追捕燃烧的太空雪球

2000多年前,一位学者遥望星空,突然,一颗明亮的星星带着光晕、拖着长长的尾巴,划过夜空,奇特而美丽。由于从未见过如此不同寻常的景象,学者认真地将它记载了下来,这就是彗星。在古代,由于对宇宙的不了解,人们很害怕这种奇怪而突然出现的景象,视之为一种凶兆,认为它预示着战争失败、重要人物去世等,中国古代有的皇帝甚至因为彗星出现而退位。因此,彗星在中国还有一个特殊的名字——“扫把星”。

现代科学家发现,彗星有可能与生命有关,它也许能够揭示太阳系形成和生命起源的奥秘。于是,科学家们努力地接近彗星,甚至“跳”上彗星,一探究竟。

被太阳点燃的脏雪球

彗星中的固体部分被称为“彗核”,由水冰、气体冰、岩石和尘埃组成,因此被称为“脏雪球”;而包裹彗星的稀薄气体被称为“彗发”。彗星以椭圆形轨道围绕太阳公转,当彗星远离太阳时,它们是暗淡无光的;只有当一颗彗星与太阳接近时,被太阳加热,表面物质被汽化,彗星才变成一颗明亮的星体,就像被点燃的火柴头;而太阳风冲击着彗星,使其拖出一条长长的尾巴——彗尾。虽然一般彗核的直径只有十几千米,已发现的最大彗核也不超过60千米,但其彗发的直径可达数百万千米,甚至比太阳的直径还大。当彗星远离太阳时,彗发和彗尾会逐渐消失。

彗星何时回归

大多数彗星远离太阳,非常暗淡,只能通过天文望远镜观察到,但当它穿越太阳系内部时,太阳将它点亮,使它可能被肉眼观察到。每隔10年就会有几颗彗星可被肉眼观察到,因此,从几千年前开始,彗星就被许多古文明记载。

由于彗星绕日公转,它也像地球一样有公转周期,从几年到数万年不等,科学家可以根据历史数据对彗星的回归日期和轨道进行精确的预测,这为探测彗星提供了方便。

人类的老朋友——哈雷彗星

17世纪的天文学家爱德蒙·哈雷画像

有一颗彗星频繁出现在世界各地的古代文明的历史记录中,算是人类的老朋友了,它就是著名的哈雷彗星,当然,古人并不清楚这是同一颗彗星。

哈雷彗星是唯一能用肉眼看见的短周期彗星。英国天文学家爱德蒙·哈雷于1705年最先发现它是一颗多次出现的星体,并且计算出它的回归周期是76年,预言这颗彗星将于1758年重返。1758年,这颗彗星果真回归了,不过哈雷那时已经去世了。后世为纪念这位伟大的天文学家,以他的名字命名了这颗彗星。

随着现代天文学的发展,哈雷彗星的回归必定是天文学家和天文爱好者的一大盛事,大家会做好十足的准备迎接它的到来。其实,哈雷彗星已经不像从前那么明亮了,不借助现代观测设备,已经无法被肉眼看到。有的彗星比哈雷彗星更加壮观,但可能要数千年才出现一次。

哈雷彗星下一次回归将在2061年,你想到时亲眼见证它的回归吗?

右侧示意图显示了太阳系中的三个小型天体的密集区域,最大的是奥尔特云,位于太阳系最边缘,科学家认为它是长周期彗星的发源地,但这个区域仍是一个假想,还没有观测数据能证明它的存在; 中间的是柯伊伯带,科学家认为此处是短周期彗星的发源地;最小的一圈是小行星带,位于木星和火星轨道之间。

彗星来自太阳系寒冷的边缘

彗星是如何形成的?科学家推测,太阳系和它的行星是由弥漫的星云形成的,许多星云物质最终没有形成大的星体,只留下一些碎片,彗星就是其中的一部分碎片。因此,彗星相当于太阳系形成后的遗迹,也许保存着45亿年前太阳系形成时的信息,通过对彗星进行仔细研究,我们将有可能了解到太阳、各大行星的形成过程。

无数颗彗星如同休眠般聚集在太阳系的边缘地带,那里距太阳非常遥远,太阳引力薄弱,而且异常寒冷,几乎达到绝对零度(- 273.15℃)。有时,在太阳系外星球的引力扰动下,某些彗星会突然被踢出这个区域,开始飞往太阳的旅程。

彗星不一定回归

彗星从太阳系寒冷的边缘飞向太阳后,在接近太阳的过程中会被太阳蒸发掉一部分物质,因此每一次回归都会造成一部分损耗,彗星最终就像一根燃尽的蜡烛,会消失殆尽。一般而言,一颗彗星只能绕日公转1000次,而对于长周期彗星而言,只有10%能通过近日点50次。

