的云中誕生。

1950年，揚(yáng)?奧爾特重塑了這個(gè)概念，并獨(dú)立地假設(shè)了奧爾特云的存在如何解釋長周期彗星的種種行為。盡管并沒有人直接觀測和證實(shí)過奧爾特云，它的存在已經(jīng)在科學(xué)界被廣泛認(rèn)可。

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結(jié)構(gòu)與組成：

奧爾特云被認(rèn)為從距太陽2000到5000個(gè)天文單位(0.03到0.08光年)延伸到距太陽50000個(gè)天文單位(0.79光年)，但也有人估計(jì)其外緣最遠(yuǎn)可達(dá)距太陽100000到200,000個(gè)天文單位(1.58到3.16光年)。奧爾特云由兩個(gè)區(qū)域組成的--一個(gè)20000到50000天文單位(0.32到0.79光年)的球形外奧爾特云，和2000到20000天文單位(0.03到0.32光年)碟形的內(nèi)奧爾特云(也被稱作希爾云)。

外奧爾特云可能有數(shù)萬億直徑大于1千米的天體和上十億直徑大于20千米的天體。它的重量至今未知，但是想象一下--若哈雷彗星是外奧爾特云天體的典型代表，外奧爾特云的總體質(zhì)量將約為3×1025千克，即五個(gè)地球質(zhì)量。

天文界著名的哈雷彗星 ? (圖源：Wikipedia)

根據(jù)觀測到的彗星分析，奧爾特云的絕大部分天體都由冰態(tài)揮發(fā)物組成，例如、甲烷、乙烷、一氧化碳、氰化氫和氨。據(jù)信起源于奧爾特云的小行星的出現(xiàn)也促進(jìn)了理論研究--1-2%的奧爾特云天體正是小行星。

早期猜測認(rèn)為外奧特云的質(zhì)量為380個(gè)地球質(zhì)量，但對(duì)長周期彗星大小分布進(jìn)一步的認(rèn)知，奧特云的估計(jì)質(zhì)量被大大降低。然而內(nèi)奧爾特云的質(zhì)量仍待考證。柯伊伯帶和奧爾特云都屬于海外天體，因?yàn)樗鼈兊能壍辣群Ｍ跣歉h(yuǎn)。

從理論上講，被稱為奧爾特云的彗星帶環(huán)繞著太陽系 ?(圖片來源：NASA/JPL)

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起源：

奧爾特云被認(rèn)為是大約46億年前圍繞太陽形成的原行星盤的殘余。最為廣泛接受的假設(shè)是，奧爾特云天體們最初更接近太陽，因?yàn)樗鼈兣c太陽系的行星們在同一過程中形成；然而奧爾特云天體在以木星為例的年輕氣態(tài)巨行星的引力作用下，噴射成極長橢圓形或拋物線軌道，成為現(xiàn)在這樣。

NASA最近的研究表明，許多奧爾特云天體是由太陽和其兄弟恒星在形成和分離的過程中交換物質(zhì)產(chǎn)生的。這也說明了許多、甚至是大多數(shù)奧爾特云天體并不是在太陽周圍形成的。

來自蔚藍(lán)海洋天文臺(tái)(Observatoire de la Cote d’Azur)的亞歷山大(Alessandro Morbidelli)模擬了奧爾特云從誕生到現(xiàn)在的進(jìn)化過程。模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)了奧爾特云周圍的恒星重力和銀河潮汐力將奧爾特云塑造得更加像環(huán)狀。這就解釋了為什么外奧爾特云幾近球狀，而希爾云(即內(nèi)奧爾特云)，盡管受到太陽重力影響，卻仍與球狀相差甚遠(yuǎn)。

太陽系、奧爾特云對(duì)比。7萬年前，肖爾茨的恒星和伴星曾穿過我們太陽系的外部邊界 ? (圖片來源： NASA, Michael Osadciw/University of Rochester)

