羅塞塔的科學家們終於知道彗星是如何工作的了
羅塞塔還沒有名副其實，但它開始越來越近了。
今天，《科學》雜誌根據羅塞塔的資料發表了七份報告，羅塞塔是一艘在過去10年中一直在接近2.8億英裡外的彗星上飛行的航天器。歐洲航天局在2004年發射了這項任務，但直到去年它才到達目的地：一顆名為67P/Churyumov-Gerasimenko的彗星。歐空局和美國航天局在8月成功地將羅塞塔送入約67P的軌道，併在11月將一個著陸器送上了月球錶面——這兩個都是歷史上的第一次。在過去的五個半月裡，科學家們已經能夠利用羅塞塔的一堆儀器來收集從67P大氣中的水離子到其槓鈴狀核心成分的一切資訊。
彗星就像太陽系誕生時的時間膠囊
2007年火星鳳凰號任務的共同研究者、密歇根大學教授尼爾頓·雷諾說，彗星可以讓我們對自己的世界有一個獨特的視角。據推測，彗星是由太陽系形成時的塵埃和氣體形成的——這是我們星球存在之前的一個時間膠囊。”如果你能很好地理解彗星的組成，你就能很好地理解構成整個太陽系的塵埃雲的組成。
12月發表的羅塞塔的第一個發現就是一個很好的例子。利用質譜儀，研究人員檢查了67P冰的組成，將其成分與我們自己的水進行了比較。他們發現的明顯差異與早先關於彗星的假設相矛盾：彗星撞擊新形成的行星，給地球帶來了水。我們還沒有足夠的知識來解決這個或其他許多問題，但是羅塞塔可以為我們提供最準確的資訊。
<**all>Smooth terrain on 67P's Imhotep region.</**all>67P遠不是第一顆被調查的彗星。美國航天局的星塵任務在2004年飛過一顆彗星，帶著從彗星周圍收集的粒子返回地球，其深度撞擊任務在2005年將一個探測器直接發射到一顆彗星上，在撞擊前傳送影象。但這是第一次有飛船如此接近這麼長時間。一些研究人員認為，他們可以用這種方法糾正其他不可避免的偏見。”這確實是一個很大的優勢，”那不勒斯帕臺農神廟大學的亞歷山德拉·羅通迪說，他是羅塞塔穀物衝擊分析儀和粉塵收集器（GIADA）感測器的首席研究員。
羅通迪和她的團隊利用GIADA——一個利用鐳射螢幕和撞擊感測器測量粒子速度和動量的黑匣子——可以測量“彗”中塵埃顆粒的大小和密度，“彗”是環繞彗星核心的模糊雲。彗發是彗星升溫時形成的，部分固體核直接變成氣體。羅塞塔在彗星附近的延長時間將使他們能夠觀察到67P接近太陽時的塵埃/氣體比是如何變化的，而它的接近將消除一些混亂的根源。”飛過的時間真的很短；它的速度也很快，因此可能會導致測量中的問題更精確的彗差讀數將使研究人員瞭解彗星本身是由什麼組成的，進而瞭解彗星形成的時間和地點。
彗星飛過可以收集一些與羅塞塔相同的資訊，但細節不同
其他研究人員正從不同的角度研究同一問題。其中一個小組使用了OSIRIS——羅塞塔的高解析度攝像系統——來分析彗星核的形狀、大小和運動，這是一對由短頸隔開的裂片。利用另一臺儀器的大量資料，他們估計密度不到水的一半，這表明它可能是鬆散堆積和高度多孔的。這一結果證實了其他彗星的一些不太確定的發現，從而更好地瞭解了彗星的組成。另一位科學家研究了OSIRIS的影象來模擬彗星的錶面，繪製了一張地形圖，併發現了一些變化，這些變化可能表明瞭原子核不同部分的不同物質或環境，還有一些人利用微波或紅外成像技術來測量彗星錶面的次錶面溫度或物質——後者表明，儘管彗星的整體性質是冰，但在陽光照射下，幾乎沒有可見的冰。
這項研究中的一個主要問題是，彗星的兩個裂片最初是分開的天體，還是中間的“頸”只是隨著時間的推移被掏空了——儘管研究人員發現了各部分之間的顯著差異，但這個問題仍然沒有解決。一定程度上，這是因為我們對彗星的理解仍有許多差距。由Myrtha Hä例如，西南研究所的ssig觀察了67P昏迷時水、一氧化碳和二氧化碳的結合情況。結果令人驚訝：在羅塞塔進入軌道的頭兩個月裡，它的儀器發現氣體成分在移動過程中發生了顯著變化。”當彗星在太空船下旋轉時，我們看到了水和CO/CO2的巨大變化ä我們沒有料到。我們預計，一旦進入昏迷狀態，人數會穩步增加。”
<**all>Rosetta's GIADA instrument measures comet dust.</**all>這些變化的發生可能是因為原子核本身並不均勻；如果這是真的，可能意味著不同的碎片來自太陽系的不同部分。但是Hässig說解釋這些資料並不容易。一方面，太陽的熱量會產生彗發，而且它不會均勻地撞擊彗星的所有部分。至少其中一些變化相當於季節性影響；例如，水只有在較高的溫度下才會釋放出來，因此在彗星的“夏天”一側更常見。目前還不清楚彗星的構成是否也起了作用。這篇論文將67P與另一顆名為Hartley-2的彗星進行了比較，這顆彗星也有可能來自異質核的變異。但哈特利-2只是在一次飛行中進行了短暫的測量。”這基本上只是昏迷和細胞核的快照ässig公司。
羅塞塔的任務將持續到2015年底
不過，羅塞塔的科學家至少還有一年的時間來收集資料。這艘飛船的計劃壽命為12年，不過正式任務將於2015年12月結束，屆時彗星將到達離太陽最近的點，並繼續在其6.5年的軌道上執行。他們將能夠觀察彗發的成分是如何變化的，以及其他性質——比如“磁層”的形成，它將彗星和其他天體與太陽風隔離開來。瑞典空間物理研究所的漢斯·尼爾森（Hans Nilsson）領導的一個專案正在追蹤彗星朝向太陽時紫外線激發水分子的方式，從而產生離子，最終形成一道阻擋風的屏障。像彗發一樣，磁層在太陽附近增長，並逐漸縮小，尼爾森說，這次任務是我們第一次能夠真正觀察到一個發展。
雷諾說，儘管羅塞塔的著陸器有好處，但分析太空中的物質還是有缺點的。例如，這種裝置必須輕量化、低功耗，足以執行大型太陽能電池板，這意味著它的精確度可能不如地球上最先進的技術——只是不值得為了取回樣品而折衷。不過，這些研究的最大限制是羅塞塔進入軌道的時間相對較短。”當然，有很多東西是我們沒有預料到的ässig。”我想我們會對羅塞塔和結果更加驚訝。我們將不得不重新思考彗星是如何以一種新的方式形成的。”
- 發表於 2021-04-28 18:05
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