太阳系离散盘
柯伊伯带之外,距离太阳更远的地方也在海王星的势力范围之内。这里的天体虽然未和海王星同步,但在海王星的干扰下,轨道变得很不规则,不但成为非常扁的椭圆,也翘了起来,脱离了太阳系其他成员轨道所在的那个平面。这里被称为“离散盘”。离散盘天体轨道很扁,所以与太阳间的距离最近可能只有30~35天文单位,但远离太阳的时候距离可以达到上百天文单位。把冥王星拖下行星宝座的“罪魁祸首”——阅神星就是离散盘的成员。
事实上,柯伊伯带和离散盘的区别不是特别明确,也有天文学家把后者视为前者的一部分。而且,有些天体的轨道可能发生变动,往来于两者之间。
奥尔特云
最初天文学家提出柯伊伯带是为了解释短周期彗星的来源,那么周期更长,要几千年几万年,甚至百万年才会拜访太阳一次的长周期彗星来自哪里呢?天文学家奥尔特研究了长周期彗星的轨道,发现它们距离太阳最远约为5万~15万天文单位,而且是来自上下左右、四面八方的。所以他提出,在这个距离,存在一个包裹着整个太阳系的球形地带,里面分布着大量的冰质小天体,即“奥尔特云”。后来,天文学家认为,距离太阳5000天文单位到10万天文单位的广大空间都可以算作奥尔特云的范围。
据估计,奥尔特云中约有几万亿颗直径在1千米以上的彗星。虽然常被描绘为球状的云团,但实际上奥尔特云中两个相邻小天体之间的平均距离有几千万千米,是太阳系中天体分布最为稀疏的区域之一。
源于一块扁平气体盘的太阳系,为何会存在一个球形的奥尔特云呢?奥尔特云中的天体显然不是在当地形成的,距离太阳如此遥远的地方根本没有足够的材料制造天体。这里大大小小的冰质天体本来也诞生在更接近太阳的地方,与柯伊伯带天体类似,但在机缘巧合下,附近行星的引力恰好让它们的运动加速,改变了它们的轨道。
事实上,如果没有外力影响,这些天体不断获得加速,其椭圆轨道会变得越来越扁,远日点(椭圆轨道上距离太阳最远的点)变得越来越远,最终脱离太阳系,冲进茫茫星际空间。不过,奥尔特云外缘到太阳的距离为10万天文单位,已经达到了1.6光年,而目前距离太阳最近的恒星——半人马座的比邻星也只有4.2光年。在这么遥远的地方,银河系以及邻近恒星的引力影响已经无法忽视了。在引力的作用下,小天体的近日点被拉得越来越远,反而让轨道又变圆了,也让大行星无法再影响到它们。与此同时,轨道平面也偏离了太阳系其他行星的平面,立了起来。最终,这些小天体进入了朝向各异的稳定圆形轨道,形成了一个球形的奥尔特云。奥尔特云是太阳与银河系和邻近恒星角力的结果,因此,也有人把它视为太阳引力统治范围的边界。
地球与奥尔特云距离过于遥远,我们除了能看到偶尔脱离奥尔特云进入内太阳系的彗星,还无法直接观测到它内部的成员。
柯伊伯带和奥尔特云的天体远离太阳,一直处于冰冻的“保鲜”状态,因此可能保存了太阳系最初的物质成分。它们的轨道运动,也藏有太阳系演变的线索。所以,天文学家一直对这里充满兴趣。2015年7月14日,美国国家航空和航天局的“新视野”号探测器飞掠了冥王星,这也是人类首次近距离观察一个柯伊伯带天体。此后,“新视野”号还将选中新的目标,飞掠另一个柯伊伯带天体。“新视野”号和其他观测项目将帮助人类进一步了解这个充满谜团的遥远边境之地,带来有关太阳系的全新认识。