飛越太陽系

水星、金星、地球、火星……相信大家對於太陽系中的八大行星耳熟能詳，你或許都知道這些行星的溫度、形狀、顏色等，但你又知道太陽和這些行星是怎樣形成嗎？你又知道行星間的空間有甚麼嗎？一起跟着小校友，沿着航行者計劃的路徑，了解太陽系邊緣以至太陽系以外的故事吧！

外圍行星之旅：航行者計畫

航行者一號及二號都是美國太空總署（NASA）在1977 年發射的太空探測器，它們的設計及搭載的測量儀器也相同，並各帶着一張黃金唱片。

航行者一號及二號原先的計劃，是探索外太陽系的四顆行星及一顆衛星。當時木星、土星、天王星及海王星都運行到了同一邊，形成連珠現象。同一艘太空船可利用它們作重力彈弓，由一顆彈跳到另一顆，幫助它一口氣走遍這四顆行星。這種狀況每175 年才有一次，於是促成了航行者一號及二號的誕生。

航行者一號及二號越過行星及小行星帶的路徑

主小行星帶

主小行星帶是一條位於火星及木星軌道之間的環狀帶。當中小行星數目雖多，但彼此相距平均達16 萬公里，所以太空船通過此帶時，撞上小行星的機會極微。

小行星是小型的岩質天體，其直徑一般只有幾米至500多米。由於其質量太低，自身的重力不足以令組成物質聚成球狀，加上常受外力撞擊，形狀就會變得不規則。

其中一顆小行星「艾女星」

你知道嗎？這些小行星其實是太陽系形成後的「剩餘物」來的！

太陽系的起源

太陽系是怎樣誕生的？

太陽系誕生前，該區域只瀰漫着各種氣體及塵狀物質， 從遠方看來就像一團雲， 因此稱為分子雲。

這是英仙座分子雲，離太陽系1000 光年，當中光亮的區域是新生的星群。

其後，分子雲可能受到附近的超新星爆炸影響，引發某些區域向內塌陷收縮，物質最密集的地區逐漸形成中心，周邊演化成碟狀原行星盤。

這是金牛座HL的原行星盤，其結構類似太陽系前身的原行星盤。

原始恆星的核心最終升溫至1000 萬度，氫開始穩定地經由核聚變釋出能量，並產生擴張力阻止物質收縮。原始恆星不再變大或縮小， 穩定下來，正式成為太陽。

太陽風與行星的形成

太空中沒有空氣，卻仍然會刮「風」！地球上的風是空氣的流動，太空中的風則是帶電粒子的流動，而太陽系中的帶電粒子是由太陽噴射出來，因此稱為太陽風。

內太陽系較熱，加上從太陽噴射出的太陽風把較輕的氫及氦吹向外圍，剩下的矽化物、金屬等笨重物質在此凝聚成岩質天體，如類地行星及小行星。

太陽風到了外太陽系便減弱，不會吹散氫和氦。這些元素因此可凝聚起來，形成木星及土星兩顆氣體巨星。

越往外太陽系外側，溫度越低，水、氮氣、甲烷等就會結冰，於是形成由冰組成的天體，如天王星、海王星兩顆冰巨星，還有冥王星等矮行星和彗星。

矮行星的質量足以維持自身為球狀，卻未能清除軌道附近大小相約的天體。而彗星則屬小型天體，其核心由塵埃或岩石構成，外面由水分或氣體凝固而成的冰包裹。

海王星外的宇宙

飛越海王星後，便進入了柯伊伯帶。柯伊伯帶跟主小行星帶一樣是環狀帶，但範圍卻大得多，其寬度足足有20au。相比起來，海王星跟太陽也只相距30au ！

那1au到底有多遠？ 天文單位（au）是地球與太陽的平均距離，1au即149,600,000 公里。柯伊伯帶內最大的天體是矮行星冥王星，此外還有數個矮行星、無數的彗星及小行星。

太陽系邊緣

飛出海王星外的柯伊伯帶，要再飛遠一段距離，才真正到達太陽系的邊緣。雖然柯伊伯帶外圍的天體變得稀少，但仍充斥着太陽風。只要是有太陽風的區域皆屬於太陽系，亦稱為太陽圈。

