彗星一直在消亡。去年彗星舒梅克-列维9号的死亡被电视转播，尤其具有戏剧性：彗星过于靠近木星，被这个巨行星的引力捕获并撕裂，最终在一周之久的氢弹大小爆炸的断奏中消失在木星漩涡状的大气层中。但舒梅克-列维的消亡无论如何都是不可避免的。如果它与木星保持稍宽的距离，它就会被抛出太阳系。这就是我们现在看到的大多数彗星将离开的方式。即使舒梅克-列维设法躲过了行星，它最终仍会坠入太阳。或者，如果做不到这一点，它也会慢慢蒸发。毕竟，彗星只是一个冰和尘埃的球体，每当它冒险靠近太阳时，那些尘埃冰就会蒸发成气体，形成一个朦胧的光晕和一条流动的彗尾——并夺走彗星一部分的质量。最好的估计是，舒梅克-列维在太阳系中不可能存活超过几十万年。
彗星一直在消亡——然而，自大约45亿年前太阳系形成以来，没有人制造出任何新的彗星。天文学家几十年来一直知道，这是一个问题。我们今天看到的任何彗星，都必须是最近才从某个更冷、更远的地方来到太阳相对温暖且行星丰富的近邻区域。问题是，它们来自哪里？
答案在很长一段时间里一直近在咫尺，无论是在字面上还是在比喻上。但现在，多亏了哈勃太空望远镜和一些巧妙的图像处理，它终于触手可及。四位天文学家发现了大约30个微弱得几乎看不见的物体，这些是迄今为止寻找已久的柯伊伯带的最佳证据——柯伊伯带是一个盘状的彗星体群，始于海王星轨道之外，延伸到冥王星之外。柯伊伯带被认为是围绕太阳公转周期为20年或更短的140颗彗星的来源。由于哈勃团队在仅仅一小片天空中就看到了30个柯伊伯带的冰球，他们计算出至少有2亿个甚至更多的冰球正在冷藏中等待机会冲向太阳，长出蒸汽和尘埃的彗尾。
如果这些观测结果得到独立证实——目前没有人发现任何技术缺陷——那么它们在多个层面上都具有极其重要的意义。这些物体代表了近200年来太阳系中首次新发现的种群，自小行星被发现以来，位于科罗拉多州博尔德市西南研究所的天文学家、哈勃团队成员艾伦·斯特恩说。此外，由于柯伊伯带似乎类似于围绕着许多附近恒星（包括南鱼座β星和织女星）的尘埃盘，它的发现极大地证实了行星形成极其普遍的观点。斯特恩说：“这是一笔惊人的科学财富。”
这也许令人惊叹，但并非完全出乎意料。在海王星之外存在一个物质带的观点已有近半个世纪的历史。1949年，英国天文学家K.E.埃奇沃思首次观察到太阳系在海王星处“跌落”一个形象的悬崖。埃奇沃思发现，如果你测量外太阳系中所有固态的冰和岩石，你会发现随着你向外移动，给定体积的质量稳步减少。然而，在海王星之后，质量不仅减少，它几乎立即骤降到零。（冥王星非常微小，而其轨道所描述的空间体积如此巨大，以至于它几乎不计入其中。）
这让埃奇沃思感到不解。太阳系怎么可能有一个锋利的边缘呢？更合理的猜测是，那里没有足够的物质形成可观测的行星，但仍有大量的微小物质——它们太小了，任何当时的望远镜都无法看到。两年后，荷兰天文学家杰拉德·柯伊伯提出了相同的想法。哈尔·莱维森（同样来自西南研究所，也是哈勃团队的成员）说，关于柯伊伯是否知道埃奇沃思的发现，存在很多不确定性。他无法想象柯伊伯会不知道。但出于某种原因——也许是因为柯伊伯更出名——这个提议通常归功于他。
然而，柯伊伯并非在提出彗星的来源；他只是在思考太阳系中物质的分布。然而，大约在同一时间，另一位荷兰人，简·奥尔特，提出了一个大致呈球形的彗星储库存在于太阳系周围的观点。柯伊伯带被认为延伸在距离太阳35到数百个天文单位之间（1天文单位是地球和太阳之间的距离；海王星大约在30天文单位，冥王星大约在39天文单位），而所谓的奥尔特云则远得多——在2万到10万天文单位之间。奥尔特的论点是，轨道周期为20年或更长的彗星——包括哈雷彗星和最近发现的海尔-波普彗星——从各个方向冲进来，这表明它们的家园是一个包围我们的球体。彗星高度拉长的轨道表明这个球体非常遥远。
