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彗星惊人新发现:无数天坑
2015-07-03 20:04:08  出处:果壳网   编辑:上方文Q   点击可以复制本篇文章的标题和链接

欧洲空间局(ESA)的罗塞塔(Rosetta)探测器从2014年8月起,便环绕67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星展开探测。几乎从那一刻开始,科学家就留意到了彗星表面上存在的许多几乎呈完美圆形的深坑。

现在,根据罗塞塔近距离拍摄的图片,一项新的研究指出,这些深坑是彗星表面的塌陷坑,是表面以下的冰直接升华为气体后形成的。

这项研究显示,彗星不只是简单的脏雪球,而是有着自己的生命周期。随着67P彗星越来越靠近太阳,它的结构正在快速发生着变化。这项新发现首次揭露出了彗星随时间变化的细节。

彗星惊人新发现:无数天坑

研究合作者之一、美国马里兰大学的天文学家丹尼斯·波德维茨(Dennis Bodewits)说:“这些奇怪的圆坑有多宽,就有多深。罗塞塔可以透过它们,直接看到坑底。”这些坑都很大,直径从几十米到数百米不等。

波德维茨说:“我们提出它们是塌陷坑,是通过地表塌陷而形成的,非常类似于地球上的天坑。

地球上的许多“天坑”,就是因为地下的大量物质被冲蚀掏空形成空洞,最终洞顶的天花板支撑不住自身重量,导致地面塌陷而形成的。“因此,我们已经取得了大量的信息,帮助我们理解这样的过程如何发生,并且通过这些深坑,我们也能够研究彗星表面以下都有些什么。”

波德维茨及其合作者分析了罗塞塔上的OSIRIS窄角相机拍摄的图像,这台相机原本就是设计用来拍摄彗核表面的。研究团队留意到,这颗彗星表面存在两种坑:一种是深坑,边缘陡峭,另一种则是浅坑,看起来跟其他彗星表面上的坑更加相似。

研究团队还观察到,那些深坑的边缘有气体和尘埃喷流向外射出——这种现象在浅坑上从来没有出现过。

起初,罗塞塔团队怀疑,彗星表面时不时发生的爆发事件,可能产生了这些深坑。2014年4月30日,罗塞塔在靠近彗星的过程中曾经观察到这样一次爆发。

研究团队通过这次爆发,定量估算了被抛射物质的总量,结果很明显,抛射出来的物质数量不够多。单凭这样的爆发式喷射,无法解释这些巨大深坑的形成。

波德维茨解释说:“那次喷发抛出的物质总量不少,大约有10万千克,但跟彗星本身相比就很小了,只能解释直径几米的一个洞。我们看到的深坑要大得多。看起来,这样喷发并不是形成深坑的原因,而是后果之一。”

彗星惊人新发现:无数天坑
67P彗星上的深坑,以及这些深坑形成的具体过程,被绘制在这幅信息图示上

根据罗塞塔的观测,研究团队提出了一个模型来解释这些塌陷坑。彗星表面以下的热源导致冰(主要由水、一氧化碳和二氧化碳构成)升华为气体。这些冰块损失之后形成的空洞越来越大,最终导致洞顶支撑不住自身重量而坍塌,从而形成了67P彗星表面上看到的那种边缘陡峭的圆形深坑。

这样的坍塌使得彗星上的冰首次接触到阳光的曝晒,导致冰块开始迅速升华,因此,科学家认为,这些深坑是相对比较新鲜的塌陷坑。另一方面,那些较浅的圆坑则很有可能是古老的塌陷坑,它们的坑壁已经被彻底侵蚀,坑底也被尘埃和冰块填满了。

“从某个角度来说,这些深深的塌陷坑让我想起了‘深度撞击’任务在坦普尔1号上砸出来的那个撞击坑。”研究合作者之一、马里兰大学的天文学教授迈克尔·阿赫恩(Michael A’Hearn)说。他曾经担任过“深度撞击”任务的首席研究员。“当然,具体过程是完全不同的,但两者都让我们达成了同样一个大目标——看到一颗彗星的更深处。”

欧洲空间局在6月23日正式宣布延长罗塞塔任务。这颗彗星将于今年8月13日通过近日点,此后将开始逐渐远离太阳。罗塞塔任务被延长了9个月,结束日期从原定的2015年12月推迟到2016年9月。延长的观测时间,将让任务团队有机会观察彗星表面如何应对阳光辐射的日益减弱。

这项研究被发表在7月2日出版的《自然》杂志上。

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