太阳系的主体部分，它们是由外圈的4个巨型星和内圈的4个岩石行星组成的，它们构成了太阳系最基本的结构，这些控制着不同轨道并且占据着特定区域空间的、大小不一的行星对地球以及地球上的人类都有着密切的关系，那么太阳系的基本结构外面是什么呢？

从第8颗行星 「海王星」向外的广袤区域

根据提丢斯-波德的定律在39.5个天文单位的位置上应该还会出现一个天体。果然在1930年美国天文学家克莱德·威廉·汤博(Clyde William Tombaugh 1906年2月4日 – 1997年1月17日)在离太阳59亿公里远的地方发现了「冥王星」，这颗天体又符合了这个神奇的「提丢斯-波德定律」，但是冥王星的轨道是一个非常扁的椭圆，偏心率较大，这使得它甚至稍微穿越了一点海王星的轨道，也就是说提丢斯-波德的定律在这儿不严谨了。

图解：提丢斯-波德定律

起初，天文学家错估了冥王星的质量，以为冥王星比地球还大，所以被认定为“行星”。然而，经过进一步观测，发现它的直径只有2300公里，比地球小得多，甚至比月球还小，只有月球的2/3。冥王星还有一颗伴星叫「卡戎」，直径约为1200公里，比冥王星的一半还大，因此卡戎并不是绕着冥王星旋转，而是和冥王星一起相互围绕着一个共同的引力中心旋转，但是由于冥王星比卡戎的体积大一些，所以它们相互旋转的时候，引力中心会倾向于冥王星这边，因此它们会像一对男女舞伴在跳华尔兹，显然是大体积的冥王星带着小体积的卡戎转圈，当然这里是最寒冷的舞场了，这里的温度只有零下190度，最终由于冥王星的体积不够大，因此人们把冒用了一个世纪行星待遇的冥王星的行星资格取消了，重新把冥王星这样的天体定义为——「矮行星」。

图解——左：冥王星 / 右：卡戎

由于没有探测器直接近距离观察冥王星，目前现在还不完全知道它表面的成分，只能用光谱去粗略地分析，冥王星上面的那些明亮的部分都是一些固态的气体，很可能是大量的氮以及少量的甲烷和一氧化碳。由于冥王星离太阳非常远，它的表面温度极低，几乎达到了零下190度，所以它的构成和一般的岩石行星不同，它用大量的冻结气体构筑了自己的地貌。在冥王星上甚至它的环形山都是由不同的气体冻结形成的，这些环形山颜色会很丰富，因为很多气体冻结之后会呈现出不同的色彩，这或许是太阳系外观最华丽的环形山了。

图解：冥王星

有一段时间人们以为冥王星是太阳系的边界了，但是在上个世纪50年代，一个叫柯伊伯的法国人推论在太阳系边缘的冥王星之外会有一个冰封的物质带。1992年人们果然发现了第1个在这个物质带里的天体，接着就有约1000个这样的天体被逐渐发现，直径从数公里到数千公里不等，于是人们就把这个区域的天体以法国人柯伊伯的名字命名，统称为——「柯伊伯带」。柯伊伯带的天体总数很可能超过几百万颗，它们都被密集的阻挡在海王星轨道之外。

图解：柯伊伯带

不久之后，又在柯伊伯带里又发现了一颗更大的、类似冥王星的天体——「齐娜」。齐娜与太阳的平均距离为97个天文单位，是冥王星与太阳距离的两倍，齐娜直径比冥王星大，大约是冥王星的1.5倍，比月球略小一些，但基本上是同一个级别，在太阳系依然属于矮行星级的尺寸。