直到1980年，乌拉圭天文学家胡里奥·费尔南德斯才为那些公转周期不足20年的彗星提出了相应的假说。与来自奥尔特云的彗星不同，这些彗星以很小的角度（平均只有11度）接近太阳系平面。这意味着它们并非起源于一个球状云团，而是起源于一个扁平的圆盘。这个圆盘中间有一个洞，就像一张LP唱片，而这个洞覆盖了海王星内部的太阳系。根据费尔南德斯的说法，短周期彗星的来源应该正是埃奇沃思和柯伊伯出于完全不同的原因所提出的那种跨海王星带。
莱维森说，1980年他们使用的计算机非常原始，费尔南德斯无法很好地模拟柯伊伯盘。然而，到了1988年，多伦多大学的斯科特·特雷梅因和他的同事马丁·邓肯和托马斯·奎因成功创建了这样一个计算机模型。该模型显示，短周期彗星几乎必然起源于柯伊伯盘或柯伊伯带（这两个术语可以互换使用）。但是，如果不实际看到柯伊伯带中的天体，任何事情都无法说服天文学家它确实存在。事实证明，他们没有等太久。
1975年，也就是她开始寻找柯伊伯带的12年前，珍妮·卢正在西贡机场和家人挤在一起，希望能在最后一批离开南越的货机上找到一个位置。卢家在西贡沦陷前一天离开了这座城市。他们先在难民营待了一段时间；然后和住在肯塔基州的姑妈一起住了一年，在那里卢学会了英语；最终他们定居在加利福尼亚州文图拉，卢在那里读完了高中，对科学产生了兴趣，并开始表现出色。接下来她进入斯坦福大学学习物理，暑期在喷气推进实验室的工作让她对天文学产生了兴趣。当麻省理工学院给她提供了研究生项目的名额时，她欣然接受。很快，她开始与行星天文学家戴维·朱伊特合作。
卢说：“我们从1987年开始，那时特雷梅因和他的同事们发表的论文还没有让柯伊伯带的设想如此流行。我当时正在寻找论文题目，戴夫建议我们使用CCD——即电荷耦合器件，一种高灵敏度的电子光探测器——来寻找外太阳系中的天体，这以前没有人做过。我们的主要重点是看看那里是否空无一物，以及为什么。我阅读了柯伊伯等人的所有论文，似乎没有理由认为海王星之外不会有天体。”
我们断断续续地进行了几年的搜索。我们无法全职工作，因为我们无法获得望远镜时间。除了我们自己，没有人真正相信它；这个项目在很多人看来都很古怪。
1992年夏天，卢和朱伊特（后者当时已移居夏威夷大学）在毛纳凯亚死火山山顶上的大学2.2米望远镜上获得了五晚的观测时间。在第二个晚上，当他们反复拍摄同一小片天空时，他们发现了一个光点，从一张图像到下一张图像，它只移动了微不足道的距离。当他们拍摄第三张图像时，它又多移动了一点点，第四张也一样。卢说：“我们非常谨慎，所以接下来的三个晚上我们又寻找了它。它还在那里。”
卢和朱伊特计算出新物体距离大约44个天文单位——远超海王星的轨道。他们向布莱恩·马斯登报告了他们的发现，马斯登在哈佛-史密森天体物理中心的办公室里管理着国际天文学联合会的新物体信息交换中心，这个中心有个古怪的名字——“中央天文电报局”。马斯登根据他所在组织偏爱的一种神秘编号系统，将该物体命名为1992QB1。他还计算了它的轨道。结果发现轨道大致呈圆形。
