NASA的新视野号探测到柯伊伯带延伸的尘埃迹象
NASA的新视野号宇宙飞船的最新观测结果表明，柯伊伯带——太阳系广阔而遥远的外围区域，由成千上万颗冰冷的岩石行星组成——可能比我们想象的要延伸得更远。
艺术家构想的遥远柯伊伯带两个天体之间的碰撞。这种碰撞是柯伊伯带尘埃的主要来源，同时柯伊伯带天体被来自太阳系外的微小尘埃撞击而产生的微粒也是柯伊伯带尘埃的主要来源。
影像来源：Dan Durda, FIAAA
新视野号金星伯尼学生尘埃计数器（SDC）仪器加速穿过柯伊伯带的外缘，距离太阳的距离是地球的近60倍，探测到的尘埃水平高于预期——较大的柯伊伯带天体（KBO）和被太阳系外微小尘埃撞击物撞击的微粒之间碰撞的微小冷冻残留物。
根据科学模型，柯伊伯带天体的数量和尘埃密度在10亿英里的距离内就会开始下降，而这些读数违背了这一科学模型。越来越多的证据表明，主柯伊伯带的外边缘可能比目前估计的要延伸数十亿英里——或者甚至可能在我们已经知道的柯伊伯带之外甚至可能还有第二个柯伊伯带。
这些结果发表在2月1日出版的《天体物理杂志通讯》上。
“新视野号首次对海王星和冥王星以外的行星际尘埃进行了直接测量，因此每一次观测都可能带来新发现。”论文第一作者、科罗拉多大学博尔德分校物理学研究生亚历克斯·多纳（Alex Doner）说。“我们可能探测到了一个扩展的柯伊伯带——有全新的天体群在碰撞并产生更多尘埃——这一想法为解开太阳系最遥远地区的奥秘提供了另一条线索。”
SDC由科罗拉多大学博尔德分校大气与太空物理实验室（LASP）的学生在专业工程师的指导下设计和制造，在新视野号穿越太阳系的50亿英里、长达18年的旅程中探测到了小行星、彗星和柯伊伯带天体碰撞产生的微小尘粒。作为NASA行星飞行任务中首个由学生设计、制造和“飞行”的科学仪器，SDC 对尘埃粒子的大小进行计数和测量，从而获得外太阳系中此类天体碰撞率的相关信息。
新视野号在距离太阳45至55个天文单位（AU）的范围内飞行了三年，最新的惊人结果在此过程中得出——1AU是地球与太阳之间的距离，约为9300万英里或1.4亿公里。
新视野号的科学家们利用夏威夷的日本斯巴鲁望远镜等天文台，还发现了一些远在柯伊伯带传统外缘之外的柯伊伯天体。这个外缘（天体密度开始下降的地方）被认为大约在50AU，但新的证据表明，柯伊伯带可能延伸到80AU，甚至更远。
多纳说，随着望远镜观测的继续，科学家们正在研究SDC尘埃读数偏高的其他可能原因。一种可能性是辐射压力和其他因素将柯伊伯带内部产生的尘埃推向50AU之外，但这种可能性较小。新视野号还可能遇到了寿命较短的冰粒，这些冰粒无法到达太阳系内部，而且目前的柯伊伯带模型还没有将其考虑在内。
“新视野号的这些新科学成果可能是任何航天器航天器首次在太阳系中发现新的天体群。”来自博尔德西南研究所的新视野号首席研究员艾伦·斯特恩（Alan Stern）说。“我迫不及待地想知道，这些升高的柯伊伯带尘埃水平还能延伸多远。”
现在，新视野号已进入第二次扩展任务，预计它将拥有足够的推进剂和动力，在距离太阳100AU以外的地方运行到21世纪40年代。任务科学家说，在这么远的距离上，SDC 甚至有可能记录下航天器进入星际粒子主导尘埃环境的区域的过程。通过从地球上对柯伊伯带进行补充性的望远镜观测，新视野号作为唯一一个在柯伊伯带运行并收集新信息的航天器，有了一个独特的机会来更多地了解柯伊伯带天体、尘埃源和柯伊伯带的广度，以及其他恒星周围的星际尘埃和尘埃盘。
位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室（APL）负责建造和运营新视野号航天器，并为NASA科学任务局管理该任务。位于科罗拉多州圣安东尼奥和博尔德的西南研究所通过首席研究员艾伦·斯特恩（Alan Stern）指导此次任务，并领导科学团队、有效载荷运行和遭遇科学规划。新视野号是NASA新前沿计划的一部分，由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心管理。