彗星:地球怎么和上次来不一样了

百科   2024-10-19 07:30   北京  

紫金山-阿特拉斯A3彗星(图源NASA)


近日,太阳系的“稀客”——紫金山-阿特拉斯彗星正进入最佳观测期,吸引了全世界天文爱好者的目光。作为一颗长周期彗星,它造访太阳系的周期约为6万年,被称为稀客再不为过了。

上一次,它来的时候,地球正处于第四纪更新世的“冰河时代”,猛犸象正在昂首踱步,智人还在洞穴中磨着石器。而没人能说准,它下一次来造访地球是一番什么景象,人类是否早已旅行星际?此刻,我们只知道它会来,而对除此以外的太阳系的一切,都一无所知。

既然如此,不如来翻看下这位遥远“使者”的档案,希望它将这时我们的祝福平安地带到6万年后的太阳系~


哈雷彗星(图源NASA)


  姓名:彗星    

   别名:扫帚星  

英文名:Comet

        面貌:由水冰构成

        工作:做绕日运动


当彗星接近太阳时,其亮度会增加,并产生长长的“彗尾”。可能正由于这个形状,彗星在中国古代被称为扫帚星,而英文名Comet一词也来源于希腊单词中指代头发的kome一词。

按照周期,彗星可分为周期性或非周期性彗星。非周期性彗星总是“一去不复返”,而周期性彗星会有回归时间,其中,周期在200年以内的被称为短周期彗星,长于200年的则为长周期彗星。


C/2021 S3 (PANSTARRS)合ngc6356星团

(摄影:中国农业大学 张颢晖)

短周期彗星中,C/2021 S3 (PANSTARRS)的周期仅为7.3年,哈雷彗星的周期为76.1年。本次的紫金山-阿特拉斯彗星的周期长达6万年,是典型的长周期彗星。







(图源网络


彗核:彗星的主体部分,尺寸较小,直径通常在几百米至十几千米左右。尽管这个尺寸几乎大于一栋摩天大楼,但相比于彗星的其他部分来说就小得多了。

彗发:彗星中最亮的部分,由气体和尘埃组成,直径可达数十万千米。由彗核接近太阳时,受太阳辐射不断加热,表面物质升华而形成。

彗尾分为尘埃尾与离子尾,前者常为黄色,受太阳辐射而产生,方向受彗星轨道影响;后者也称气体尾,常呈蓝色,由彗星表面升华的气体受太阳风带电粒子激发所产生,故朝向太阳的反方向。

彗云:彗星外侧的氢包层,不可见,但彗云的直径常常比彗星整个可见范围还要大。







(图源网络)


体检医生:天文学家

 检测部位:彗尾的光 

  检测手段:光谱分析  

主要组成:水冰      

靠近太阳时,彗星的表面物质被辐射作用加热,尘埃粒子与升华的气体在太阳风的作用下形成彗发和彗尾。这些粒子受太阳的影响会改变内部运动状态,发射或吸收特定频率的光谱,该光谱就反映了彗星的物质构成。我国科学家就曾对62P/Tsuchinshan 1的彗发进行“体检”,发现其主要含水冰与二氧化碳。

62P/Tsuchinshan 1与两个透镜星系

(摄影:中国农业大学 张颢晖)

事实上,彗核所含物质十分丰富,除水冰外,还包含了相当比例的有机物!通过罗塞塔号探测到的彗核照片与望远镜观测表明,彗星是由水、二氧化碳、氨与甲烷的“冰”、尘埃与石质组分的混合物,含有氰化物、乙炔与其他有机物分子,这样看来,彗星可真是一个不折不扣内含石头的“脏雪球”。

罗塞塔号探测器、菲莱登陆器与

67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星








短周期彗星:柯伊伯带(Kuiper Belt)

长周期彗星:奥尔特云(Oort cloud)

柯伊伯带与奥尔特云(图源ESA)

柯伊伯带位于海王星轨道以外,冥王星就在其中,这里是绝大多数短周期彗星的“老家”。

奥尔特云则更远,远在太阳系行星与矮行星轨道以外;也更大,直径可达十万天文单位。这里可能由太阳系形成的残留物质构成,是长周期彗星的“老家”。

在“老家”呆着的绝大部分彗星都是不活跃的,只会静静地维持在一个稳定的轨道上,直到受外力扰动“活跃”起来而被我们所发现。

除去这些来自太阳系边缘的彗星以外,还有极少数的彗星来自星际空间,例如在2019年被发现的C/2019 Q4彗星便被证实是第一颗来自太阳系外的彗星。








彗星探测历史图

人类历史上第一次与彗星相遇在1985年,紧接着,哈雷彗星1986年再度光临地球,数个国家的探测器前去相会,获得了其彗核、彗发与彗尾等部分的信息。

其中,与其相会过的乔托号,在1992年访问了另一颗彗星,成为首艘访问两颗彗星的航天器。

除了远远观测彗星的探测器以外,星尘号于2004年首次收集并返回了第一份彗星样本,深度撞击号于2005年与彗星撞击并分析了其内部成分,罗塞塔号则于2014年首次登陆彗核并发现了分子氮的存在,为研究生命起源问题提供了新信息。

人类从没有停止对彗星的探索脚步,新的探测器也在计划中,等待着新的征程。

苏梅克-列维9号彗星与木星的撞击事件

(图源NASA)

彗星,有时迷人,有时危险。它可能是“生命种子”的宇宙飞船,将宇宙中的水、有机物甚至是生命运输到早期地球,帮助了地球生命的起源和繁荣。它也可能是蕴含威胁的“超级炸弹”,给地球生命的存续带来隐患,毕竟1994年苏梅克-列维9号彗星与木星撞击的可怕景象还历历在目。

但是,它却不再那么神秘,摆脱了智人时期的懵懂,脱离了古代人们的愚昧,以科学为利刃的我们能够一步步观察它、靠近它、认识它。如果紫金山-阿特拉斯彗星真的有记忆,它会发现,地球确实不一样了——那群茹毛饮血的灵长类动物拥有了科学思考和实践的能力。

它或许想,这些生物是有希望的一代,6万年后会怎样呢,我们拭目以待!









美编:许宏玺

校对:刘淇郡


中科院地质地球所
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