在罗塞塔任务期间,彗星67P反复改变颜色

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简介:彗星会根据其轨道位置改变颜色。接近太阳时,彗星的岩石核变得更蓝,但随着其离开而变红。这项新研究者将这种光谱变异性与彗星表面及其附近区域的水冰量相关联。

这是罗塞塔探测器于2015年7月7日观测到的彗星67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星影像,其彗发明亮且清晰。图源:欧洲航天局

根据两年罗塞塔任务期间所获取的各项数据,研究者发现,彗星67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星的外观有时略带红色,有时略显蓝色。这种现象看似奇怪,但科学家们已经找到了合理的解释,即使不涉及使用喷枪的外星人。

图解:罗塞塔号彗星探测器于格林尼治时间2004年3月2日7时17分(北京时间3月2日15时17分)发射,研究楚留莫夫-格拉希门克彗星,代号为67P。图源:Google

一项发表在《自然》杂志上的研究表明,彗星67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星会根据其轨道位置改变颜色。当它靠近太阳时,其岩石核会变得更蓝;反之,则会更红。同时,它的彗发(彗星周围的气泡和尘埃)正好与之相反,在接近太阳时变得更红,反之更蓝。

该研究的作者——来自意大利空间天体物理学和行星学研究所的詹里科· 菲拉基奥内,将这种光谱变异性与彗星表面及其周围区域的水冰量建立了关联。

图解:ESA,欧洲航天局,成立于1975年,是一个致力于探索太空的政府间组织,拥有22个成员国,总部设在法国巴黎。图源:Google

2014年7月至2016年9月的两年任务期间,欧洲航天局的罗塞塔探测器对彗星67P进行了大量探测。在所有收集的数据中,有近4000幅图像是由可见光与红外热成像光谱仪拍摄的,为解释彗星变色现象提供了有力的佐证。

图解:木星,是太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星,从内向外的第五颗行星。图源:Google

彗星67P沿着椭圆形轨道绕过木星,然后大约每6.4年接近太阳一次。当罗塞塔探测器开始工作时,67P仍处于远离太阳的位置。初期观测发现,彗星67P的表面上含有大量尘土,且几乎看不到冰的痕迹。由可见光与红外热成像光谱仪拍摄的图像显示,彗星67P含有一个明显呈红色的核。

图解:彗星67P运行周期示意图。图源:欧洲航天局

随着观测任务的持续进行,彗星67P会离太阳越来越近,并穿越太阳系的“冻结线”。在这条边界内,太阳系中的水冰会经历一种叫做“升华”的变化。所谓“升华”,就是指某种物质直接从固体变为气体的过程。穿过“冻结线”,可见光与红外热成像光谱仪发现了一颗微红又泛蓝的彗星。

图解:冻结线,在天文学或行星科学中,是指能让挥发物质(如水、氨和甲烷等物质)凝聚为固体冰粒的最小距离(由母恒星中心起算)。图源:Google

作者称,升华的冰取代了彗星表面微小的尘埃,导致其表面更原始的蓝色冰层进一步显现出来。根据研究,红色源于富含碳的有机分子,而蓝色源于富含硅酸镁的冰。

然而,彗发的变色规律却正好与之相反。当在“冻结线”以外时,彗发呈蓝色,而当转向接近太阳时,彗发则会变为红色。作者称,这是因为当彗星远离太阳时,彗发内尘埃中的冰处于冰冻状态,因此呈现出蓝色。但当彗星靠近太阳时,冰会经历升华,尘埃颗粒会发生 “脱水”,进一步显现出本身的红色。而当彗星越过“冻结线”,情况发生逆转,彗发会再次变为蓝色。

图解:彗星,是指进入太阳系内亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体,呈云雾状的独特外貌,分为彗核、彗发、彗尾三部分。图源:Wikipedia

作者将这种周期性现象,称为“轨道水-冰循环”。这项新研究揭示了彗星67P的岩石核和彗发是如何在轨道上逐步变化的,以及这颗彗星或其他类似彗星是如何经历季节性变化的。

这类观测活动只能借助太空探测器进行,而更好的办法只有携带样本返回地球,以便研究人员近距离分析那些珍贵的富含碳的尘埃颗粒。通过研究这些有机化合物,科学家们可以更好地了解它们的起源,以及它们对地球生命的意义。

作者: George Dvorsky

FY: 锋

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