25年前彗星撞擊木星事件,為地球敲響警鐘!

2021-01-15 騰訊網

25年前,人類第一次觀測到彗星和行星的碰撞。1994年7月16日到22日,僅在一年前發現的蘇梅克-列維九號彗星(SL9)的巨大碎片撞入木星,這一過程長達幾天時間,在木星大氣層製造了一個巨大,黑色的疤痕並且在其平流層造成卷流。

蘇梅克-列維九號彗星的撞擊給了科學家們研究新天體現象的機會。這也是一個警鐘,太陽系中仍在發生著大碰撞,如果木星容易受到撞擊,那麼地球也同樣如此,如果是地球被彗星撞擊,那麼會引起全球性大氣層災難,就像6500萬年前導致恐龍滅絕的那次撞擊一樣。

NASA哈勃空間望遠鏡觀測彗星可見光項目帶頭人,現任天文學研究大學協會執行副總海蒂·哈梅爾這樣說道:「蘇梅克-列維九號彗星的撞擊像是重重一拳打在肚子上,它讓我們深刻意識到監測我們的『鄰居』是多麼的重要,同時也讓我們意識到在未來這種撞擊對於地球會產生怎樣的影響。」

圖解:25年前,蘇梅克-列維九號彗星撞擊木星,這是人類第一次目睹星際大碰撞並且是全世界有目共睹的。我們之前看過太陽系內發生撞擊留下的證據,但是沒有親眼目睹過撞擊發生的過程。NASA360出品

彗星,是由凍結氣體、巖石和灰塵混雜而成並且進行繞日運動的宇宙雪球,是對行星體造成破壞的其中一類物體。小行星----是另一類會對行星體造成破壞的物體,它是太陽系形成後殘餘的無氣石狀物質。6月30日國際小行星日,我們回顧具有歷史意義的蘇梅克-列維九號彗星事件,這件事讓我們意識到尋找潛在星際撞擊的重要性。

探索彗星

天文學家卡洛琳蘇梅克夫婦和大衛列維在1993年3月發現了蘇梅克-列維九號彗星。蘇梅克夫婦是著名的天文學家,在他們的職業生涯中已經共同或分別發現彗星共計32枚。計算表明蘇梅克-列維九號彗星受行星引力的影響會分裂成大塊(某些可能會超過半英裡寬),並且會圍繞木星旋轉且在1994年7月撞擊木星。

圖解:1994年5月17日拍到的蘇梅克-列維九號彗星的碎片。這張圖片包括全部21塊碎片長達約710,000英裡(1,140,000公裡),幾乎是月球到地球距離的3倍。這些碎片在1994年7月撞擊了木星。

出品:美國國家航空航天局/歐洲航天局/ H.韋弗和E.史密斯(太空望遠鏡研究院)

這一消息讓天文界驚喜不已----這是一次實際觀察撞擊的大好機會。其他行星和衛星布滿隕石坑,但是我們從來沒有觀測過造成這些隕石坑的星際撞擊。科學家已經確定很多地球上的隕石坑,更多的是因為撞擊造成的,而非火山噴發,比如1英裡寬(1.6千米寬)亞利桑那州流星隕石坑,93英裡寬(150千米寬)墨西哥希克蘇魯伯隕石坑。蘇梅克-列維九號彗星與木星的撞擊將是一次特別的機會,讓科學家研究撞擊對於行星來說會有怎樣的影響。

圖解:天文學家們在馬裡蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所研究哈勃太空望遠鏡傳來的蘇梅克-列維九號彗星撞擊木星的第一張影像。

出品:美國航天局 /太空望遠鏡科學研究院

全球觀測活動

全世界的天文學家有一年的時間為這次撞擊做準備,全世界很多地面望遠鏡加入這次觀測。其中包括坐落於夏威夷大島莫納克亞山頂那架NASA紅外望遠鏡(IRTF)。NASA也會通過兩架太空飛行器收集數據,一架是1989年發射線繞木星運行的太空飛行器,另一個是哈勃太空望遠鏡。

圖解:NASA紅外望遠鏡設備,坐落於夏威夷大島莫納克亞山頂。1994年7月拍攝到蘇梅克-列維九號彗星碎片C撞擊木星夜區的畫面。出品:美國航天局/噴氣推進實驗室

圖解:1994年7月22日伽利略號木星探測器拍攝到了的四張木星影像還有蘇梅克-列維九號彗星W碎片撞擊木星夜區產生的明亮撞擊點。當時太空飛行器距離木星2.38億公裡(1.48億英裡),距離地球6.21億公裡。伽利略號從地球到木星的視線角度大約是40度,可以直接觀察撞擊。這些圖像是是用綠色濾鏡(可視光)以2 1/3秒間隔拍攝的。出品:美國航天局/噴氣推進實驗室

「蘇梅克-列維九號彗星將彗星搜尋者、木星大氣專家和天文學家聚集在一起共同商討如何能夠觀測這次事件。」NASA近地物觀測項目經理凱麗法斯特說道。為了觀看蘇梅克-列維九號彗星撞擊,她第一時間趕到了IRTF。「提前通知並計劃真的很必要,因為這讓我們更加合理安排觀察計劃並讓我們得到最滿意的結果。」

