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太空中“脏雪球”的科学事实:早期太阳系留下的残余

时间:2017-10-27 12:52:05 点击:

  核心提示:图为1910年5月8日、哈雷彗星上一次亮相时,G·W·里奇博士(G.W. Ritchey)用加州威尔逊山天文台的1.5米直径望远镜拍摄的照片。图中可以看见该彗星的头部和长长尾部的开端。其它短而直的条纹...
图为1910年5月8日、哈雷彗星上一次亮相时,G·W·里奇博士(G.W. Ritchey)用加州威尔逊山天文台的1.5米直径望远镜拍摄的照片。图中可以看见该彗星的头部和长长尾部的开端。其它短而直的条纹则是背景中的恒星。  图为1910年5月8日、哈雷彗星上一次亮相时,G·W·里奇博士(G.W. Ritchey)用加州威尔逊山天文台的1.5米直径望远镜拍摄的照片。图中可以看见该彗星的头部和长长尾部的开端。其它短而直的条纹则是背景中的恒星。
图为1910年5月8日、哈雷彗星上一次亮相时,G·W·里奇博士(G.W. Ritchey)用加州威尔逊山天文台的1.5米直径望远镜拍摄的照片。图中可以看见该彗星的头部和长长尾部的开端。其它短而直的条纹则是背景中的恒星。  图为1910年5月8日、哈雷彗星上一次亮相时,G·W·里奇博士(G.W. Ritchey)用加州威尔逊山天文台的1.5米直径望远镜拍摄的照片。图中可以看见该彗星的头部和长长尾部的开端。其它短而直的条纹则是背景中的恒星。

  新浪科技讯 北京时间10月27日消息,据国外媒体报道,彗星是一种由冰构成的天体,可向外释放气体或尘埃。它们往往被比作“肮脏的雪球”,但受到近期一些研究的启发,一些科学家开始称之为“盖着雪的泥球”。彗星的成分包括尘埃、冰、二氧化碳、氨气、甲烷等等。天文学家认为彗星是46亿年前构成早期太阳系的物质留下的残余。

  一些研究人员认为,最初也许是彗星为地球带来了生命所需的水和有机物分子。为研究该假说,罗塞塔号任务于2014年11月12日在一颗彗星上部署了一枚探测器,分析彗星核和表面环境,并观察彗星接近太阳时的变化过程。

  彗星围绕太阳飞行,但科学家认为,大多数彗星聚集在一块名为奥尔特云的区域,远远超出冥王星轨道。偶尔会有一颗彗星闯入内层太阳系。有些较为频繁,有些则几百年才会造访一次。许多人从未见过彗星,但一旦目睹便终生难以忘怀。

  物理特征

  NASA指出,彗星的固态内核主要由冰和尘埃构成,外层包覆着深色的有机物。冰的主要成分是水,但也包含固态氨气、二氧化碳、一氧化碳和甲烷等物质。彗星核中也许还有小小的岩质内核。

  随着彗星靠近太阳,彗星核表面的冰便会逐渐变为气体,形成云状的彗发(coma)。太阳辐射将尘埃粒子推离彗发,形成尘埃彗尾,同时太阳发出的带电粒子将彗星的部分气体转化为离子,形成离子彗尾。由于彗尾是在阳光和太阳风的作用下形成的,它们总是指向与太阳相反的方向。彗尾有时会与行星擦肩而过,如2013年一颗名为Siding Spring的彗星就与火星发生了亲密接触。

  乍看之下,彗星与小行星非常相似。区别就在于彗发和彗尾。有时人们会把彗星误认成小行星,直到后续观测显露出这两项特征。

  大多数彗星核直径都不足16公里。一些彗星的彗发直径可达160万公里,有些彗尾更是长达1.6亿公里。

  有些彗星靠近太阳时,由于彗发和彗尾会反射阳光、甚至在吸收太阳的能量后发出闪光,我们用肉眼便可见到它们。不过,大多数彗星要么太小、要么太黯淡,必须用望远镜才能观测。

  彗星会在身后留下一连串碎片,导致地球上下起流星雨。例如,每年8月9号至13号,当地球穿过Swift-Tuttle彗星轨道时,便会带来英仙座流星雨。

  轨道特征

  天文学家根据彗星围绕太阳飞行的时间为其分类。短周期彗星不到200年便可沿轨道旋转一圈,长周期彗星则需200年以上;还有一些不以太阳为中心的彗星,会沿轨道飞出太阳系。科学家最近还在小行星带中发现了一些彗星,它们也许是太阳系内层行星上水的关键来源。

