赛德娜：太阳系边界的神秘遗迹

赛德娜，位于柯伊伯带和奥尔特云之间的矮行星 — **赛德娜**的轨道与经典太阳系及其8颗行星的比较。矮行星赛德娜的轨道非常狭长，位于**柯伊伯带**和**奥尔特云**之间。
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科学摘要

本文研究 赛德娜 (90377)，一颗于2003年发现的海外天体，其极高偏心率的轨道 (e≈0.85) 和长公转周期 (~11,400年) 使其成为柯伊伯带和奥尔特云之间的独特案例。直径约1,000公里，无已知卫星，其表面在-240°C下富含托林、甲烷和氮冰，暗示其形成于原始时期。本文讨论了其可能的起源，或与太阳诞生星团中的恒星扰动有关，或与假设的「第九行星」的引力影响有关。赛德娜被认为是太阳系边界的关键遗迹。

为什么赛德娜的轨道如此特殊，它告诉我们关于太阳系边界的什么信息？

赛德娜以其非同寻常的轨道而著称，该轨道既是已知矮行星中最远的，也是最狭长的之一。其近日点约76天文单位，远日点接近937天文单位，其轨迹超越了标准分类，将其置于柯伊伯带和奥尔特云之间的动态中间区域。这个独特的位置引起天文学家的兴趣，因为它可能包含太阳系形成及其早期演化的线索。

这种极端轨道的起源是科学辩论的核心。本文探讨了两个主要假设。第一个由动力学模型支持，表明一颗邻近的恒星在太阳早期扰动了星子云。第二个更具推测性，将这种离心率归因于一颗尚未探测到的巨大行星——著名的「第九行星」——的遥远引力影响。作为一个保存完好的天体，赛德娜被认为是探索塑造我们恒星邻域冰封边界机制的直接探针。

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极端离心率的轨道

赛德娜于2003年11月14日由迈克·布朗 (1965-)、查德·特鲁希略 (1973-) 和 戴维·拉比诺维茨 (1958-) 在帕洛马天文台使用塞缪尔·奥辛望远镜发现，是一颗微红色的矮行星，其轨道范围从距太阳约76到937天文单位 (AU)。它的轨道是已知最偏心的轨道之一：\( e \approx 0.85 \)，半长轴约506 AU。其公转周期约为 \( 11,400 \) 年。赛德娜目前正在非常缓慢地接近太阳（平均轨道速度 ≈ 1.04 km/s），预计将在2076年左右到达近日点。这意味着从地球进行详细观测在21世纪上半叶将保持最佳状态，因为其距离直到最接近点只会减少约十多个天文单位。它目前（2026年）位于距太阳约84天文单位 (AU) 处，即约126亿公里，约为海王星距离的2.8倍。

在柯伊伯带和奥尔特云之间

赛德娜在太阳系的一个中间区域运行，位于柯伊伯带 (海王星之外的太阳系区域，包含许多冰质天体。)和奥尔特云 (假设的、在极远距离包围太阳系的冰质天体集合。)之间。这个独特的位置使其成为理解行星区域和外部彗星储库之间过渡的关键天体。它可能构成了早期太阳系形成的遗迹。

注：
名字 赛德娜 源自因纽特神话，她是海洋和海洋生物的女神，统治着北冰洋的冰封深处。根据传说，赛德娜是一位在家庭悲剧后转变为海洋精灵的年轻女子，她象征着极地生态系统的力量和脆弱。其天文对应物——矮行星 90377 赛德娜——共享这种极端孤立的象征意义：正如女神生活在深渊中，这颗天体在冰冷的严寒和近乎永恒的黑暗中运行。

物理特征：大小、反照率和自转

长期以来定义不清，赛德娜的大小曾根据斯皮策太空望远镜的观测估计约为1,670公里。 2012年，借助赫歇尔太空天文台在「TNOs are Cool!」项目中的热测量，赛德娜的大小得到了精确测定。这些数据表明其直径约为995 ± 80公里，几何反照率相对较高，为0.32 ± 0.06，高于海外天体的平均水平，表明其表面部分覆盖着挥发性冰。

赛德娜大约在10.27小时内完成一次自转。对于如此小的天体来说，这种相对较快的自转最初让人怀疑存在一个能够通过潮汐效应减缓其自转的自然卫星：2004年3月用哈勃太空望远镜进行的一次搜索，然而，并未发现任何伴星。迄今为止，赛德娜与谷神星一样，是太阳系中已知的没有确认卫星的最大天体之一。

可能的起源：恒星捕获或行星迁移

人们提出了几种假设来解释赛德娜的异常轨道。一种由亚历山德罗·莫比代利 (1966-) 支持的假设认为，赛德娜在太阳诞生星团阶段被一颗经过附近的恒星扰动。另一种由康斯坦丁·巴蒂金 (1986-) 和 迈克尔·布朗 提出的理论认为，这是由一颗可能的第九行星——被称为「第九行星」——的引力影响所致，该行星是根据2016年观测到的几颗极端海外天体的异常轨道聚类推断出来的。

2014年发现第二颗具有类似轨道行为的天体 2012 VP113 (近日点80 AU) 加强了赛德娜并非孤立案例的观点，而是一个更大种群（有时称为「赛德娜族」）中第一个被识别的成员，可能源自内奥尔特云。

