彗星滑坡實況

羅塞塔號探測器拍攝的影像首次清晰地將彗星的爆發與彗星表面的變化聯絡起來

阿斯旺懸崖在坍塌前(左)和坍塌後(右)的立體影像。

科學家今天(3月21日)宣佈,懸崖的坍塌可能導致了67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星在2015年發生了一次明亮的爆發,噴射出氣體和塵埃。歐洲航天局的羅塞塔號探測器捕捉到的觀測結果,標誌著研究人員首次將彗星特徵的變化與同一彗星上的爆發直接聯絡起來。

今天釋出了兩項研究,調查了彗星在接近太陽時表面發生的變化,同時在德克薩斯州伍德蘭茲舉行的月球和行星科學會議上進行了展示。

第一項研究,今天在《自然天文學》雜誌上發表,比較了隨著時間推移,名為阿斯旺的懸崖邊緣的影像。羅塞塔號在2014年探測器到達彗星後不久首次拍攝了阿斯旺的照片,第一次觀察顯示懸崖邊緣有230英尺(70米)的裂縫。在其為期兩年的任務中,羅塞塔號監測了彗星在接近太陽時的變化。[羅塞塔探測器近距離拍攝彗星噴發(影片)]


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根據這項研究,2015年7月10日,羅塞塔號觀測到彗星塞特區域發生了爆發。隨著彗星接近太陽,這種高速排放氣體和塵埃的頻率會增加。

五天後,阿斯旺的新影像顯示了巨大的變化。裂縫不再可見;取而代之的是一個新的、明亮的邊緣。根據該研究,懸崖底部還有幾個米級大小的巨石。

“我們最後一次看到裂縫完好無損是在7月4日,在接下來的10天內沒有記錄到任何其他爆發事件的情況下,這是我們擁有的最令人信服的證據,表明觀測到的爆發與懸崖的坍塌直接相關,”義大利帕多瓦大學的研究員、研究負責人毛裡齊奧·帕約拉在歐洲航天局的一份宣告中說

科學家們推斷,坍塌發生在夜間,因此極端的溫度變化(例如彗星穿過陽光時可能發生的變化)不可能導致坍塌。相反,早期對羅塞塔號任務的研究表明,坍塌是由季節性變化引起的,這種變化導致懸崖邊產生熱應力。科學家們說,這將導致易揮發物質(例如水冰)破裂並暴露出來,這些物質是汽化並導致更大坍塌的主要物質。

帕約拉說:“如果裂縫滲透到富含揮發物的層中,熱量可能會傳遞到這些更深的層中,導致更深的冰損失。汽化物質釋放的氣體可能會進一步擴大裂縫,導致累積效應,最終導致懸崖坍塌。”

科學家估計,在坍塌中移除了大約11,000噸(10,000公噸)的懸崖物質,其中包括大約110噸(100公噸)直接損失到太空。根據該研究,碎片巨石的大小從大約10到33英尺(3到10米)不等,與彗星上其他懸崖底部的分佈情況相符。

新的暴露面還使科學家們能夠了解當原始水冰暴露在太空中幾個月後會發生什麼。研究人員說,最初,由於新發現的冰,懸崖面的亮度是彗星核平均表面亮度的六倍。

但是僅六個月後,到2015年12月26日,懸崖面的亮度僅為平均亮度的三倍。科學家說,這一發現表明,大部分水冰在短時間內汽化了。懸崖面繼續褪色,到2016年8月6日,與整個核的平均亮度相匹配。

一顆變化的彗星

今天發表在《科學》雜誌上的一項相關研究更廣泛地研究了67P彗星的變化。研究人員調查的一個地點有陡峭的斜坡,當彗星接近其繞太陽軌道的最接近點(也稱為近日點)時,斜坡的退縮速度高達每天18英尺(5.4米)。

這項《科學》研究的團隊由科羅拉多州大氣與空間物理實驗室的訪問科學家穆罕默德·拉米·埃爾-馬裡領導,他們在兩個區域看到了懸崖的坍塌。在另一個區域,他們注意到“波紋狀特徵”在短短三個月內達到了大約100米(330英尺)的直徑,然後這些特徵逐漸消失,並被一組新的波紋所取代。

美國科學促進會(AAAS)在一份宣告中說:“作者指出,大多數變化(包括侵蝕和巨石的移動)都發生在近日點附近,這表明它們是由陽光照射模式的變化驅動的。”

美國科學促進會的宣告繼續說:“一些變化,例如67P頸部的斷裂,與彗星的自轉速率有關。結合所有這些特徵,正在幫助他們確定67P彗星表面的變化速度,這表明其主要地貌已經存在了許多軌道,可能比其目前的軌道模式存在的時間更長。”

羅塞塔號任務在監測67P彗星兩年後,於2016年9月結束。這是首次長時間圍繞彗星執行的任務,也是首次將著陸器菲萊號傳送到彗星表面的任務。(菲萊號成功著陸,但不慎落入無法為其太陽能電池板充電的位置,從而縮短了任務時間。)

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Elizabeth Howell (she/her), Ph.D., is a staff writer in the spaceflight channel since 2022 covering diversity, education and gaming as well. She was contributing writer for Space.com for 10 years before joining full-time.

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