通过罗塞塔号的新图像和数据,67P彗星清晰可见。来源:ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA 经过10年、40亿英里以及一次《星际穿越》式的冬眠,罗塞塔号探测器于8月抵达其最终目的地:67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星。工程师们将罗塞塔号送入绕彗星轨道——这是人类的首次壮举——并开始为勇敢的菲莱着陆器测量和绘制着陆点。菲莱着陆器一旦被弹出,就弹跳了两次,用鱼叉刺穿了彗星表面,然后落在一个不幸的阴影区域,无法为其太阳能电池板充电(安息吧,尽管它“只是在睡觉”)。然而,轨道器继续收集关于67P的信息和图像。今天,科学家们公布了他们的第一批新知识。
由星尘构成
罗塞塔号的图像显示,这颗彗星有两个由岩石“脖子”连接的裂片。一些科学家称其形状为“橡皮鸭”,尽管他们可能很久没见过橡皮鸭了。它有巨石、陨石坑、悬崖、峭壁。换句话说,它看起来是原始的。它确实是——所有的彗星都是。在早期太阳系,只有一个原恒星和一团剩余的气体和尘埃盘。这团物质的小碎片相互碰撞,变成了大块,大块又与其他大块碰撞,变成了更大的块。随着质量的增加,它们的引力也随之增加,它们相互吸引。滚雪球效应持续不断,直到我们拥有了一群行星……和一群“落选者”,比如彗星。彗星自早期以来几乎未曾改变,它们向我们展示了太阳系婴儿时期是由什么构成的。它们尘土飞扬的裂缝为我们讲述了太阳系故事的开篇章节。

罗塞塔号接近67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的艺术想象图。来源:航天器:ESA/ATG medialab;彗星图像:ESA/Rosetta/NAVCAM
真人比想象更奇特
当科学家们看到罗塞塔号的形状时,他们问了一个幼儿园式的问题:它是怎么变成这样的?这两个裂片(“鸭头”和“鸭身”)可能最初是两个独立的物体,相互碰撞并粘在一起。或者,67P可能曾经有一个更像土豆的身体,但中间部分被侵蚀,形成了一个极端的“腰部”。较大的“身体”最长处为4.1公里,而“头部”为2.6公里。但罗塞塔号的OSIRIS仪器可以绘制出分辨率为0.8米的彗星表面地图(Google Earth显示约15米宽的特征),并拍摄光学、红外和光谱图像(显示彗星的成分)。凭借其锐度,OSIRIS让科学家们能够看到尘埃覆盖了大部分表面,有时深度达5米(想象一下踩在上面!)。可怕的厚尘埃层阻挡了部分太阳辐射,这意味着彗星表面下的冰不会一下子变成气体。这个保护层帮助67P得以长期存在。然而,这并非一个静态的层:彗星上有风!它将尘埃吹成波浪状的沙丘,并在高达900英尺的洼地中形成尘埃“池塘”。总的来说,这颗彗星的密度不到水的一半。它有70-80%的孔隙度——这意味着其中约四分之三是真空,就像一只橡皮鸭。

追踪运动
这颗覆盖着尘埃、被悬崖雕刻的岩石每12.4小时旋转一次。当它接近太阳时,辐射会加热其表层下的挥发性冰。它们变成气体,以强大的喷流喷射出来。奇怪的是,大部分这种爆炸性活动都来自彗星的“脖子”。也许它的成分与身体和头部不同——是一种不同分子类型的冰——或者它的冰更接近表面。罗塞塔号的科学家发现,吹散的尘埃量是喷出的气体的四倍。在彗星周围,水分子是最常见的气体,尽管一氧化碳和二氧化碳紧随其后。它们之间的平衡随着彗星的旋转和轨道运行而波动。这些变化似乎既有每日的,也有“季节性”的(你肯定没想到彗星还有季节)。除了更短暂的化合物外,固态颗粒也围绕着彗星。其中一些是有机物——脂肪族和芳香族化合物、羧酸、醇。这些有机物在辐射撞击彗星的冰或单分子冰混合形成更大的分子(称为聚合物)时形成。

这张11月的照片显示,喷流正从彗星表面升起。来源:ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
彗星与生命
67P比其他同类彗星含有更多的有机物——这对我们这些离不开有机分子的生命体来说是一个重要的发现。像67P这样的彗星可能将最终形成我们的碳基分子带到了地球。而这些彗星告诉我们,有机分子在太阳系中存在多久了:甚至在太阳还不是真正的恒星之前就已经存在了。在那早期时期,还有水、甲烷、甲醇、二氧化碳、一氧化碳——其中一些是罗塞塔号在67P上看到的冰,也是我们生命和地球宜居性所赖以存在的同类化合物。我们并不真正把彗星当作世界。但它们是,而且它们是我们世界所由构成的世界。如果我们想象彗星,我们会想到天空中模糊的条纹,或者图像中雄伟的彗尾。但罗塞塔号将67P变成了一个地方——一个有风吹过、尘埃沉降的地方,如果你掉进15英尺深的尘埃堆里不会死的话,你可以在那里进行一些很棒的攀岩活动。