这不是彗星：它的直径大约是125英里。但它的位置正好位于柯伊伯带的中间，而且由于柯伊伯带天体几乎必然会有各种尺寸，天文学家愿意考虑柯伊伯带终于被发现的提议。几个月后，卢和朱伊特发现了第二个大小相似的物体，编号为1993FW，这打消了1992QB1纯属偶然的任何想法。此后，他们又发现了大约20个，加上世界各地其他几个小组的发现，总数已达28个。根据迄今为止已勘测天空的百分比，卢估计大约有35,000个像夏威夷岛大小的块状物，在太阳系外围悠闲地漂浮着。
如果存在35,000个大型天体，那么合理推断在同一区域存在数量更多、体积更小的天体——即彗星。但合理并不等于已证实。尽管卢和朱伊特的发现之后，柯伊伯带的存在几乎是肯定的，但仍有一些怀疑空间。斯特恩说：“这就是我们进行哈勃搜索的动机。”他的同事，德克萨斯大学奥斯汀分校的安妮塔·科克伦说：“我们团队对这个问题很感兴趣。我自己也一直在寻找卢和朱伊特发现的那种大型柯伊伯带天体。不过，夏威夷的视宁度比德克萨斯稍好，我们只是运气不好。”
即使在地球上最好的观测条件下，大气模糊也会使任何人都无法在柯伊伯带深处看到未来的短周期彗星——其直径不会超过1992QB1的十分之一。莱维森说：“我们正在谈论的是从40亿英里外寻找一个曼哈顿大小、煤炭颜色的东西。”因此，科克伦、斯特恩、莱维森和现在在安大略省女王大学的马丁·邓肯申请并获得了哈勃望远镜紧张观测计划中宝贵的几个小时。
但去年，当第一批照片从太空传回来时，它们并非研究人员所希望的那样：它们噪音极大——充满了视觉静电。科克伦说：“我们感到震惊。”在视野中的几颗恒星和星系被记录并进行数字减法后，每张图像都布满了无数的光斑。不可能分辨出这些光斑中是否有任何是真正的柯伊伯带天体；它们也可能同样是由靠近地球的尘埃散射的光线或宇宙射线撞击哈勃相机产生的。天文学家不知道他们是发现了短周期彗星的家园，还是仅仅是噪音。科克伦回忆说：“我们花了几个月的时间才决定该怎么做。莱维森和我在办公室里琢磨了一段时间，其他人也提出了自己的建议。”
他们最终商定的解决方案非常巧妙。天文学家必须时刻处理视觉静电；通常他们只是简单地认为，如果一个光点在某一张照片的特定位置出现，但在下一张照片中没有，那就是噪音。然而在这种情况下，彗星本身（如果存在的话）也在移动。所以观察者所做的是叠加一系列天空同一区域的图像，但略微移动，以模拟如果他们能够摆动望远镜并追踪彗星在其轨道上会发生什么。现在，如果一个特定的光点在移动的帧中一次又一次地出现在相同的位置，它的光就会累积起来。随机从一帧跳到另一帧的噪音，就不太可能出现这种情况。
不幸的是，没有人能精确地模拟出哪个轨道。柯伊伯带天体都以大致相同的平面和方向（从地球北极上方看是逆时针方向）围绕太阳运行，但无疑存在许多个体差异。事实上，有数百个合理的轨道与哈勃望远镜的视野相交。因此，团队用其中154个 plausible 轨道尝试了他们的帧移技术，并再次用154个高度 implausible 的对照样本——那些围绕太阳顺时针而非逆时针运行的轨道——进行了尝试。
科克伦说，结果是，对于虚假轨道，当图像叠加时，我们总共得到了24个持续存在的物体。而对于真实轨道，我们总共得到了53个。天文学家说，29的差异代表了实际物体出现在噪音之上。莱维森解释说，这纯粹是一个统计论证。我们不能指着任何一个物体说‘看，就是它’。任何一个光点都可能是噪音。但我们确信，其中超过一半确实是柯伊伯盘中的彗星体。
