一、什么是柯伯伊帶？

在太陽系最后一顆行星海王星的軌道之外，是一個數十億公里長的小行星圓盤。這個圓盤遠離我們熾熱的太陽，是極冷世界的家園。與小行星帶類似，但體積大很多倍，這個小行星圓盤擁以彗星、小行星、次級行星、矮行星和半人馬小行星等為傲。

圖注：柯伊伯帶在太陽系中的位置。

這個跨海王星的環形冰冷天體被稱為柯伊伯帶，是超過一萬億顆彗星的所在地！

(資料圖片)

多年來柯伊伯帶的觀測

當冥王星在1930年被發現時，有一個共同的概念，那就是它并不是唯一一個在虛空中出現的。

從那時起，柯伊伯帶以許多不同的方式被理論化。

弗雷德里克·查爾斯·倫納德（Frederick Charles Leonard）首先考慮海王星以外的環帶，他提出這個地區有許多天體，其中冥王星是第一個，但發現其余的天體是不可避免的。

1951年，杰拉德·柯伊伯（Gerard Kuiper）發表了一篇論文，他在論文中假設了太陽系早期形成的一個環。然而，他相信環不再存在了。這主要是因為，在當時，人們普遍認為冥王星和地球一樣大，所以如此大的質量的引力會把圓盤的物質推向奧爾特云。盡管他的理論是錯誤，柯伊伯帶還是以他的名字命名的！

在他之后，更多的理論被假定，但只有當天文學家大衛·朱維特和劉麗杏 (Jane Luu)開始認真探索海王星以外的區域時，才有了具體的證據。

他們在1987年開始搜尋，他們對太陽系外表的空虛感到困惑。

最初，他們開始在亞利桑那州的基特峰國家天文臺和智利的塞羅托洛洛美洲天文臺通過望遠鏡進行探測。

后來，他們轉到夏威夷大學天文學研究所利用莫納克亞山天文臺的望遠鏡進行探測。

圖注：莫納克亞山天文臺的望遠鏡。

經過5年的空中搜尋，他們終于找到了冥王星的鄰居，并宣布天體1992QB1存在，該天體是一個柯伊伯帶的物體，于1992年8月30日探測到。在六個月后他們發現了第二個天體。截至2018年，在柯伊伯帶發現了約2，000個物體。

“帶”的名字已經引起了相當大的爭議，許多評論家認為這是錯誤的。這個名字現在還保留著，但是，柯伊伯帶中的天體有時也被稱為柯伊伯體和超海王星天體。

柯伊伯帶的構造與特征

柯伊伯帶整體上類似于一個環形，跨度約為30AU至55AU（1個天文單位=地球與太陽的距離）；最長跨度約為7.4798935x 10^9公里。

據最新估計，這條帶包含了各種各樣的天體，包含了數十萬個大于100公里的天體，擁有超過萬億顆彗星。然而，柯伊伯帶中所有物體的計算質量不超過地球的10%。

柯伊伯帶的行星由于與太陽的距離太遠，所以非常寒冷。這條帶中的物體要經過200多年才能完成繞太陽的一個軌道。

圖注：藝術家對冥王星的描繪，展示了柯伊伯帶的狀況。

柯伊伯帶的天體本身被分為不同的類別，并根據它們的大小、數量、軌道以及它們如何與海王星的引力相互作用而加以區分。

經典KBOs（柯伊伯帶物體）是那些符合帶天體的經典定義的圓軌道天體。它們進一步細分為“熱”和“冷”，這是對它們與海王星引力相互作用程度的估計。

共振KBOs與海王星密切相互作用，與行星形成共振，影響其路徑及其在軸上的軌道。分散盤是柯伊伯以外的區域，其軌道高度橢圓，在平面上傾斜。

另一類是分離的天體，它們的軌道不靠近太陽，停留在約40AU，還有半人馬小行星，它們圍繞木星和海王星這兩大行星之間的空間運行。

柯伊伯帶的形成

這條帶的起源可以追溯到太陽系的形成。由于這顆行星的主導力量，圓盤的物質最初是圍繞海王星的行星。這與小行星帶和木星的情況類似；海王星周圍的殘余物也不能聚集在一起成為自己的行星。

柯伊伯帶物質總量的初步統計可能，比現在大，約為地球質量的7-10倍，但由于巨大行星木星、土星、天王星和海王星的軌道移動，許多物體可能已經丟失。如今，這條帶正在慢慢地被侵蝕，剩下的完整物體碰撞形成更小的顆粒和塵埃。

柯伊伯族

除了小行星和彗星，柯伊伯帶也是太陽系許多矮行星的家園。這包括冥王星、妊神星、鳥神星，創神星和許多其他已發現在最近幾十年。這些矮星非常寒冷，由巖石和冰組成。在這些天體上還發現了甲烷和氨的冰狀化合物。

許多矮星至少有一顆衛星，其中包括冥王星、妊神星、鳥神星和創神星，妊神星有一個橢圓形的環圍繞著它。這些矮行星有一個非常薄的大氣層，通常在它們到達近日點時形成。考慮到這些冰冷的世界的惡劣條件，存在生命的潛力極小。

圖注：妊神星有一個橢圓形的環圍繞著它。

美國宇航局的先鋒10號宇宙飛船是第一個到達柯伊伯帶的人造飛行器。雖然人們對柯伊伯帶的了解大多是通過哈勃望遠鏡了解到的，但美國宇航局的“新視野”探測器在2015年曾飛越冥王星，它提供了這顆矮行星的詳細圖像，以及這條迷人而遙遠的帶內的條件！

二、柯伊伯帶天體是什么？

柯伊伯帶天體在內太陽系有四顆所謂的近地行星，火星處于最外層。

再往外是由氣體和冰構成的超大行星。

再往外，才是埋沒在大群小行星和彗星之中的由冰和巖石構成的冥王星。

50年前，一位名叫吉納德·柯伊伯的科學家首先提出在海王星軌道外存在一個小行星帶，其中的星體被稱為KBO（KuiperBeltObjects)。

1992年，人類發現了第一個KBO；今天，我們知道KBO地帶有大約10萬顆直徑超過100公里的星體。

以后，天文學界就以納德·柯伊伯名字命名此小行星帶。

柯伊伯帶天體，是太陽系形成時遺留下來的一些團塊。

在45億年前，有許多這樣的團塊在更接近太陽的地方繞著太陽轉動，它們互相碰撞，有的就結合在一起，形成地球和其他類地行星，以及氣體巨行星的固體核。

在遠離太陽的地方，那里的團塊處在深度的冰凍之中，就一直原樣保存了下來。柯伊伯帶天體也許就是這樣的一些遺留物，它們在太陽系剛開始形成的時候就已經在那里了。

三、柯伊伯帶的氣態行星？

柯伊伯帶作為太陽系邊境，因為遠離太陽系中心，所以質量并不足以存在氣態行星。

柯伊伯帶，又稱作倫納德-柯伊伯帶，另譯柯伊伯帶、古柏帶，是位于太陽系的海王星軌道（距離太陽約30天文單位）外側，在黃道面附近的天體密集圓盤狀區域，[1]柯伊伯帶的假說最先由美國天文學家弗雷德里克·倫納德提出，十幾年后杰拉德·柯伊伯證實了該觀點，柯伊伯帶類似于小行星帶，但范圍大得多，它比小行星帶寬20倍且重20至200倍。