宇宙之谜新的发现（宇宙谜团之寻找太阳系的边界）

太阳系的边界到底在哪里呢？这个问题还得从哥白尼创立日心说谈起。在哥白尼之前，人们一直认为地球是宇宙的中心，根本没有太阳。哥白尼指出，太阳才是宇宙的中心，地球只是一颗普通的行星，和同伴一起绕着太阳公转。从那之后，科学家们对于天文学的理解不断加深，并且发展出了一系列的天体物理学理论。虽然哥白尼的理论并非完全正确，但却是太阳系的概念渐渐形成。后来，土星被确认为太阳系最遥远的行星，人们一度认为土星的轨道就是太阳系的边界。然而，人们对宇宙的探索是没有止境的。

时间的脚步迈入1781年之后，这种探究让太阳系的边缘有了外扩。天文学家威廉·赫歇尔利用望远镜发现了天王星，很自然，太阳系的边界就被推到了天王星的轨道。那么后来人们对于太阳系边界的认识又是怎么改变的呢？18世纪初哈雷彗星的发现其实是一个突破，因为哈雷彗星轨道最外层，其实已经远远超过了天王星的轨道，所以那个时候人们推测天王星之外，太阳系的边界还可以扩展。

时光走到1846年，人们的推测终于得到证实，太阳系的第八颗行星海王星被发现了。顺理成章它的轨道被看作太阳系的新边界，但是因为哈雷彗星的远日点已经超过海王星的轨道，也就是说，哈雷彗星有一定时间是在海王星轨道之外的人意识到海王星之外很可能还有太阳系的其他天体。1930年人们又发现了冥王星，但它也不是太阳系最远的天体，那么。太阳系的边界究竟在哪里呢？

其实，太阳系边界的定义可以有多种这个可能取决于具体研究的时候需要什么。在18世纪和19世纪观测手段不完全的时候呢，以行星为定义来规划太阳系的边界，是一个很方便很自然的办法，但是随着近代观测手段不断发展，以及对于恒星物理不断了解，人们对于太阳系的边界有了更多的定义。太阳能发光发热就在于它的内部进行着极其剧烈的核聚变反应。除此之外，太阳还向宇宙空间释放出巨大的辐射，其中的带电粒子就形成了所谓的太阳风，吹散到到宇宙空间。与此同时，宇宙空间也存在着其它天体释放出来的带电粒子，具有很强的能量，它们和太阳风在宇宙空间进行着博弈。距离太阳越近的地方，太阳风就越强，可以抵御宇宙辐射。距离太阳越远的地方，太阳风就越多，和宇宙辐射呈胶着状态。在更远的地方，太阳风就弱得可以忽略不计了。于是天文学家就借此来定义太阳系的边界。

太阳风能够主宰的区域被称为日球层、太阳风和宇宙辐射基本平衡的区域叫作日球层顶，太阳风无法控制的区域就算作太阳系之外，我们称之为星际空间。据目前的研究，日球层顶距离地球大约120个天文单位，也就是差不多180亿公里，其厚度大约为0.5个天文单位。根据最新的数据，探测器“旅行者”1号和2号距离地球都已经超过了150个天文单位。两者都超出了日球层范围，有人说他们已经冲出太阳系，指的就是穿越日球层顶进入了星际空间。但一些科学家认为，旅行者1号、2号并没有完全脱离太阳系。

即使是远在日球层以外的区域，也有大量的天体围绕着太阳公转。在这片广袤的区域内，有一个名为奥尔特云的结构，它是天文学家推测的太阳系最外层结构。但因为过于遥远，目前没有任何天体被确认是奥尔特云天体，只有赛德娜有可能来自那里。据估算，奥尔特云最内侧距离太阳有2000到5000个天文单位，远远超出了人类已经观测到的所有太阳系天体的距离，它最外侧的边缘就应该是太阳的引力边界。有人以光年为单位做了估算，认为奥尔特的最外侧距离太远应该在一至两光年。

