作者：文/虞子期
在我们的太阳系，有一个寒冷神秘的区域，它就像一个膨化的圆盘，是太阳系早期遗留物的一个聚集区域，被科学家们称为柯伊伯带。这里有岩石、水冰和各种其他冷冻化合物，迄今为止已有超过2000个柯伊伯带天体（KBO）被观察者编目，并且，该区域可能包括了数十万个宽度超过100公里的物体，以及数万亿或更多的彗星数量。这个太空区域，被海王星的引力极大地激发，以至于那些冰冷的小物体无法聚集成一个大行星。柯伊伯带和小行星带之间具有一些相似点，皆由一颗巨行星所塑造。而围绕柯伊伯带的话题，往往都与彗星和矮行星有关，比如，为什么总有人会将柯伊伯带和奥尔特云混淆，以及在这个区域中有哪些与众不同的矮行星？
柯伊伯带和奥尔特云都被认为是彗星的来源，总有人会将它们混淆，但实际上奥尔特云是一个更加遥远的球形区域，它包围着太阳系，包括了柯伊伯带，是冰冷的彗星状物体。在我们太阳系中，奥尔特云是最遥远的地区，也是预测的“冰系物体”集合，远远超过太阳系中的其他物体，即使是奥尔特云中最近的物体距离太阳的距离，也被认为远远超过了柯伊伯带的外围。在行星中观测到的长周期彗星，尽管被认为起源于奥尔特云，但科学家们并没有在遥远的奥尔特云本身中观察到任何物体，从而使其成为了暂时的理论概念。
柯伊伯带是太阳系大多数彗星的来源地，但却不是彗星的唯一来源。科学家们认为它正在慢慢侵蚀自己，这里的物体偶尔会发生碰撞，而碰撞的碎片会产生较小的柯伊伯带天体，其中一些可能成为彗星。而碰撞柯伊伯带天体产生的碎片，可以被海王星的引力推动到轨道上，木星进一步将它们围成20年或更短周期的短循环，这些被称为短期木星家族彗星。鉴于它们经常进入太阳系内部，大多彗星倾向于较快地耗尽自己的挥发性冰，几乎没有、或没有可检测到的活动，并最终变成休眠或死亡的彗星。科学家们还发现，一些近地小行星实际上是被烧毁的彗星，而其中的大部分都是从柯伊伯带开始的。
柯伊伯带巨大而黑暗，就像是一个围绕太阳的冰冷环形圈，并一直延伸到海王星的轨道之外。柯伊伯带的内缘始于海王星的轨道，距离太阳约30AU，其内部主要区域距离太阳约50 AU，该区域涵盖范围从大约30到55 AU。重叠柯伊伯带主要部分的外缘是第二个区域，被称为散射盘，向外延伸至近1000 AU，一些物体在轨道上、甚至更远。漂浮在柯伊伯带中的物体，被科学家们称为柯伊伯带天体（Kuiper Belt Objects）或KBO，该区域也是你会发现矮行星冥王星的地方。除了冥王星和一堆彗星外，还有其他有趣的柯伊伯带对象，比如，Eris、Makemake和Haumea，它们都是像冥王星一样的矮行星。柯伊伯带是我们刚刚开始探索的地方，我们对于它的理解仍在不断完善，这也是真正意义上的太空前沿，它为我们太阳系的起源提供了许多重要的线索。
现在的柯伊伯带正在逐渐消失，研究人员认为其现有材料数量可能只是原先的小部分，并且，总质量估计不超过地球质量的10％左右。相当多的柯伊伯带天体都拥有自己的卫星，也就是围绕它们运行的那些小得多的物体，又或是二元物体。比如，冥王星、厄里斯、豪美亚和Quaoar都是拥有卫星的柯伊伯带天体。二元对象则是大小或质量相对相似的对象，它们围绕位于它们之间的点（共享质心）进行轨道运动。柯伊伯带内的一些矮行星具有薄的大气层，当它们的轨道离太阳最远时会发生坍塌。科学家们目前尚不清楚这个遥远寒冷世界，是否像我们所知的那样无法支持生命。下图中这四个面板显示了一些相对比例，从左上角顺时针分别是：内太阳系、外太阳系、分散盘中的塞德纳轨道，以及奥尔特云。