2000年7月,一颗彗星的彗核分裂成碎片,原因不明。

但并非每一颗彗星都会周期性回归,有的彗星在接近太阳时直接撞上了太阳或离太阳太近,以致被摧毁,化成微粒;有的彗星离太阳不够近,在其他行星的引力下被踢出了太阳系;还有的彗星在行星的引力作用下可能直接与行星相撞,或者在原因不明的情况下分裂,化作若干碎片落入星际或其他行星上,这些碎片有时可以在地球上被肉眼看到,這便是流星雨。

被彗星撞到会怎样

1992年7月,鞋匠-列维9号彗星在接近木星时分裂成了21块碎片,这些碎片开始围绕木星轨道旋转。这种情况维持了2年后,所有碎片都落向木星,释放出巨大的能量。每一块碎片下坠,都以每秒60千米的速度撞击木星大气层,导致剧烈爆炸,碎片解体,产生一个巨大的热火球,每一个火球都足足闪耀了15分钟。当爆炸结束后,爆炸碎屑沉入木星大气中,形成一个长期不变的“瘀伤”——一块不完整的圆形黑斑,这块黑斑比地球还大。

这次事件在当时受到全球关注,大家很可能庆幸这颗彗星不是落在地球上,同时希望地球上不会发生类似的事件。但在40多亿年前,地球形成的早期,彗星或彗星碎片落到地球上应该是家常便饭,很可能正是这些撞击为地球带来了水源和生命的种子。下次彗星撞地球會发生在何时呢?科学家也希望通过探索各种彗星弄清楚。

彗星追缉大行动

彗星是如此美妙,又如此神秘,科学家们期盼能接近彗星,确认各种猜测,并探索各种未知。虽然不免会有失败,但多次的探索带来了一个又一个另人惊讶的新信息。

哈雷舰队:彗星是黑色的

从1978年开始,全球各航天机构就开始发送探测器,接近彗星,获得数据。尤其当哈雷彗星于1986年回归时,各国探测器组成了一支哈雷舰队,尽可能接近哈雷彗星。其中欧洲航天局发射的乔托号航天器在其他航天器的配合下,以596千米的最近距离掠过了哈雷彗星的彗核,首次拍摄到彗核的照片,并获得了许多信息。我们这才知道,从几千年前就被人类关注的哈雷彗星,形状像颗花生,彗核表面像煤炭一样黑,喷射出的物质中有80%的水、10%的一氧化碳等,而且有7个喷射孔向外喷射各种物质。

采集尘埃:彗星上有生命物质

首次从彗星上收集彗星物质的是美国宇航局的星尘号航天器。星尘号于1999年发射,在太空飞行了12年后才结束任务,期间飞掠了两颗彗星,并收集到了彗星尘埃。科学家发现,彗星尘埃中含有甘氨酸(组成生命体蛋白质的一种基本单位),这说明生命物质并非地球独有,彗星很可能是地球生命的源头。

撞击彗星:彗星75%的体积是空的

人类与彗星的首次亲密接触发生于2005年。为了了解彗核的组成成分和彗星的形成过程,美国宇航局启动了深度撞击计划,就是在彗星上砸个洞,看看这个洞里会是什么样的。深度撞击号航天器搭载着撞击器飞往坦普尔1号彗星,撞击器成功地撞击到这颗彗星的预定位置,释放出耀眼的尘埃云,并撞出了一个直径150米的大坑。撞击结果显示,彗核就像一块多孔的硬海绵,75%的体积居然是空的。

登陆彗星:地球之水不在彗星上

为了获得更多的信息,2004年,欧洲航天局启动了罗塞塔计划,将名为罗塞塔的航天器与名为菲莱的登陆器送上太空,花了10年时间抵达了名为67P/、形状像一只橡皮鸭的彗星。菲莱登陆器成功登陆了彗星表面,这是人类探测器首次在彗星上实现软着陆。通过对彗星物质的分析,科学家们再次确认了彗星上存在生命物质,同时发现,彗星上的水是重水(重水中的氢元素与普通水不太一样,生命体无法通过重水代谢),跟地球上的水不一样,因此,地球上的水应该不是彗星所带来的。

彗星守望者

之前的彗星探测计划都是以某颗彗星为目标,预测好它的重返时间和轨道,并且精确计算航天器的运行路径,使它们精准相遇。不过,尽管科学家已经能够提早几十年预测短周期彗星的到来,但对于从来不曾光顾过的长周期彗星,却只能提前几个月甚至几周预测到,而这么短的时间怎么来得及准备呢?于是,欧洲航天局计划于2028年发射一个航天器,让它一直呆在太空中,静静地等待路过的彗星,对它们进行探测。就像星光大道上的摄影师,只要有明星经过,他就会凑近对方,端起相机猛拍一通,等这个明星走远了,再等待下一个。这个计划名为“彗星拦截者”。除了长周期彗星,航天器也可以探测短周期彗星,甚至可能捕捉到来自太阳系外的星际物质。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年11月1日 上午8:20。
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