揭开变色龙彗星的变色之谜寰宇科学新

在年,欧洲航天局(ESA)发射了“罗塞塔”号深空探测器,在经过10年的长途跋涉后终于接近67P/ChuryumovGerasimenko彗星(以下简称67P/C-G),并把着陆器发射到这颗彗星表面。科学家们终于有机会深入研究这颗彗星。

在此前的观察中,天文学家们发现67P/C-G彗星有一个神秘的特点——它像变色龙一样会变色,接近太阳的时候它的颜色会由红色逐渐变为蓝色,当它远离太阳的时候蓝色会逐渐加深,没有人知道确切地知道这到底是为什么。“罗塞塔”号探测器两年的观察数据,让科学家们揭开了彗星的变色之谜——67P/C-G的颜色变化反映了彗星表面和周围暴露的水冰量。

在罗塞塔的任务开始时,在离太阳很远的地方与彗星会合。在离太阳如此遥远的距离,彗星表面覆盖着层层灰尘,几乎看不到冰。这意味着当用VIRTIS(可见光和红外热成像光谱仪)仪器分析时,表面呈现红色。

随着彗星越来越接近太阳,它越过了一个重要的边界,即霜线。当彗星到达3倍太阳-地球距离时,神奇的事情发生了,霜线内的任何东西都会被太阳充分加热,冰会变成气体,这一过程称为升华。

当罗塞塔号随着67P/C-G穿过霜线时,开始注意到彗星的颜色变化。当彗星接近太阳时,热量增加,隐藏的水冰开始升华,把尘埃颗粒也推开。这揭示了原始冰层的存在,这使得核的颜色变得更蓝,正如VIRTIS所看观察的。当彗星开始远离太阳时,彗星周围几乎没有尘埃,但表面仍然保留着水冰,因此显得更蓝。当彗星离太阳越来越远时,彗星就会经历一个由蓝变红的过程。

但彗星的彗发——彗星周围的尘埃云,却是另一种情况。当彗星越过霜线时,围绕着彗核的尘埃颗粒中的冰迅速升华,只剩下脱水的尘埃颗粒。因此,当接近近日点时,彗发变红了。当彗星远离太阳系时,彗发逐渐变蓝。

为了追踪彗星的演化方式,VIRTIS团队必须分析超过个跨越罗塞塔任务两年的独立观测。领导这项研究的意大利宇航研究所的詹里科说:“要回答彗星是如何变化的这个大问题,拥有这样的长时间序列是非常重要的。”。

原因是彗星是非常动态的环境。喷流往往迅速出现在它们的表面,然后突然减少。因此,比较偶然的快照有可能使我们对彗星长期演化的理解受到短暂变化的影响。然而,拥有如此大量的测量,意味着即使是很短的时间尺度变化也可以被跟踪。

詹里科说:“原子核上发生的事情之间的关联是一种全新的东西,是地球无法做到的。”。这是因为地面观测无法分辨彗星的核心,67P/CG的直径大小只有3公里左右。

彗星喷发出的尘埃

但是揭开了67P/CG的变色之谜并不意味着我们对彗星了如指掌。光谱分析表明,尘埃的红色是由所谓的有机分子产生的。这些是由碳构成的分子,彗星上有很多种。科学家认为,它们对于理解地球上生命是如何形成的很重要。

然而,为了近距离地研究它们并识别这些分子,需要将彗星表面的样本带回地球。“把一块彗星表面样本带回地球真的是彗星任务的圣杯,”詹里科说。然而,在实现这个可能之前,他们将继续使用VIRTIS数据调查67P/C-G的有机物。

着陆器拍摄到的彗星表面

“肯定会有更令人兴奋的结果,”罗塞塔的欧空局项目科学家马特·泰勒说,“数据收集可能已经结束,但分析和结果仍将持续数年,这为罗塞塔提供的丰富的彗星知识遗产增添了新的内容。”



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