冥王星和齐娜可以说是柯伊伯带的天体，但它们是比较大的柯伊伯带天体，它们具有比一般的柯伊伯带天体更大的能量，从它们的运动轨迹看，它们似乎很想窜到太阳系的内行星圈里去。冥王星的轨道偏心率是0.25，更远的齐娜偏心率则达到0.44，它们都在几乎相同的点上靠近海王星轨道，但是无论冥王星和齐娜如何再想往里窜，它们也无法真正越过海王星的拦截，海王星作为巨行星的最后一道闸门，首当其冲地维护着太阳系内部空间的秩序，海王星把冥王星、齐娜以及所有柯伊伯带的天体都挡在了外面，其实整个柯伊伯带都是被太阳系的巨型星赶出去的。

早期的柯伊伯带可是地球生命工程的参与者，因为彗星就是柯伊伯带的主要产品

在柯伊伯带区域里有两种天体：

一种是冷的族群叫做「冷族」、

一种是热的族群叫做「热族」、

这两族天体原来是分开的，「热族」大概形成在木星附近，而「冷族」则是在海王星附近形成，柯伊伯带的天体相当于是太阳系的原生态物质，它们是不允许在太阳系的中心地带存在的，因此它们最终被迁了出去，在这个过程中，太阳系的巨行星们就是“清洁工”，它们依靠自己强大的引力共振作用，把柯伊伯带这个混乱的原生态物质堆放的位置与地球之间的距离大大地推远了，至少推远了40亿公里。或许正因为这样，柯伊伯带的天体大大减少了对地球的骚扰，地球生命才能安静地度过几十亿年的演化历程。

不过早期的柯伊伯带可是地球生命工程的参与者，因为彗星就是柯伊伯带的主要产品，而彗星对地球生命诞生的贡献起过重要的作用，在太阳系早期的时候，彗星还要比今天多几百倍，太阳系很多天体上的伤痕累累的环形山，大部分都是彗星的撞击形成的，不过这些彗星虽然以十分粗鲁的方式给星球添了很多创伤，但实际上它们都是“空投的大礼包”，因为这些彗星都是宇宙中的高档物质，它们的组成主要是水以及很多和原始生命相关的物质成分。某种意义上说，作为基本条件的前提，地球上诞生生命就离不开彗星，因为原始地球形成的时候，由于高温，自己身上原始的水资源都被破坏了，因此地球上的水基本上都是彗星送来的。

不要以为偶然几颗彗星能给地球带来多少水，实际上早期的送水规模比今天大多了，因为早期水库「柯伊伯带」离地球比今天近多了，这个大水库几乎就在地球的附近，也就是说在地球的早期，彗星的数量非常多，这有利于早期地球海洋的形成以及生命的创造，但是后来生命诞生了，彗星这种过于简单粗暴的送水方式，不利于生命稳定地演化了，于是太阳系就由木星和土星轨道的共振作用逐渐地把柯伊伯带的「热族天体」向外赶，同时天王星和海王星也随之继续将柯伊伯带的「冷族天体」向外推，直到今天的位置。随着柯伊伯带的外移，彗星就越来越少，而地球上已经诞生的生命也就越来越安全了，太阳系的巨型星的动态居然是如此的配合地球的生命演化，这不得不让人类惊叹宇宙的神奇。

柯伊伯带是太阳系的最后边疆吗？

依然不是，太阳系的疆域非常大，它的真正边缘是更为遥远的「奥尔特云」。

「比邻星的奥尔特云」与「太阳系的奥尔特云」在恒星的级别上会相互影响

「奥尔特云」是50亿年前形成太阳系的星云残余物质，或者说它们是太阳系的原生土壤，它们也是岩石和冰块，只不过数量远比柯伊伯带多的多，这个原生土壤在太阳系外围构成了一个特大彗星区，那里约有1,000亿颗彗星，像巨蛋蛋壳一样包裹着太阳系，这个奥尔特云构成的蛋壳延伸得非常遥远，它们几乎可以延伸到两光年以外的地方，也就是大于200,000亿公里远的地方，可以说已经几乎达到了其它恒星的实力范围了。