因此，这个区域代表了太阳影响和局部星际介质影响之间的混合动态空间。

太阳系边界的见证者

光谱观测显示，赛德娜表面含有冻结甲烷 (CH\(_4\))、氮冰 (N\(_2\)) 和托林，即有机化合物的光解产物。其平均温度估计约为 \( -240\,^{\circ}\mathrm{C} \) (约12 K)。这种寒冷而复杂的化学物质让人联想到远离太阳形成的环境，在那里紫外线辐射起着主导作用。

由于其缓慢的轨道速度和遥远的距离，赛德娜尚未达到其远日点 (天体轨道上距太阳最远的点。)，预计将在数千年后到达。

走向近日点：21世纪末的约会

赛德娜将在2076年左右接近其近日点，距太阳约76天文单位。这个在其约11,400年轨道周期中，于人类一生尺度上独一无二的期限，激发了多项探索任务可行性研究：利用木星引力辅助的探测器概念设想在2029-2034年左右进行飞越，旅行时间约为20至25年。这样的任务将能够，除其他外，确认赛德娜的表面成分，并寻找可能存在的地下海洋的迹象，这一假设是由于其富含挥发性冰而提出的。

比较表：赛德娜与海外天体

赛德娜与其他海外天体的比较
天体	半长轴 (AU)	离心率	公转周期 (年)	备注
赛德娜	506	0.85	≈ 11,400	轨道离心率极高；可能标志着柯伊伯带(海王星之外的太阳系区域，包含许多冰质天体。)和奥尔特云(假设的、在极远距离包围太阳系的冰质天体集合。)之间的过渡。
阋神星	67.7	0.44	≈ 560	大质量矮行星；轨道倾角和离心率与冥王星相似。
妊神星	43.1	0.19	≈ 285	自转极快 (≈ 4 小时)；椭球形状，2017年探测到环。
鸟神星	45.7	0.16	≈ 306	富含甲烷的明亮天体；有一颗小卫星 (MK2)。
共工星	67.5	0.50	≈ 550	微红色矮行星；轨道高度倾斜，卫星相柳。
创神星	43.6	0.04	≈ 288	在其洛希极限内有一个稠密的环；卫星韦沃特。
亡神星	39.2	0.23	≈ 247	「反冥王星」；与海王星成2:3共振轨道，卫星万斯。
伐楼拿	43.2	0.05	≈ 283	柯伊伯带天体；自转快 (~6.3小时)，形状细长。
2007 OR10 (Gǃkúnǁ’hòmdímà)	67.2	0.50	≈ 550	暗红色矮行星，可能富含水冰和甲烷。
2012 VP113	265	0.69	≈ 4,275	第二个已知的「赛德娜族」天体 (近日点80 AU)；支持赛德娜类似种群的假设。

参考文献

M. E. Brown, C. Trujillo, D. Rabinowitz, 「Discovery of a Candidate Inner Oort Cloud Planetoid」, The Astrophysical Journal, 617, 645–649 (2004). DOI: 10.1086/422095 （新窗口）
A. Pál et al., 「"TNOs are Cool": A survey of the trans-Neptunian region. VII. Size and surface characteristics of (90377) Sedna and 2010 EK139」, Astronomy & Astrophysics, 541, L6 (2012). DOI: 10.1051/0004-6361/201218874 （新窗口）
C. A. Trujillo, S. S. Sheppard, 「A Sedna-like body with a perihelion of 80 astronomical units」, Nature, 507, 471–474 (2014). DOI: 10.1038/nature13156 （新窗口）
K. Batygin, M. E. Brown, 「Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System」, The Astronomical Journal, 151, 22 (2016). DOI: 10.3847/0004-6256/151/2/22 （新窗口）
NASA JPL 小天体数据库 — 90377 赛德娜（新窗口）
Astronoo （新窗口）.

FAQ：关于赛德娜——太阳系边缘的矮行星，您需要了解的一切

什么是赛德娜？它为什么出名？

赛德娜（官方名称 90377 赛德娜）是一颗于2003年发现的矮行星。它以其极高离心率和极为遥远的轨道而闻名，使其成为太阳系中已知最遥远的天体之一。其公转周期约为11,400年，估计直径约为995公里。

赛德娜在太阳系中的确切位置在哪里？

赛德娜在一个鲜为人知的中间区域运行，位于柯伊伯带（包含冥王星）和奥尔特云（彗星储库）之间。2026年，它距太阳约84天文单位 (AU)，约为海王星距离的三倍。

关于其奇特轨道的起源有哪些假设？

主要有两种理论。第一种认为，赛德娜的轨道是被太阳诞生星团中一颗恒星接近太阳时扰动所致。第二种更具争议性的理论认为，这是由一颗尚未发现的巨大「第九行星」的引力影响所致。2014年发现的类似天体 2012 VP113 也表明，赛德娜属于更广泛的独立天体族群。

关于赛德娜的组成和表面我们了解多少？

光谱观测显示其表面富含托林（复杂有机化合物）、冻结甲烷和氮冰。其平均温度极低，约为-240°C，表明其表面化学由紫外线辐射主导。赛德娜没有已知的卫星。

为什么它的名字与因纽特女神有关？

名字 赛德娜 源自因纽特神话中的海洋和海洋生物女神。这一由发现者提出的命名选择，象征着这颗天体所处的极端孤立和冰封深处，呼应了女神生活在北冰洋深渊的传说。