菲莱着陆器拍摄的67P彗星地表图像

时间:20-06-12 栏目:天文科学 作者:wenkula 评论:0 点击: 272 次



菲莱着陆器拍摄的67P彗星地表图像


菲莱着陆器拍摄的67P彗星地表图像


菲莱着陆器着陆彗星表面的轨迹示意图(绿色),随后再彗星表面发生两次反弹,位置见右图中标注


菲莱着陆器着陆彗星表面的轨迹示意图(绿色),随后再彗星表面发生两次反弹,位置见右图中标注


(神秘的地球报道)据新浪科技(晨风):自从7月9日欧洲空间局登陆彗星的“菲莱”着陆器通过它的母船“罗塞塔”号飞船与地球取得短暂联系之后,科学家们一直在等待着菲莱能够再次发回信号。但令人遗憾的是,一直到今天,接收这艘小小的着陆器信号的通讯线路中仍旧一片寂静。并且很有可能我们将再也不会听到来自菲莱的回应了。


然而尽管在去年11月份着陆时发生意外,但菲莱依靠自身电量在着陆到彗星表面后的3天左右时间里尽可能多的向地球回传了它的探测数据,随后便由于电力不足而陷入休眠状态。现在,根据菲莱在休眠之前发回的数据,科学家们对67P彗星的各项性质进行了分析,并得到了大量有价值的结果。其中有些结果令人意外,甚至有科学家就此表示,探测结果或许表明,彗星可能并非如此前认为的那样是太阳系早期保留下来的时间胶囊。一月出版的《科学》杂志以专刊的形式报道了罗塞塔-菲莱探测项目对“67P/丘留莫夫—格拉西缅科”彗星的考察结果。


英国开放大学的物理化学家,菲莱着陆器“托勒密”(Ptolemy)设备小组专家格兰特·摩根(Geraint Morgan)表示:“我们知道的越多,我们却感觉自己越无知。彗星可能远比我们之前所设想的更加复杂。”


彗星地表比想象的更加坚硬


其中一个意料之外的情况是67P/丘留莫夫—格拉西缅科的表面硬度似乎要比科学家们原先设想的高得多。当2014年11月12日菲莱着陆到彗星表面时,它发生了严重的反弹,擦过一个撞击坑的边缘,随后再次发生反弹之后才最终停下。通过对菲莱着陆器的着陆支架接触到彗星地表的瞬间压缩程度的观察,加上对尝试钻进彗星地表但未能成功的钻探设备数据的分析,科学家们确认彗星的地表是牢固而坚硬的,只是其表面覆盖了一层较为松散的的尘埃和水冰层。


在德国科隆的德国航天中心(DLR),菲莱着陆器项目经理史蒂芬·乌拉美克(Stephan Ulamec)表示,这一发现将改变未来彗星着陆器的设计思想。在执行这次任务之前,还有很多科学家担心彗星表面会否非常松软,从而导致着陆器陷入几米深的沙尘之中。乌拉美克表示:“在设计未来的彗星着陆器时,我们将会考虑如何应对较为坚硬的地表物质。”


瑞士伯尔尼大学的行星科学家,菲莱钻探设备组成员卡斯滕·塞弗林(Karsten Seiferlin)表示,研究人员认为这样的坚硬表面可能是水冰颗粒遭受挤压,或者在太阳辐射作用下固结在一起形成的,在上世纪90年代开展的彗星模拟结果显示这样的过程是可能发生的。


塞弗林表示,这些情况表明彗星表面环境已经发生了变化。这一点意义重大,因为科学家们此前一直倾向于将彗星视作是太阳系诞生后遗留下来的,基本没有经历变化的“时间胶囊”。然而彗星坚硬的地表,以及地表物质和结构的多样性都证明这颗彗星经历了近期的改造过程。


举例来说,在这颗彗星的尘埃中分析发现一类名为聚甲醛的高分子聚合物,研究人员认为这类物质就可能是太阳光照射到彗星表面并引发化学反应,使结构较为简单的甲醛分子聚合成链而形成的。英国开放大学的行星科学家,菲莱着陆器“托勒密”设备组科学家安德鲁·摩斯(Andrew Morse)表示,如果这种聚合物覆盖了大部分的彗星地表,那就能够解释彗星地表为何呈现出一种暗黑色调。他还认为,这些聚甲醛聚合物的大量覆盖可能也掩盖了彗星表面更早之前所形成的其他化合物成分。