太阳系周围的邻居

太阳系各个角度大约有20~30颗恒星，在10光年之内大约有12颗恒星：

最近的是「比邻星」和「南门二」，它们都是和太阳差不多的恒星，它们离太阳系大约是4.3光年和4.5光年。距离太阳系稍微远一点的还有「天狼星」以及其它大约7~8颗恒星。

太阳系的奥尔特云的边缘离这些恒星已经比较近了，甚至和「比邻星的奥尔特云」的边界接壤，因此「太阳系的奥尔特云」就会遭到周边恒星引力扰动，这些恒星的引力会施加到「比邻星的奥尔特云」上面，产生恒星级别的潮汐力，也就是一种振荡，在这种振荡的干扰下，「比邻星的奥尔特云」就会弹射出一些天体飞向太阳系的内圈变成彗星，这些彗星的物质也可能到达地球，甚至 「比邻星的奥尔特云」与「太阳系的奥尔特云」在恒星的级别上会相互影响。

在以往的历史上，曾经有一些恒星可能离太阳系比较近，从而导致某种特定的情况下，另一些恒星的奥尔特云会和「太阳系的奥尔特云」交叠，那么其它恒星的彗星就可能进入太阳系，甚至到达地球。或者两颗恒星之间的彗星会相互形成交叉周期，把另一颗恒星的物质信息带给太阳系，所以在某种意义上说，地球生命的活动和演化不仅和自己的太阳有关系，而且甚至和其他恒星的存在也有一定的关系的。

遥远眨眼的星星居然会如此对我们的生活在宏观上产生影响，宇宙的确太神奇了。这些恒星现在和我们的距离还不算太近，但是科学家告诉我们，这些恒星将对太阳系也是在运动的，它们中有一些会逐渐地靠近太阳系，距离甚至会近到足以影响「奥尔特云」的程度。

一颗最危险的恒星叫「葛利斯710」，这是一颗位于「巨蛇座」的10等橙矮星，距离地球大约63光年，天文学家大约10年之前注意到了这颗平凡的恒星，它正在开足马力奔向太阳系，估计大约150万年之后，「葛利斯710」将通过距离太阳仅仅1.3光年的地方，这就意味着这颗恒星会进入「太阳系的奥尔特云」的内部，这是一颗相当于一半太阳质量的恒星，如果这颗恒星真的到达计算的位置，那么它将造成比正常情况多10000倍的彗星进入与地球相交的轨道，这就意味着太阳系将面临一个超级彗星雨，它将会给地球以及生命带来可怕的灾难。以往很可能太阳系也面临类似的事件，也就是突然遭遇巨大数量的彗星袭击，或许在地球的演化世界上，一些重大的灾变都可能和这样的事件有关联，比如恐龙的突然灭绝等等。

「奥尔特云」就是一个不可预知的灾难因素，虽然它的发生的概率比较低，但是只要发生一次就可能给地球生命带来重创。不过今天彗星已经很少了，基本上不会对地球造成威胁，更多的人会把它们当做是一种风景。彗星在我国古代被认为是“扫把星”，以其拖着长尾巴在天空飞过而得名，这是因为彗星大部分都是冰裹着的岩石，它们一旦接近太阳就会蒸发，形成美丽而飘逸的蒸汽「彗发 」，由于其特殊的形态掠过天空时十分壮观美丽，一直引起人们的关注。我国最著名的描写彗星的诗作是唐代著名诗人李贺创作的，他曾经在《梦天》里面以：“遥望齐州九点烟，一泓海水杯中泻描。”描写了彗星出现在湛蓝色夜空时的情景，可谓出神入化。

彗星的实地探测

长期以来，人们只是用望远镜观测彗星，只能对它们进行光谱的分析，为了更深入的了解彗星，了解这种神秘的曾经对地球的历史有过重大影响的天体，美国宇航局NASA对彗星有过一次实地探测，也就是用探测器接近彗星并撞击，从而真正获得最直接的彗星信息。