天文學家齊聚夏威夷遠紅外望遠鏡設備基地(IRTF)為這次撞擊做準備。這架望遠鏡於1970年代後期建造,為了旅行者任務探測外行星提供支持。這架望遠鏡對熱很敏感,因此它的圖像顯示出彗星碎片撞擊木星的巨大亮點。

「通常,人們以為太陽系是靜態的,你無法立刻看到它有大的改變,」碰撞發生時任IRTF經理的約翰·雷納繼續說道,「但是,突然目睹這些碰撞,看到那些巨大的明亮的光點出現在太陽系最大的行星上時,那時的感覺真是非同尋常。」

儘管來自IRTF和眾多地面的天文臺的觀測結果令人震驚,但是地球上的望遠鏡並沒有實際觀察到撞擊發生,因為撞擊發生在木星的「夜」區。只有行星旋轉時地面的望遠鏡能夠看到撞擊後的畫面。但是美國航天局的伽利略號太空飛行器卻有機會現場觀看。撞擊發生時,伽利略號正在研究木星及其衛星的軌道上運轉,且以正確的方向接近撞擊點並目睹了彗星碎片撞擊木星畫面。相距2.38億公裡(1.48億英裡)的伽利略號拍攝到了珍貴的照片。

當然,最棒的畫面,還是來自哈勃---在它的第一次服務任務中進行了關鍵的維修。哈勃通過高解析度鏡頭在地球大氣之上拍到精美的高質量的畫面,這些畫面可以讓科學家追蹤木星雲頂塌陷的痕跡和羽流的走勢。慢慢的,隨著木星自轉,彗星撞擊形成的深色痕跡開始顯現。天文學家觀察到暗物質擴散,煙羽的輪廓,以及爆炸廢墟那獨一無二的細節。為了讓公眾了解最新畫面,哈勃新聞發布會每天都在舉行並持續了一整周。哈默爾回憶起最初對哈勃望遠鏡是否會觀測到畫面表示懷疑,因為與巨大的氣態星球相比,彗星是如此之小。 當圖像出現時,她幾乎幾天沒睡。「我非常的震驚,而且非常興奮」她說道,「參與這個項目真的是太棒了,這個項目會改變我們對木星的認知,並且改變我們對太陽系中碰撞的理解。」

撞擊科學

全世界的科學家見證了21塊碎片撞擊木星大氣層後產生的結果。每次撞擊都有物質飛回撞擊到木星大氣,產生的碎片作為地球上科學家研究木星風的標記。在此次事件之前,觀察雲層蹤跡是研究氣態巨行星大氣層如何傳輸物質的最基本的方法。但是像氨和氰化氫這樣的物質卻從木星最上層的雲層下方進入了平流層,由於這些分子的流動,讓科學家們有了新的方法來追蹤風。即使今天,科學家們也能從木星大氣層中偵測到碰撞後的氰化氫。

這些觀察還可以幫助我們改進撞擊基本模型,並且讓我們了解更多,大體上就是撞擊後微粒如何在大氣中傳輸。因為我們不能在實際生活中測試撞擊,當然,除非是很小規模,比如在實驗室中將一個卵石射入一塊巖石---蘇梅克列維九號彗星撞擊給科學家們提供了一次自然的試驗,來研究巨大撞擊如何影響像行星這樣的物體。研究蘇梅克列維九號彗星撞擊木星可以幫助科學家們強化他們的模型,來了解如果彗星或小行星撞擊地球可能發生的情況。

人類的警鐘

在SL9撞擊事件之前,並沒有「行星防禦」這種說法。很多組科學家在追蹤近地物體(NEOs):距地球軌道3000萬英裡(5000萬公裡)以內的小行星。但是回顧1990年代中期,只有少數科學家(包括蘇梅克)在太陽系中尋找小行星。

在撞擊發生這年,一個由林德利·詹森(美國航天局首任行星防禦管)領導的空軍研究小組一直試著說服他們的長官,發現並追蹤近地小行星任務應該是空軍太空感知任務之一。當蘇梅克九號彗星與木星相撞時,詹森的研究成為空軍研究未來太空能力的主要內容。

1988年,國會在支持近地小行星研究的科學家和哈勃拍攝的關於木星碰撞影像的影響下,正式要求美國航天局在我們1公裡以外找到90%的小行星。截止到2010年末,美國航天局已經完成該目標。如今,該機構正在努力尋找至少90%的小行星,其寬度介於450-3,000英尺(140-1,000米)之間,大約佔到小行星的三分之一。

「蘇梅克-列維九號彗星事件讓我們知道,不僅是過去,即使是現在,我們在撞擊面前也是脆弱的。」詹森說道,「這些撞擊事件就在太陽系中發生,我們應該盡我們所能在危險的物體帶來撞擊地球的威脅之前找到它們。」

圖解:橫幅圖片:這張圖片是由美國航天局哈勃望遠鏡拍攝到的木星圖片。記錄了蘇梅克九號彗星碎片「D」和「G」撞擊點。其中圖片上較大的點,是在美國東部時間1994年7月18日凌晨3:28由碎片G撞擊產生的。它從南方以45度角撞擊木星大氣,並且產生的彈射沿該方向向後拋。在碎片G的左側較小的一點,是由碎片D於美國東部時間1994年7月17日上午7:45撞擊形成的。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Karl Hille- Monkey

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