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近期研究發(fā)現(xiàn)，奧爾特云的形成與“太陽系在200-400恒星中的內(nèi)嵌星團(tuán)形成”的理論在大體上不謀而合。這些早期恒星很有可能促進(jìn)了奧爾特云的形成，因?yàn)槌跗诖┻^內(nèi)嵌星的近距離恒星數(shù)量比今天要高許多，導(dǎo)致了更加頻繁的擾動(dòng)。

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彗星：

在太陽系中有兩處彗星起源點(diǎn)。彗星作為無窮小量在奧爾特云中誕生。當(dāng)經(jīng)過的恒星把某些無窮小量撞出軌道時(shí)，這些物質(zhì)就進(jìn)入一個(gè)長期的軌道，飛入太陽系內(nèi)部，然后又飛出來。彗星就此形成。

絢爛的短周期彗星45P ? (圖源：Cometography)

短周期彗星的軌道至多是兩百年，長周期彗星軌道則可長達(dá)千年。短周期彗星據(jù)信來自柯伊伯帶和散盤地帶，而長周期彗星被公認(rèn)起源于奧爾特云。不過，這條規(guī)則也有一些例外。

例如，短周期彗星分為兩種：木族彗星和哈族彗星。哈族彗星，由它們的原型哈雷彗星命名，十分與眾不同。它們盡管是短周期彗星，但仍被認(rèn)為起源于奧爾特云。根據(jù)他們的軌道分析，哈族彗星曾是長周期彗星，但受某個(gè)氣體巨星的重力影響而拐進(jìn)了太陽系內(nèi)部。

彗星繞行太陽的過程 ? (圖源：大氣和空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室/NASA)

探索：

因?yàn)閵W爾特云比柯伊伯帶離太陽更遙遠(yuǎn)，它的區(qū)域仍未被探索和證實(shí)。航天探測器對(duì)奧爾特云所知甚少。就連即將駛出太陽系，地表最快、行駛最遠(yuǎn)的行星探測器，旅行者一號(hào)(Voyager 1)，也沒有為我們提供更多線索的可能性。

旅行者一號(hào) ? (圖片來源：Astronomy Magazines)

按照旅行者一號(hào)當(dāng)前的速度，它將在300年內(nèi)抵達(dá)奧爾特云，然后花30000年左右穿過它。不過，預(yù)計(jì)在2025年，旅行者一號(hào)的放射性熱電產(chǎn)生器就不足以供電支撐任何科學(xué)儀器。另外四個(gè)正在駛出太陽系的探測--旅行者二號(hào)，先驅(qū)者11和12號(hào)，與新視野號(hào)，都沒有足夠的動(dòng)力支撐他們抵達(dá)奧爾特云。

由于奧爾特云離地球非常遙遠(yuǎn)，探索它的道路困難重重。等到機(jī)器人探測器真正到達(dá)并開始認(rèn)真探索這一地區(qū)的時(shí)候，地球上已經(jīng)經(jīng)過了幾個(gè)世紀(jì)。不僅那些發(fā)射探測器的人早已死去，那時(shí)人類也很可能發(fā)明了更為精妙的探測器，甚至發(fā)明了可以抵達(dá)奧爾特云的載人飛船。

柯伊伯帶和奧爾特云的相對(duì)位置 ?左為柯伊伯帶；右為奧爾特云 ?(圖源：歐洲航天局)

盡管如此，研究仍然可以(并且正在進(jìn)行中)通過檢查奧爾特云定期噴出的彗星來進(jìn)行。在未來的幾年中，遠(yuǎn)程天文臺(tái)很可能會(huì)在這一區(qū)域的太空中有一些有趣的發(fā)現(xiàn)。這是一片很大的云，我們偶爾覬覦一下說不定就有出人意料的發(fā)現(xiàn)。

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作者:MATT WILLIAMS

FY:小樸先森

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