天文学家之所以相信奥尔特云的存在，是因为他们认为奥尔特云跟一种彗星有着密切的关系，那么彗星究竟是怎样的天体？奥尔特云是怎么被推断出来它又和哪一种卫星密切相关的？

彗星是指进入太阳系内，亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动天体。彗星分为彗核、彗发、彗尾三部分。彗核由冰物质构成接近太阳时，彗星物质升华，在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。彗星没有固定的体积远离太阳时体积很小，接近太阳时，彗发越来越大，彗尾变长，体积急剧增大，彗尾长度可以达到2亿多公里。彗星的运行轨道为抛物线或双曲线，少数为椭圆。一般来说，汇金有两种短周期彗星和长周期彗星。短周期彗星来自海王星外的柯伊伯带，他们沿着较小的圆圈轨道穿梭在太阳系之中，绕日运行周期小于200年，著名的哈雷彗星就是一个短周期彗星，它每隔大约76年绕太阳一周，长周期彗星则神秘得多，他们绕日运行一圈的周期大概是1000年甚至是100万年。

1932年，天文学家奥皮克提出一个理论，长周期彗星来自太阳系外层边缘的云团。1950年，荷兰天文学家奥尔特进一步完善了奥皮克的理论。奥尔特指出如果一个长周期彗星不停地往返于太阳系的外部与内部，势必会被多种因素所摧毁，因而长周期彗星和行星的天体不同，它是无法长期稳定存在的。虽然我们现在还能观察到长周期彗星，但他们肯定不是太阳系形成初期就产生的而是不断被摧毁又不断被生成的，所以它势必有自己的源头。而奥皮克所指的太阳系外层云团受到的太阳辐射比较弱，环境比较稳定，可能有着数百万颗甚至更多的彗星核他们可以不停地产生新的长周期彗星，取代那些被摧毁的同伴。所以那里可能就是长周期彗星的源头。

奥尔特还推测奥皮克所指的太阳系外层云团的总质量会是地球的5到100倍。这个由奥皮克和奥尔特假想出来的长周期彗星诞生地后来就被称为奥尔特云，也叫奥皮克-奥尔特云。在望远镜发明后的几个世纪里人们观测到从奥尔特云进入太阳系的长周期彗星可谓源源不断。而奥尔特云的天体大概有数十亿到上千亿，进入内太阳系的只是很小一部分，这数十亿到上千亿的天体受到寒冷的高层宇宙空间的保护，被认为是太阳系形成时最早星云的残骸。奥尔特的理论建立在对长周期彗星的多年观察之上。他认为，奥皮克所指的太阳系外层边缘云团也就是长周期彗星的源头，距离太阳有亿万公里，那里非常遥远，甚至太阳都无法完全将其纳入太阳系。

根据长周期彗星进入太阳系内部的方向，奥尔特运很有可能分布于太阳的各个方向，相对于太阳系的平面来讲，奥尔特云更像一个包裹着太阳系的球状彗星云团，但这些都只是推测。还需要进一步的观测来证实。尽管如此，大多数天文学家都认为奥尔特云确实存在。

太阳系边际探测一直是国际空间科学研究的前沿领域，目前国际上仅有“旅行者”星际探测计划等少数几次探测活动。21世纪以来，伴随着科学认知的进步和工程技术的发展，太阳系边际逐渐成为国际空间科学研究的前沿热点。我们国家也制定了相关的探测计划。早在2018年，我国就提出了太阳系边际探测的近期和远期目标，近期目标是2049年，实现对100天文单位远的太阳系边际的探测。开展日球层大尺度三维空间特性及外太阳系典型天体探测、太阳风边际及邻近恒星际空间物质特性探测。远期目标是突破1000天文单位到太阳引力透镜焦点区域开展太阳引力透镜效应观测和广义相对论的验证。

那么我国的太阳系边际探测计划意义何在呢？除了有助于研究太阳系的起源和演化，我国这项专门的太阳系边际探测计划还蕴含着巨大的科学价值。它的实现不仅会推动火箭技术的进步，而且还会带动通信等诸多科技领域的发展。

登月花了不少钱，但登月也带动了许多方面的技术进步，比如要跟月球上通信，就会促进通信的进步，于是芯片技术得到了极大的提升。而这对于手机的诞生和改进密不可分，那么我们国家的太阳系边际探测计划势必也会带来一些科学技术方面的飞跃。