距離太陽80 至100au 時，太陽風會急劇減速並積壓起來，形成屏障，撞開外來帶電粒子。此情況有如公路上的車流，若前方的車減速，後方的車便同樣要減速。由於車流不減，便積壓起來釀成塞車。

然而，太陽風愈往外圍就越衰弱，到了某個距離，便再不能撞開外來帶電粒子，反而被撞回去。那裏就是太陽系的邊界，稱為日球層頂。最後，穿過日球層頂，便離開了太陽系，邁向星際空間！

航行者一號及二號都在距離太陽約120au 處，穿過了日球層頂。但由於太陽圈的形狀尚未有定論，故不能確定120au 就是太陽與太陽系邊緣的距離。

未知的遙遠領域

1950 年， 荷蘭天文學家揚． 奧特（Jan Oort）預測在距離太陽20,000au 至150,000au 的地方，可能有一個包含大量彗星的雲團，這後來稱為奧特雲。

其後該理論繼續發展，有些科學家認為奧特雲內側最近可能離太陽2,000au，而外側最遠可能達200,000au，實際大小至今仍未有定論。

真空非「真」空

星際空間內藏星際物質，包括各種氣體、塵埃及宇宙射線。不過這些物質的粒子分佈不均，而且非常稀疏，在最密的分子雲區域，每立方厘米有約100萬個粒子。一般來說每立方厘米只有1 個粒子，相比起來，地球海平面每立方厘米的粒子數目是其1,000 萬萬億倍， 即10,000,000,000,000,000,000個空氣粒子！

甚麼是宇宙射線？

宇宙射線是來自太空以近乎光速（速度約每秒30 萬公里）飛行的高能帶電粒子。

部分宇宙射線來自超新星。

其餘來自太陽、銀河系內及外的天體或不明源頭。

驟眼看，宇宙射線好像跟太陽風一樣，都是帶電的粒子，但就速度而言，宇宙射線就快多了。太陽風的速度只有每秒數百至數千公里，遠低於宇宙射線的速度，所以能量也低很多。

科幻故事中的射線？

科幻故事中的射線多指伽瑪射線。伽瑪射線是一種肉眼不可見的電磁波，其能量比X 光更高。當大質量的恆星步向死亡時，會在短時間內射出能量極高的伽瑪射線，那就是伽瑪射線暴。

據估計噴射流在200 光年的範圍內可將任何物質蒸發掉。若它擊中數千光年外的行星，也會對其大氣及地表的化學成分做成影響。

目前在地球200 光年內並無任何可能產生伽瑪射線暴的源頭。然而，科學家留意到8,400 光年外的一個三合星系統WR104中，其中一顆星預計於數十萬年內演化為超新星，或有可能產生伽瑪射線暴。至於它會否危及地球則言之尚早。

由夏威夷凱克天文台望遠鏡拍攝到的WR104系統的主星。

其他未解答的宇宙謎團

外星有生命嗎？

到底地球以外是否存在生命？宇宙中的恆星數目極多，當中適合地球生命的太陽系外行星世界多不勝數。此外，宇宙中還可能存有人類未知曉的生命形式，因此暫時還不能下定論。

另外，科學家用不同方法來尋找外星生命存在的間接證據：

例如2020 年科學家利用望遠鏡在金星發現疑似磷化氫，而磷化氫是一種只有生物才會產生的化學物質，因而科學家間接推算可能存在外星生命。

地面的無線電天線陣可「聆聽」可能來自外星人的無線電訊號，但至今仍未有發現。

用蟲洞展開時空之旅？

蟲洞理論上連接着時空的任意兩點，似乎是在宇宙中長距離旅行甚至是時空旅行的妙計。

蟲洞的兩端可以是不同地方、不同時間，甚至是兩個不同的宇宙。

然而，理論也指出蟲洞極不穩定，而且到目前人們仍未直接或間接觀測到蟲洞，故它是否實際存在仍是未知之數。

本文由《兒童的科學》提供。