罗塞塔还没有名副其实,但它开始越来越近了。
今天,《科学》杂志根据罗塞塔的数据发表了七份报告,罗塞塔是一艘在过去10年中一直在接近2.8亿英里外的彗星上飞行的航天器。欧洲航天局在2004年发射了这项任务,但直到去年它才到达目的地:一颗名为67P/Churyumov-Gerasimenko的彗星。欧空局和美国航天局在8月成功地将罗塞塔送入约67P的轨道,并在11月将一个着陆器送上了月球表面——这两个都是历史上的第一次。在过去的五个半月里,科学家们已经能够利用罗塞塔的一堆仪器来收集从67P大气中的水离子到其杠铃状核心成分的一切信息。
彗星就像太阳系诞生时的时间胶囊
2007年火星凤凰号任务的共同研究者、密歇根大学教授尼尔顿·雷诺说,彗星可以让我们对自己的世界有一个独特的视角。据推测,彗星是由太阳系形成时的尘埃和气体形成的——这是我们星球存在之前的一个时间胶囊。”如果你能很好地理解彗星的组成,你就能很好地理解构成整个太阳系的尘埃云的组成。
12月发表的罗塞塔的第一个发现就是一个很好的例子。利用质谱仪,研究人员检查了67P冰的组成,将其成分与我们自己的水进行了比较。他们发现的明显差异与早先关于彗星的假设相矛盾:彗星撞击新形成的行星,给地球带来了水。我们还没有足够的知识来解决这个或其他许多问题,但是罗塞塔可以为我们提供最准确的信息。
67P远不是第一颗被调查的彗星。美国航天局的星尘任务在2004年飞过一颗彗星,带着从彗星周围收集的粒子返回地球,其深度撞击任务在2005年将一个探测器直接发射到一颗彗星上,在撞击前传送图像。但这是第一次有飞船如此接近这么长时间。一些研究人员认为,他们可以用这种方法纠正其他不可避免的偏见。”这确实是一个很大的优势,”那不勒斯帕台农神庙大学的亚历山德拉·罗通迪说,他是罗塞塔谷物冲击分析仪和粉尘收集器(GIADA)传感器的首席研究员。
罗通迪和她的团队利用GIADA——一个利用激光屏幕和撞击传感器测量粒子速度和动量的黑匣子——可以测量“彗”中尘埃颗粒的大小和密度,“彗”是环绕彗星核心的模糊云。彗发是彗星升温时形成的,部分固体核直接变成气体。罗塞塔在彗星附近的延长时间将使他们能够观察到67P接近太阳时的尘埃/气体比是如何变化的,而它的接近将消除一些混乱的根源。”飞过的时间真的很短;它的速度也很快,因此可能会导致测量中的问题更精确的彗差读数将使研究人员了解彗星本身是由什么组成的,进而了解彗星形成的时间和地点。
彗星飞过可以收集一些与罗塞塔相同的信息,但细节不同
其他研究人员正从不同的角度研究同一问题。其中一个小组使用了OSIRIS——罗塞塔的高分辨率摄像系统——来分析彗星核的形状、大小和运动,这是一对由短颈隔开的裂片。利用另一台仪器的大量数据,他们估计密度不到水的一半,这表明它可能是松散堆积和高度多孔的。这一结果证实了其他彗星的一些不太确定的发现,从而更好地了解了彗星的组成。另一位科学家研究了OSIRIS的图像来模拟彗星的表面,绘制了一张地形图,并发现了一些变化,这些变化可能表明了原子核不同部分的不同物质或环境,还有一些人利用微波或红外成像技术来测量彗星表面的次表面温度或物质——后者表明,尽管彗星的整体性质是冰,但在阳光照射下,几乎没有可见的冰。
这项研究中的一个主要问题是,彗星的两个裂片最初是分开的天体,还是中间的“颈”只是随着时间的推移被掏空了——尽管研究人员发现了各部分之间的显著差异,但这个问题仍然没有解决。一定程度上,这是因为我们对彗星的理解仍有许多差距。由Myrtha Hä例如,西南研究所的ssig观察了67P昏迷时水、一氧化碳和二氧化碳的结合情况。结果令人惊讶:在罗塞塔进入轨道的头两个月里,它的仪器发现气体成分在移动过程中发生了显著变化。”当彗星在太空船下旋转时,我们看到了水和CO/CO2的巨大变化ä我们没有料到。我们预计,一旦进入昏迷状态,人数会稳步增加。”
<**all>Rosetta's GIADA instrument measures comet dust.</**all>这些变化的发生可能是因为原子核本身并不均匀;如果这是真的,可能意味着不同的碎片来自太阳系的不同部分。但是Hässig说解释这些数据并不容易。一方面,太阳的热量会产生彗发,而且它不会均匀地撞击彗星的所有部分。至少其中一些变化相当于季节性影响;例如,水只有在较高的温度下才会释放出来,因此在彗星的“夏天”一侧更常见。目前还不清楚彗星的构成是否也起了作用。这篇论文将67P与另一颗名为Hartley-2的彗星进行了比较,这颗彗星也有可能来自异质核的变异。但哈特利-2只是在一次飞行中进行了短暂的测量。”这基本上只是昏迷和细胞核的快照ässig公司。
罗塞塔的任务将持续到2015年底
不过,罗塞塔的科学家至少还有一年的时间来收集数据。这艘飞船的计划寿命为12年,不过正式任务将于2015年12月结束,届时彗星将到达离太阳最近的点,并继续在其6.5年的轨道上运行。他们将能够观察彗发的成分是如何变化的,以及其他性质——比如“磁层”的形成,它将彗星和其他天体与太阳风隔离开来。瑞典空间物理研究所的汉斯·尼尔森(Hans Nilsson)领导的一个项目正在追踪彗星朝向太阳时紫外线激发水分子的方式,从而产生离子,最终形成一道阻挡风的屏障。像彗发一样,磁层在太阳附近增长,并逐渐缩小,尼尔森说,这次任务是我们第一次能够真正观察到一个发展。
雷诺说,尽管罗塞塔的着陆器有好处,但分析太空中的物质还是有缺点的。例如,这种设备必须轻量化、低功耗,足以运行大型太阳能电池板,这意味着它的精确度可能不如地球上最先进的技术——只是不值得为了取回样品而折衷。不过,这些研究的最大限制是罗塞塔进入轨道的时间相对较短。”当然,有很多东西是我们没有预料到的ässig。”我想我们会对罗塞塔和结果更加惊讶。我们将不得不重新思考彗星是如何以一种新的方式形成的。”
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