  科学家认为,短周期彗星(又名周期彗星)源自海王星轨道外圆盘状的柯伊伯带。这里遍布由冰构成的天体。与太阳系外侧行星的引力互动将这些天体拉向太阳系内部,从而形成了活跃的彗星。长周期彗星则来自更远处接近球形的奥尔特云,在路经恒星的引力作用下,朝太阳系内部飞去。2017年,科学家发现大型长周期彗星的数量也许比之前认为的还要多七颗。

  一些彗星会径直朝太阳撞去,或飞得太近,结果灰飞烟灭、化为蒸汽。一些研究人员还担心彗星可能会对地球造成威胁。

  彗星命名

  彗星通常以发现者的名字命名。例如,苏梅克-利维9号彗星(Shoemaker-Levy 9)彗星是尤金·苏梅克(Eugene Shoemaker)、卡洛琳·苏梅克(Carolyn Shoemaker)和戴维·利维(David Levy)发现的第九颗短周期卫星,由此得名。太空探测器也在寻找彗星中起到了重要作用,因此许多彗星的名字都融入了对应航天任务的名称,如SOHO和WISE等。

  相关历史

  古人对彗星既敬畏又恐惧。这些“长头发的星星”就像天空中冷不丁出现的、熊熊燃烧的长剑。彗星往往被视作厄运的征兆。古巴比伦的《吉尔伽美什史诗》中便描述了一颗彗星出现后,随之而来的大火和洪水。罗马皇帝尼禄将所有的王位继承人处死后,认为自己躲开了“彗星的诅咒”。不只是古人抱有这种恐惧,就在1910年,芝加哥居民还会在彗星来临时禁闭门窗,防止受彗尾“毒气”的侵害。

  一连多个世纪,科学家一直以为彗星在地球大气层中飞行。但在1577年,丹麦天文学家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)发现,彗星其实可以飞得比月球还远。后来牛顿也发现,彗星其实沿着围绕太阳的椭圆形轨道运行,并正确预测它们会周而复始地出现。

  中国天文学家也在数个世纪间对彗星做了大量记载,包括哈雷彗星在公元前240年回归的记录。这为后世天文学家提供了极为宝贵的研究资源。

  近年来的许多航天任务都以彗星为目标。2005年,NASA的“深度撞击”任务(Deep Impact)向坦普尔1号彗星发射了一枚探测器,并借助与彗星相撞时产生的剧烈爆炸分析彗星核的内部成分与结构。2009年,NASA又宣布“星辰号”探测器从维尔特2号彗星带回的样本中含有生命的必备成分。

  2014年,欧空局罗塞塔号探测器进入丘留莫夫-格拉西缅科彗星(Churyumov-Gerasimenko)轨道。登陆器于2014年11月12号着陆在彗星上。该任务成果丰厚,包括首次在彗星表面探测到有机分子、探测到彗星发出的奇怪声音、以及该彗星的奇特形状可能是因为它在旋转过程中曾一分为二、或者由两颗彗星合二为一等。它还发现彗星可能外层坚硬、内心冰冷却柔软,就像炸冰淇淋一样。2016年9月30日,罗塞塔号按计划在彗星表面坠毁,为任务画下了句号。

  著名彗星

  哈雷彗星也许是全世界最知名的彗星。甚至在描绘1066年黑斯廷斯战争的贝叶挂毯中,都有这颗彗星的身影。它每过76年便会回归一次,在接近太阳的过程中,变得肉眼可见。当哈雷彗星于1986年回归时,五台探测器从其身旁掠过,收集了前所未有的细节信息,帮助科学家对彗核展开分析,不再受彗发的干扰。哈雷彗星形状类似土豆,长约15公里,包含的冰与尘埃各占一半。其中80%的冰由水构成,还有15%属于固态一氧化碳。研究人员认为,其它彗星的化学成分应与哈雷彗星相似。令人意外的是,哈雷彗星的彗核呈极深的黑色。它表面冰层的大部分(大部分彗星的表面也许都是如此)显然都被一层黑色的尘埃所覆盖,只有当冰层透过“尘埃壳”上的漏洞暴露在阳光下时,才会释放出气体。

  1994年,苏梅克-利维9号彗星与木星发生剧烈碰撞,木星的巨大引力将彗星扯碎,可观测到的撞击至少有21处。其中最大的撞击在木星云端3000公里处生成了一枚火球,并形成了一块直径达12000公里的巨大黑斑,几乎与地球直径相当,爆炸能量相当于6万亿吨TNT炸药。

  海尔·波普彗星(Hale-Bopp)也是一颗高度可见的彗星。它于1997年从距地球1.97亿公里处飞过。它的彗核大得异乎寻常,释放出的尘埃和气体也体量惊人,直径达30至40公里,即使在肉眼看来也十分明亮。

  ISON彗星原应于2013年闪亮登场。然而它却如追日的夸父一般,由于太靠近太阳,于当年12月灰飞烟灭。(叶子)

作者:佚名 来源:网络
 

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