人类思维可能很难想象:一片巨大的宇宙云,围绕着太阳和八颗行星,向深空延伸数万亿英里。
出于所有实际目的,被称为奥尔特云的球壳是不可见的。它的组成粒子分布得很薄,距离包括太阳在内的任何恒星的光都很远,天文学家根本看不到云,尽管它像毯子一样包裹着我们。
这也是理论上的。天文学家推断奥尔特云的存在是因为它是对偶尔访问太阳系的某一类彗星的到来的唯一合理解释。事实证明,云基本上是一个巨大的水库,可能拥有数十亿个冰冷天体。
其中两具尸体将在万圣节前夕经过地球。土山-ATLAS彗星 C/2023 A3 也被称为彗星 C/2023 A3,在 10 月 12 日(它距离地球最近的一天)之后的一两周内将达到最亮状态,肉眼可能可见 - 只要在日落后不久看看西方天空即可。随着时间的推移,彗星会变得越来越暗,并移动到天空更高的地方。
第二颗彗星,C/2024 S1(阿特拉斯)9 月 27 日刚刚发现,预计 10 月底左右就可以看到。这颗彗星将于 10 月 24 日经过最接近地球的地方——日出前夕,它会出现在东方天空的低处。然后,在绕太阳旋转之后,彗星可能会在万圣节前后重新出现在西方夜空中。
然而,它有可能部分或全部解体,就像彗星经过太阳时有时会发生的那样,而这颗彗星将来到距我们恒星 100 万英里(160 万公里)的范围内。
作为一名行星天文学家,我对奥尔特云和居住在其中的冰体特别好奇。云中的居民可能是地球上生命诞生的一个原因;亿万年前在我们的星球上坠毁时,这些冰体可能提供了至少有一些水所有生命都需要的。
与此同时,这些同样的物体对地球的延续构成了永远存在的威胁——和我们的生存。
数十亿颗彗星
如果奥尔特云物体找到进入太阳系内部的路径,它的冰就会蒸发。这个过程会产生碎片尾部,就像彗星一样可见。
其中一些机构被称为长周期彗星,具有数百年、数千年甚至数百万年的轨道,如楚钦山-ATLAS。这与所谓的短周期彗星,它们不访问奥尔特云并且具有相对较快的轨道。哈雷彗星其中之一就是它在太阳系中开辟一条路径,并每 76 年左右绕太阳运行一次。
20 世纪的荷兰天文学家扬·奥尔特 (Jan Oort) 对长周期彗星很感兴趣,1950年写了一篇关于它们的论文。他指出,大约 20 颗彗星与太阳的平均距离超过 10,000 天文单位。
这真是令人震惊。地球到太阳的距离只有一个天文单位,即约 9300 万英里。将 9300 万乘以 10,000,您会发现这些彗星来自超过万亿英里之外。奥尔特表示,更重要的是,它们不一定是云层最外层的物体。
奥尔特发表论文近 75 年后,天文学家仍然无法直接拍摄这部分空间的图像。但他们确实估计奥尔特云距离太阳长达 10 万亿英里,几乎是太阳的一半半人马座旁边,下一个最近的星星。
长周期彗星大部分时间都在如此遥远的距离上度过,当它们从各个方向进入时,只会短暂而快速地访问太阳。奥尔特推测云中含有 1000 亿个这样的冰物体。这可能与我们银河系的恒星数量。
他们是怎么到达那里的?奥尔特提出,现代模拟已经证实,这些冰体最初可能是在附近形成的。木星,太阳系最大的行星。
也许这些物体绕太阳运行的轨道受到了干扰– 类似于 NASA 航天器从到冥王星通常有被巨大的行星摇摆加速他们向外的旅程。
其中一些物体将永久逃离太阳系,成为星际物体。但其他彗星最终的轨道可能与长周期彗星类似。
对地球的威胁
长周期彗星对地球构成特殊的潜在危险。因为它们距离太阳很远,所以它们的轨道很容易被其他恒星的引力改变。这意味着科学家们不知道它会在何时何地出现,直到它突然出现。
到那时,它通常比木星更近,并且以每小时数万英里的速度快速移动。事实上,电影中那颗虚构的彗星注定了地球的毁灭“不要抬头”来自奥尔特云。
新的奥尔特云彗星一直在被发现,近年来每年约有十几颗。它们与地球相撞的可能性极低。但这是可能的。
最近的成功NASA 的 DART 任务, 哪个改变了小行星的轨道,展示了一种抵御这些小物体的可行方法。但该任务是在对其目标进行多年研究后制定的。来自奥尔特云的彗星可能无法提供那么多时间——可能只有几个月、几周甚至几天。
或者根本没有时间。奥陌陌2017 年访问太阳系的奇怪小天体不是在它最接近地球之前而是在它最接近地球之后被发现的。尽管“Oumuamua”是一个星际物体,并非来自奥尔特云,但该命题仍然适用;这些物体之一可能会悄悄靠近我们,而地球将毫无防御能力。
准备这些物体的一种方法是更好地了解它们的基本属性,包括它们的大小和成分。为此,我和我的同事致力于描述新的长周期彗星的特征。
已知最大的一个,伯纳迪内利-伯恩斯坦三年前刚刚发现,直径约为 75 英里(120 公里)。大多数已知的彗星要小得多,从一英里到几英里不等,有些较小的彗星太微弱,我们无法看到。
但较新的望远镜正在发挥作用。特别是鲁宾天文台长达十年的遗留的时空调查将于 2025 年启动,已知的奥尔特云彗星数量可能会增加一倍,目前约为 4,500 颗。
这些物体的不可预测性使它们成为航天器的挑战性目标,但欧洲航天局正在准备一项任务来做到这一点:彗星拦截机。计划于 2029 年发射,探测器将停泊在太空中,直到奥尔特云中出现合适的目标。研究这些古老而原始的物体之一可以为科学家提供有关太阳系起源的线索。
至于现在地球附近的彗星,抬头看就可以了。与迪卡普里奥电影中的彗星不同,这两颗彗星不会撞击地球。楚金山-ATLAS 距离我们最近的距离约为 4,400 万英里(7,000 万公里); C/2024 S1 (ATLAS),约 8000 万英里(1.3 亿公里)。
听起来似乎很遥远,但在太空中,这却是近乎完美。