隨著67P彗星逐漸靠近太陽,它正在開始向太空噴射塵埃和氣體。圖片來源:ESA
它的上面並不總是單調的水冰與塵埃。67P/丘留莫夫—格拉西緬科彗星(以下簡稱67P彗星)被證實布滿了凹坑,且被裂縫和懸崖切斷,並「裝飾有」塵埃波紋。所有跡象表明,這是一個異常活躍的地方。
在歐空局(ESA)的「羅塞塔」飛船抵達67P彗星的5個月後,同時也是該飛船將「菲萊」著陸器投放至彗星表面的兩個月後,任務組日前在《科學》雜誌上發表系列論文,詳細介紹了這顆4公裡長且外形像一隻鴨子的彗星上面那些驚人的多樣化特徵。
主相機——光學、光譜和紅外遠程成像系統(OSIRIS)記錄了上述多樣性中的大部分。它發現的很多令人驚奇的地貌證實了太陽的威力。在每次彗星繞太陽公轉的部分軌道上,太陽會加熱67P彗星,並且使重塑彗星表面的氣體和塵埃流變得灼熱。其他發現則更加原始,可追溯到45億多年前的彗星形成階段。
OSIRIS共同負責人、德國柏林大學實驗物理學家Nicolas Thomas表示,僅靠太陽無法創造出科學家看到的所有巖層、地貌以及化學成分的多樣性。他和一些專家認為,67P彗星如今表現出的複雜性說明,早期太陽系的彗星形成區要比理論學家想像的更加變幻莫測,其化學成分也更加多樣。
研究團隊將彗星分成19個不同的地區。其中一些被埋在塵埃裡,而另一些包含有脆弱和多巖石地帶。位於這顆形似鴨子的彗星「翅膀」上的一個令人費解的Aten區域,是一片很奇怪的沒有塵埃的窪地。Thomas介紹說,至少它不可能是原始形成的。據Thomas推測,該凹陷處是在彗星最近掠過太陽時形成的。溫度上的劇烈變化可能使彗星表面破裂,並使其變得脆弱,上升的地下氣壓在一次或多次災難性的脫落事件中吹走了大塊的彗星巖石。
OSIRIS主要負責人、來自德國馬克斯普朗克太陽系研究中心的Holger Sierks表示,懸崖表面也記錄了彗星正在發生的改變。懸崖底部的巖石表明,一些物質能從懸崖上掉下來,從而將新形成的水冰和塵埃暴露出來,以供太陽侵蝕。遍布該彗星的幾百米長凹坑是比較不重要的物質損失地區,至少目前是這樣,它們很多都被幾米厚的隔熱塵埃堵塞著。科學家渴望看到當彗星升溫時它們能否不再被堵塞。
凹坑裡包含了一些驚喜。在一處凹坑,OSIRIS顯示了一種由流出物質構成的三角洲。Thomas解釋說,這種流動是一種跡象,表明小規模壓力能在冰冷的內部積攢得如此之高,以至於流體的混合物質偶爾也會爆發。在其他凹坑壁上,OSIRIS發現了可追溯到彗星形成時的特徵,即被團隊稱為「雞皮疙瘩」或「恐龍蛋」的東西。這種結核約有3米寬,是一塊塊能代表合併成67P彗星的基礎材料。
其他關於彗星起源的線索來自飛船的化學傳感器。例如,掃描彗星表面時,一臺分光儀探測到一種吸附特徵,其與複雜的有機分子相關。在67P彗星上發現有機分子並非意外,科學家已在其他彗星的光暈中發現了它們。而且,美國宇航局發射的「星塵」號在2004年採樣的彗星塵埃中發現了真正的胺基酸。不過,「羅塞塔」探測到的分子要比在其他彗星上看見的更加複雜。
另一臺僅觀察彗星表面的分光儀發現了多種源自67P彗星的氣體。在一些地方,該彗星正在噴出的大部分是水。在另一些地方,二氧化碳和一氧化碳主導了噴發過程。而當彗星被太陽加熱時,它們比水冰升華得更快。同時,氣體濃度並不總是隨著太陽光在彗星上的照射變化而發生改變。
「羅塞塔」抵達彗星的「使者」——「菲萊」著陸器並未對當前的論文有所貢獻。不過,「菲萊」團隊正在準備一系列要發表的草稿。在著陸器的電池耗盡之前,其在彗星表面待的57個小時裡,攜帶的相機拍下了照片。不過,任務組專家並不認為該著陸器的鑽頭成功獲取了樣品,並將其放在兩臺供化學分析用的烘爐中。儘管如此,當著陸器首次從表面彈起時,其中一臺烘爐還是開展了氣體測量工作,而且可能同時吸收並分析了一些塵埃。「有一種可能性是或許我們採集到了一些東西。」該著陸器首席科學家、來自馬克斯普朗克太陽系研究中心的Hermann B?觟hnhardt表示。
在一處陰影區休眠的「菲萊」依舊未被找到。去年12月,「羅塞塔」降至彗星表面上空18千米處,以仔細查看一個著陸器有可能存在的500×300米區域。通過梳理手頭的圖像,OSIRIS團隊發現了很多亮點,但沒有一個能同巖石區分開來。B?觟hnhardt希望,該團隊將允許更廣範圍的「羅塞塔」和「菲萊」研究團隊加入進來,共同研究這些圖像。(宗華)
《中國科學報》 (2015-02-02 第3版 國際)