作者:P. Weissman 来源:《科学》 发布时间:2015/2/4 11:06:43
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“罗塞塔”任务组详解充满惊奇的发现之旅

随着67P彗星逐渐靠近太阳,它正在开始向太空喷射尘埃和气体。图片来源:ESA

它的上面并不总是单调的水冰与尘埃。67P/丘留莫夫—格拉西缅科彗星(以下简称67P彗星)被证实布满了凹坑,且被裂缝和悬崖切断,并“装饰有”尘埃波纹。所有迹象表明,这是一个异常活跃的地方。

在欧空局(ESA)的“罗塞塔”飞船抵达67P彗星的5个月后,同时也是该飞船将“菲莱”着陆器投放至彗星表面的两个月后,任务组日前在《科学》杂志上发表系列论文,详细介绍了这颗4公里长且外形像一只鸭子的彗星上面那些惊人的多样化特征。

主相机——光学、光谱和红外远程成像系统(OSIRIS)记录了上述多样性中的大部分。它发现的很多令人惊奇的地貌证实了太阳的威力。在每次彗星绕太阳公转的部分轨道上,太阳会加热67P彗星,并且使重塑彗星表面的气体和尘埃流变得灼热。其他发现则更加原始,可追溯到45亿多年前的彗星形成阶段。

OSIRIS共同负责人、德国柏林大学实验物理学家Nicolas Thomas表示,仅靠太阳无法创造出科学家看到的所有岩层、地貌以及化学成分的多样性。他和一些专家认为,67P彗星如今表现出的复杂性说明,早期太阳系的彗星形成区要比理论学家想象的更加变幻莫测,其化学成分也更加多样。

研究团队将彗星分成19个不同的地区。其中一些被埋在尘埃里,而另一些包含有脆弱和多岩石地带。位于这颗形似鸭子的彗星“翅膀”上的一个令人费解的Aten区域,是一片很奇怪的没有尘埃的洼地。Thomas介绍说,至少它不可能是原始形成的。据Thomas推测,该凹陷处是在彗星最近掠过太阳时形成的。温度上的剧烈变化可能使彗星表面破裂,并使其变得脆弱,上升的地下气压在一次或多次灾难性的脱落事件中吹走了大块的彗星岩石。

OSIRIS主要负责人、来自德国马克斯普朗克太阳系研究中心的Holger Sierks表示,悬崖表面也记录了彗星正在发生的改变。悬崖底部的岩石表明,一些物质能从悬崖上掉下来,从而将新形成的水冰和尘埃暴露出来,以供太阳侵蚀。遍布该彗星的几百米长凹坑是比较不重要的物质损失地区,至少目前是这样,它们很多都被几米厚的隔热尘埃堵塞着。科学家渴望看到当彗星升温时它们能否不再被堵塞。

凹坑里包含了一些惊喜。在一处凹坑,OSIRIS显示了一种由流出物质构成的三角洲。Thomas解释说,这种流动是一种迹象,表明小规模压力能在冰冷的内部积攒得如此之高,以至于流体的混合物质偶尔也会爆发。在其他凹坑壁上,OSIRIS发现了可追溯到彗星形成时的特征,即被团队称为“鸡皮疙瘩”或“恐龙蛋”的东西。这种结核约有3米宽,是一块块能代表合并成67P彗星的基础材料。

其他关于彗星起源的线索来自飞船的化学传感器。例如,扫描彗星表面时,一台分光仪探测到一种吸附特征,其与复杂的有机分子相关。在67P彗星上发现有机分子并非意外,科学家已在其他彗星的光晕中发现了它们。而且,美国宇航局发射的“星尘”号在2004年采样的彗星尘埃中发现了真正的氨基酸。不过,“罗塞塔”探测到的分子要比在其他彗星上看见的更加复杂。

另一台仅观察彗星表面的分光仪发现了多种源自67P彗星的气体。在一些地方,该彗星正在喷出的大部分是水。在另一些地方,二氧化碳和一氧化碳主导了喷发过程。而当彗星被太阳加热时,它们比水冰升华得更快。同时,气体浓度并不总是随着太阳光在彗星上的照射变化而发生改变。

“罗塞塔”抵达彗星的“使者”——“菲莱”着陆器并未对当前的论文有所贡献。不过,“菲莱”团队正在准备一系列要发表的草稿。在着陆器的电池耗尽之前,其在彗星表面待的57个小时里,携带的相机拍下了照片。不过,任务组专家并不认为该着陆器的钻头成功获取了样品,并将其放在两台供化学分析用的烘炉中。尽管如此,当着陆器首次从表面弹起时,其中一台烘炉还是开展了气体测量工作,而且可能同时吸收并分析了一些尘埃。“有一种可能性是或许我们采集到了一些东西。”该着陆器首席科学家、来自马克斯普朗克太阳系研究中心的Hermann B?觟hnhardt表示。

在一处阴影区休眠的“菲莱”依旧未被找到。去年12月,“罗塞塔”降至彗星表面上空18千米处,以仔细查看一个着陆器有可能存在的500×300米区域。通过梳理手头的图像,OSIRIS团队发现了很多亮点,但没有一个能同岩石区分开来。B?觟hnhardt希望,该团队将允许更广范围的“罗塞塔”和“菲莱”研究团队加入进来,共同研究这些图像。(来源:中国科学报 宗华)

 

 

 
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