塞弗林表示:“这就意味着,如果我们想要弄清太阳系的历史,我们就必须理解这其中发生的物理机制和相关过程。”


复杂的地表形态


另外,菲莱着陆器拍摄的67P彗星地表图像显示这里的地形十分复杂,并且地面物质的纹理和反照率存在差异,还能观察到巨大的岩石以及侵蚀作用留下的痕迹。由于还是首次观察到这样的地形情况,科学家们目前仍不能判定究竟是何种机制造成了这样的复杂地形特征。菲莱着陆器上搭载的“CONSERT”实验设备能够通过发射无线电波,与安装在罗塞塔号飞船上的相同设备实现对彗星内部结构的联合测量。然而测量的结果却让科学家们更加感到困惑不解:在彗星的“头部”区域,其内部结构成分显得相当均匀一致,至少在数十米的分辨率下是这样的情况。


数据还显示这颗彗星内部的孔隙度非常大——达到75%-85%。对此,美国马里兰大学天文学家,罗塞塔飞船OSIRIS相机设备组成员麦克·海恩(Michael A’Hearn)表示,这颗彗星整体的低密度和它的坚硬表面,这两者之间并非不可调和,但需要对此现象给出合理的解释。


菲莱在彗星表面发现了有机化合物,包括乙醇和胺,以及另外4种此前从未在彗星上被观察到过的物质。对此,菲莱着陆器用于进行化学分析的“COSAC”设备的首席科学家,德国马克斯普朗克太阳系研究所的弗雷德·戈斯曼(Fred Goesmann)认为,尽管这些是首次从彗星地表直接获得的数据,这令人非常兴奋,但这一结果则并不令人意外。这些物质可以是生命诞生的初始物质成分,但菲莱此次并未找到任何证据可以证明是像67P这样的彗星将这些构成生命的原始物质带到了地球上,而这正是很多科学家此前所设想的情形。COSAC和“托勒密”设备在考察期间均未能获取钻探样品用于分析。相反,这两台设备仅仅是在“嗅探”模式下进行了初步的探测,这样COSAC设备就无法分析分子的“手性”,来判断它们是否与地球上生命的分子手性情况相吻合,而“托勒密”设备也未能获得多种同位素的比率数据,从而可以和地球上的样品同位素成分进行比对。


最后的幸运?


尽管遭遇意外导致菲莱着陆器仅仅工作了3天时间,但此次研究人员们能够获得这些探测结果仍然已经是“交上了好运”:对彗星地表物质分析的样品是着陆器第一次降落到彗星表面发生反弹时溅起的尘埃颗粒,菲莱是在反弹起来之后在半空中完成的分析。而在第二次反弹期间,由于溅起的尘埃要少得多,这次试用“嗅探”方式得到的探测数据质量就要差得多。如果菲莱现在还处于“清醒”状态并能开展探测工作,那么由于彗星距离太阳变得更近,大量尘埃颗粒喷涌而出,科学家们所能获得的探测数据将要更加丰富的多。然而这也只能是一种想象,科学家们现在完全没有信心还能再次听到菲莱着陆器发回的信号。随着彗星靠近太阳,菲莱的太阳能板能够接受到更多的阳光而产生更多的电能,在六月份它重启了自己的电池组,但其后也仅仅是短暂地与地球之间进行了通讯联系。罗塞塔母船根据其自身既定的科学探测计划,目前也已经转移轨道到了彗星的南半球,从而离开了菲莱的视野范围,而下一次的通讯机会可能要等到8月7号之后才会出现。


研究人员相信菲莱至少有一台通讯器已经损坏,而菲莱太阳能板接收到的光照强度的数据表明,要么菲莱的位置在那之后发生了轻微的位移,或者就是其周围的地形发生了改变。要想实现通讯联络,罗塞塔飞船与菲莱着陆器两者的天线必须精确对准,但像六月份那样的成功通讯似乎已经难以再次进行。


罗塞塔飞船项目经理凡第纳提-帕特里克·马丁(Fantinati. Patrick Martin)表示,研究人员此前曾经尝试随机激活一些在去年11月份时便已经上传到菲莱计算机中的程序命令,从而让菲莱开展一些简单的科学探测工作,然后将这些探测工作中取得的数据存储起来,等待后续稳定的数据链路建立之后传回地球。


现在,欧洲空间局已经将其注意力转移到罗塞塔轨道器的探测工作上来,目前这艘飞船正在对67P彗星的南半球开展考察工作,但与此同时它也将继续执行搜寻并尝试联络菲莱着陆器的工作。



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