位于我们太阳系的边缘柯伊伯带，这个遥远的古代材料库是太阳系原始星子盘的独特残余，超越了地球和所有的巨行星。科学家们关于太阳系起源残余物的探索（SSOLS），将重点关注柯伊伯带天体（KBOs），特别是其中的二元种群。目前，柯伊伯带独特的二元系统群的特性，只能通过哈勃望远镜来精确测量。在这个寒冷而平静的地区，保留了极大的二元物体，特别是那些具有相似质量的两个物体。这些二元系统是构建行星过程的强大追踪器，现在的柯伊伯带二元并非来自最初孤立物体的合并，研究人员将使用哈勃来测试，许多星子从一开始就形成二元系统的理论。
科学家们通过最近的小体形成模型表明，二元体是我们太阳系最早期的剩余物，而当成对的物体可以直接从坍缩的小规模“鹅卵石”群体形成时，这些二元物体围绕太阳旋转，并总是绕着彼此绕轨道运行。星子形成的竞争理论预测，二元和孤立柯伊伯带天体呈现出不同大小和颜色的分布情况，如果物体首先通过吸积过程形成，并在后来发生合并，科学家们希望该二元系统中的物体具有不同的颜色，并且具有与孤立物体不同的尺寸分布。但另一方面，如果通过快速坍塌过程形成的星子，从一开始产生一些孤立的物体和一些二元系统，科学家们就会期望二元系统中的物体，具有与单独物体相似的表面颜色和尺寸分布。
在1930年，第一个柯伊伯带天体冥王星被发现。直到时间过去了62年，科学家们才知道了第二个。这与柯伊伯带天体和地球距离很远，并且其本身通常很暗的两大事实有很大关系。与许多其他柯伊伯带天体相比，冥王星具有相当明亮的反射表面，并且其尺寸较大。正是这些特质，使得冥王星在20世纪初就可通过望远镜进行探测。只是当时的科学家们还没有发现有关外太阳系的想法，尽管冥王星拥有奇怪的椭圆形和倾斜的轨道，但将冥王星视为行星是有特殊意义的。
事实上，当NASA的先锋10号航天器于1983年进入海王星轨道以外的空间时，它成为了进入柯伊伯带地区的第一艘航天器。直到20世纪90年代初，科学家们才可以使用冥王星的发现者Clyde Tombaugh在20世纪30年代无法使用的新工具。天文学科家David Jewitt和Jane Luu，于1992年将CCD相机连接到夏威夷Mauna Kea的一个大型（2.2米）望远镜上，并迅速检测到一个物体，当时该物体被命名为1992 QB1，后来又再次命名为Albion。但是，第一次访问柯伊伯带的物体是NASA的新视野号飞船，它于2015年7月飞过冥王星及其卫星。随后，科学家们有了关于这片神秘区域的更多发现，在接下来的四分之一世纪中，研究人员们发现了几千个柯伊伯带天体。
柯伊伯带区域是以天文学家杰拉德·库柏（Gerard Kuiper）的名字而命名，在 1951年，他发表了一篇科学论文，在内容中推测了冥王星以外的物体，然而，Kuiper的工作实际上并没有预测到我们在该地区实际观察到的物体数量，至关重要的是它们与海王星之间的关系。但鉴于他和他的想法在天文学家中是众所周知的，因此关于柯伊伯带的总体思想归功于他。在20世纪40年代，由于天文学家Kenneth Edgeworth发表的论文中也简要提到了冥王星以外的物体，因此该地区有时也被称为埃奇沃思 - 柯伊伯带。
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