虽然哈勃图像似乎解决了长期以来关于短周期彗星来源的问题，但它们的意义可能更加深远。几乎所有人都同意，柯伊伯带是了解45亿年前太阳系如何形成的最好实验室，因为它包含了该过程最原始的证据。太阳系中几乎所有其他事物都已从其原始状态发生了剧烈变化。行星是由柯伊伯大小的物体相互碰撞并粘合而成的；小行星是行星形成过程中严重受损的碎片；而我们从地球上可以看到的彗星在每次接近太阳时都受到了烘烤。奥尔特云中的彗星，被认为是在天王星和海王星之间开始形成的，然后被外行星的引力抛射到太阳系最远的区域，它们可能与45亿年前的情况大致相同——但它们太远了，无法观测。
柯伊伯带彗星现在可以观测到，而且像奥尔特云中的彗星一样，它们一直处于深度冷冻状态。它们就像保存在冰中的猛犸象——失落年代的冰冻遗迹。斯特恩说，如果天文学家能够测量这些极其微弱的物体反射的光谱，他们就能了解彗星的化学成分——以及形成整个太阳系的尘埃气云的化学成分。当1999年哈勃望远镜安装更强大的相机时，我们可能会开始得到一些答案。
单个柯伊伯带天体可能接近原始状态，但作为一个整体，其种群在数十亿年间可能并未保持不变。斯特恩说，以目前这种广泛散布的彗星大小的“砖块”种群，很难想象如何通过随机碰撞过程建造出1992QB1大小的“房屋”。他说，如果以今天存在的圆盘为例，你不可能制造出卢和朱伊特最初发现的那种东西。即使你做出最乐观的假设，即它们在碰撞时总是以完美的效率粘合在一起，也需要太阳系寿命的10到50倍才能建成一个1992QB1。
更重要的是，1992QB1并非柯伊伯带中最大的居民：冰冷的冥王星直径达1460英里，比它大十倍以上，而且冥王星及其卫星卡戎可能也是由柯伊伯彗星组装而成的。一些天文学家还将海王星的大卫星海卫一（特里同，Triton）视为柯伊伯天体，尽管它现在不在柯伊伯带中；根据理论，在太阳系早期，柯伊伯带延伸到天王星和海王星之间的区域。但今天只有海卫一在那里幸存：它被海王星的引力捕获在轨道上，而随着时间的推移，它的同伴要么被巨行星摧毁，要么被抛入奥尔特云。
斯特恩说，为了解释像海卫一或冥王星这样大的物体是如何形成的，假设柯伊伯带曾经不仅更广阔，而且小彗星密度更高，会很有帮助。这将确保有足够的碰撞来产生大型小行星。然而，许多高速碰撞会产生大量的碎石和尘埃。一些尘埃会落入太阳，另一些则会被太阳辐射吹出太阳系。随着时间的推移，柯伊伯带的密度会降低到现在的稀疏状态。今天的柯伊伯带所含的质量不足以消除最初引起埃奇沃思和柯伊伯好奇的谜团——为什么在海王星之后质量会急剧下降？——但它可能只是其昔日辉煌的影子。
即使在今天，柯伊伯带也可能充满了尘埃。如果我们的太阳系周围有一个尘埃带，它将不再与围绕其他恒星的行星盘看起来如此不同。1980年代在南鱼座β星、织女星和几颗其他恒星周围发现的圆盘都充满了尘埃——事实上，正是这些尘埃使它们变得可见。莱维森说：“我们知道，在那些系统中尘埃的动态寿命很短。一定有什么东西在不断补充供应。那个东西很可能就是柯伊伯带彗星。”
斯特恩说：“这是一个非常好的设想。我们不知道它是否正确。但团队仍有大量来自两次哈勃观测的未分析数据，并且正在申请更多的哈勃时间。其他天文学家，包括卢和朱伊特，也在这样做。卢仍在计划将地面望远镜对准彗星带。所有这些研究加在一起，未来几年应该能更好地了解柯伊伯带的面貌。很明显，这突然成为一个非常肥沃的研究领域。”斯特恩说：“我们将迅速超越仅仅展示柯伊伯带的存在，转而实际解释它。”
还有一个悬而未决的问题是，是什么原因使得彗星脱离柯伊伯带，并将其送入朝向太阳的方向。莱维森说，一种可能的解释是轨道是混沌的。一个给定的天体可能以近乎圆形的轨道运行40亿年，然后其偏心率可能突然变得非常大。它摆向海王星，然后被甩入太阳系内部。这只是其中一种可能性；我们仍然不确定彗星为何偶尔会拜访我们。但至少我们知道它们大多数的归宿。