美国宇航局NASA选择了一颗名为「坦普尔1号 」的彗星，这是一颗特短周期的彗星，它的轨道周期仅有5.5年左右，「坦普尔1号 」位于小行星带与木星之间，但是它却与小行星带内的物质截然不同，它形成于柯伊伯带，在飞向太阳的过程中受到大行星引力的逐层影响，从而改变了轨道，最终混迹在小行星带与木星之间的位置上稳定下来，因为这颗彗星离地球比较近，而且人类已经观测这颗彗星100多年 了，对它也是比较熟悉的，美国宇航局NASA追踪拍摄并且撞击这颗彗星 。

即便这样一颗离地球比较近的彗星，要想追到它也是非常有难度的，从地球出发最终到达这颗彗星并且撞击，就相当于是从中国沿着一个像针孔一样小的隧道飞到美国那么难。

美国宇航局NASA的科学家设想通过撞击「坦普尔1号 」彗星的彗核，使其内部物质暴露出来，以供科学家研究，彗核中含有太阳系出生时遗留的物质，通过撞击来更深入地测定彗星的化学组成。在2005年7月4日，美国宇航局NASA开始实行这个计划，发射深度撞击探测器，这个探测器经过半年左右的飞行进入小行星带，在这个充满各种小天体的空间里，寻找到「坦普尔1号 」彗星，这个「深度撞击探测器」由两个部分组成：

一是：飞行器。

二是：外部由铜合金加固的撞击器。

图解：深度撞击探测器

在靠近「坦普尔1号 」的彗核时，飞行器将撞击器弹射出去，飞行器则在距彗星约500公里外的安全位置观测撞击全过程。「坦普尔1号 」彗星的光谱图显示，它的低温含有冰的区域是在靠近尾部的地域，这里的物质比较复杂和丰富一些，于是撞击就选择在这个区域，撞击非常的成功，撞击的地点准确的落在了设计的区域，深度撞击是彗核表面的细粉状碎屑腾空而起，在这些漫天飞舞的碎屑中居然包含有水、二氧化碳和有机物，这只是人类抓住的第1颗彗星，它的存在至少证明了有为数不少的彗星是真的存在着水和有机物的，也许生命真的起源于彗星。

属于「太阳系」的故事

「奥尔特云」是太阳系的边疆，既然找到了太阳系的边疆，那么现在我们终于可以完整地看一看太阳系的故事了。

50亿年前太阳系刚刚形成的时候，我们的生命家园还只是一片混沌，就像是一个巨大的蛋蠢蠢欲动地为孕育生命做着准备，最终在这一片混沌之中，太阳系在炽热中诞生，各种天体·包括地球也诞生了，但是诞生的时候就像一个熔炼的过程，所有的星球都从火焰中成长出来，经过这样的浴火而生之后，它们全部面临一个共同的问题，就是——干旱。

生命是不可能诞生在干旱之中的，于是一个巨大的送水工程就开始了，从宏观上看，太阳系的整个结构就如同是一个复合系统的高压水枪，柯伊伯带和奥尔特云就以彗星的形式向地球所在的太阳系核心位置浇水，直到把地球浇灌成了一个水球，并诞生了生命，而当地球出现了生命之后，太阳系又在巨行星的作用下不断地扩大，让那些提供彗星的物质逐渐地远去给地球的生命提供越来越安定的生存环境，这就是完整的太阳系故事，这个故事来自完整意义上的生命的摇篮。太阳系的边疆比我们想象的远得多，它的物质储备也比我们想象的多得多，而且太阳系的结构几乎每一部分都直接或间接地和地球上的人类有关联。

现在人类的一艘探测器正在穿越太阳系，现在已经飞过了太阳系所有的行星以及「柯伊伯带」，预计再过500多年它就能接近奥尔特云真正到达太阳系的边疆，而后它还会超越奥尔特云真正进入太阳系以外的空间，这将是地球生命第1次用自己的工具刺透孕育自己的摇篮的最外层的壳，或许这是真正意义的象征人类的文明的飞跃，让我们一起祝福它——「旅行者1号」。

@天体生物学 / @太空生物学 作品

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