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来自彗星深处的古老冰层:湿润与干燥

探索哈特利2号彗星的喷流以及EPOXI任务关于水和二氧化碳排放的惊人发现。

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哈特利2号彗星已来过又离开,NASA的EPOXI任务也在 近距离飞掠 彗星的固体核心后继续前进。我们拍到的照片非常精彩和美丽……但它们的真正力量来自于与光谱相结合。

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在上图——这是探测器飞掠期间拍摄的一张照片的增强版——您可以看到彗核喷射出的扇形物质。这些是喷流;从彗核喷射出来的物质。彗星由岩石和冰组成,当彗星靠近太阳时,热量可以将冰直接从固体变成气体。然后,这些气体从彗核的缝隙中喷射出来,形成这些喷流。EPOXI团队(包括我以前的老板Don Lindler!) 制作了一个精彩的动画,展示了这些喷流的活动。但这些冰是由什么组成的?许多我们通常认为是液体或气体的物质(水、氨、二氧化碳等)都存在于彗星中。在许多彗星中, 我们看到了大量的水,事实上,瑞典的Odin卫星 探测到 哈特利2号彗星每月喷射出约200千克(440磅)的水!那么,是水在驱动这些喷流吗?

我们可以找到答案……通过光谱。通过将物体的光分解成其组成颜色,我们可以了解它是由什么组成的。 EPOXI对哈特利2号彗星喷流进行了这样的分析,虽然它确实发现了水,但令人惊讶的是,它发现了更多的二氧化碳!那里的图表显示了彗星喷流的红外光谱,并标出了水和二氧化碳的发射。显然,是干冰(固态二氧化碳)的储存库在驱动这些喷流,而水则起到了次要作用。这些二氧化碳可能在彗星深处冻结了数十亿年,现在才第一次见到阳光。当它这样做时,它会蒸发成气体,从彗星中倾泻而出。它还会带走其他东西,包括尘埃颗粒、水,甚至是有机化合物,如甲醇。这些气体然后包围彗核,形成彗星模糊的头部,并沿途形成其尾部。而如果我们不亲自去彗星那里观察,我们就无法得知这些。在地面上,这些观测非常困难或不可能进行,因为地球大气层会吸收彗星微弱的红外信号(我们空气中水的存在和二氧化碳会吸收来自彗星中这些分子的光!)。有时,实地考察是无可替代的。研究彗星很重要。出于科学原因,它们代表了早期太阳系的原始样本。其中蕴藏的化合物和混合物可能自数十亿年前形成以来就未曾改变。彗星是太阳系的时光胶囊。出于自私的原因,它们也很重要。哈特利2号彗星以相对安全的1800万公里(1100万英里)的距离经过我们;在天文尺度上是近距离,但在人类尺度上是遥远的。并非所有彗星都能安全经过,而且我们知道它们有时会撞击地球。像哈特利2号这样的彗星,其彗核直径约为2公里,就彗星而言,这很小。尽管如此,如此大小的物体撞击将导致全球性灾难……而存在着更大的彗星。我们对这些天体的了解越多,如果我们发现其中一个决定以比哈特利2号更近的距离经过我们,我们就能越好地想出对策。


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