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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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为什么你现在能坐在这里玩电脑?“罗赛塔”号将提供线索   

2014-08-11 14:03:20|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:小龙哈勃

Rosetta

北京时间2014年8月6日17时06分,欧洲空间局的“罗赛塔”号探测器进入了环绕“楚留莫夫—格拉希门克”彗星(以下简称“楚-格”彗星)的轨道,成为人类历史上第一枚环绕彗星运行的探测器,“罗赛塔”在“推特”上甚至跃升热门话题榜首位。耗资10亿欧元的“罗赛塔”为什么这么火爆?因为它有可能帮助我们回答的老祖先们一直在念叨的一个基本问题:“我们从哪里来?”所以各位就不妨花点儿时间和我一道,看看为什么你现在能坐在这里花点时间和我一道吧。

古人认为彗星是不祥之兆,而现在我们知道,彗星不过是水冰和岩石组成的“脏雪球”,说白了就是不能吃的冰淇淋。在寒冷黑暗的太阳系外围,有大量这样的“冰淇淋”。如果运气好的话,在大行星或者过路恒星的引力摄动下,这些“冰淇淋”会奔向内太阳系,水冰以及其他易挥发物质在受到太阳的光和热之后被释放出来,于是形成了漂亮的尾巴,即“彗尾”。现在我们都知道,彗星非但不是不祥之兆,反而可能是地球上存在生命的直接因素。目前大多数科学家都认为,在太阳系形成早期,大量彗星撞击地球,带来了生命之源——水[1]。还有科学家进一步认为,和彗星一并来到地球上的,还有构成生命的原始物质甚至生命本身[2]。所以当你喝水的时候,可别忘了那些为了生机勃勃的地球而粉身碎骨的彗星们。

彗星本身很小,不会有地质活动,加上长期呆在太阳系外围的“冰冻室”里,所以它们很好地保存了太阳系早期的资料,尤其是那些可能和地球上的生命诞生有关的资料——这就是为什么现在天文学家们对彗星这么感兴趣的主要原因。所以简单来说,探测彗星可以帮助我们回答“我们从哪里来”这个困扰人类千年的大问题。这枚探测器也就因此形象地被命名为“罗赛塔”——一块对破译古埃及的象形文字起到巨大作用的石碑。而准备登陆彗星的登陆器“菲莱”,则得名于发现罗赛塔石碑的小岛。

“世纪彗星”,1997年的“海尔—波普”彗星。Philipp Salzgeber摄

“世纪彗星”,1997年的“海尔—波普”彗星。Philipp Salzgeber摄

在所有彗星中,天文学家最感兴趣的要数“木星族彗星”了。木星族彗星指受到木星引力影响的彗星,这些彗星距离太阳最远处都在木星轨道附近,公转周期在20年以下。“楚-格”彗星就是一颗木星族彗星。在撞击地球的彗星中,木星族彗星可能占据高达90%以上[3],它们对地球有着举足轻重的影响。此外,木星族彗星还有一个优点:因为它们距离太阳总是不太远,水冰及其他挥发性物质会消耗得很快,平均寿命一般不会超过一两千年[4],因此我们现在能观察到的木星族彗星,一般都是最近才从太阳系外围被“请”进来的——一两千年在天文学上简直连一瞬间都不算了!所以,这些彗星几乎肯定是“假一赔十”的“新鲜”。人类目前实施过空间探测的彗星,除了哈雷彗星以外,全是木星族彗星。不过,以前的彗星探测器大多是“眼看手勿动”,大多仅是近距离飞掠;相对来说比较“出位”的“星尘”号也不过是捕捉了一些彗星喷发的小颗粒便返回地球,“深撞击”号只是在彗星上炸了个大洞,充其量只能算是“闻了闻”这些“冰淇淋”的味道。“罗赛塔”号不仅将环绕彗星运行一年多,观察彗星接近太阳时“被撩起”的全过程,还将释放“菲莱”号登陆器,登陆彗星表面采样钻探,可以是人类历史上第一次要“尝尝”彗星的味道。

顺带一提,木星族彗星还和目前天文学界一个大迷题有关:我们身边有多少近地小行星是那些耗尽了挥发物质的彗星核呢?因为这些小行星内部深部仍然可能埋有水冰,它们数量的多寡可以左右我们对地球历史的知识。天文学家们通过观测认为,B型和C型小行星中或许混有相当数量的这些“死彗星”,甚至可能高达20%[5]。不少小行星虽然看上去既没有彗发也没有彗尾,但却运行在典型的木星族彗星形轨道上,或许可以为天文学家的论断提供佐证。目前已经拍板的两个小行星探测任务——美国的“欧西里斯大君”计划和日本的“隼鸟2号”计划——将分别前往“不死鸟”星(B型)和162173号小行星(C型)进行取样返回。我国正在筹备中的小行星探测任务的潜在目标——175706号小行星,也是一颗B型小行星。

目前彗星的空间探测呈现美日欧三足鼎立的格局,俄罗斯在前苏联时代也曾占据一席之地。除了美国的“轮廓线”任务(CONTOUR)之外,所有的探测任务都取得全部或部分成功。其中最可圈可点的应该是1986年的“国际哈雷彗星联队”,美国、日本、欧洲和前苏联共发射了6枚无人探测器,前往探测这颗在人类历史上最鼎鼎大名的彗星。顺带一提,这次跨越国界的联合项目也是前苏联最后一次,也是日本第一次行星际探测任务,日本从此登上深空探测的国际舞台。

在“罗赛塔”号入轨之前一周,刚好是第一次世界大战开始的百年纪念日。100年前水火不相容的欧洲,100年后却能团结一致,为人类对大自然的认识添砖加瓦,恰恰应了那个老得不能再老的道理:科学无国界。虽然中国并未直接参与“罗赛塔”号任务,但据我了解,将有中国天文爱好者加入全球联合观测网,和“罗赛塔”号探测器一道对“楚—格”彗星进行观测,帮助我们更好地回答许多与彗星有关的谜团。

在经过10年的等待之后,大戏要开演了。请各位屏住呼吸,拭目以待,我们有可能就要弄明白为什么我们现在能坐在这里玩电脑了哦。对了,圈上2014年11月11日,那是拟定的“菲莱”号登陆彗星的日子。虽然偷菜现在好像已经过时了,不过至少到时我们就知道彗星上也有菜了…… (好吧,那是菲莱,勒挨莱,不是菜,不过能怪我吗,我一看到这个名字就饿)

原发表于 叶儿山

“罗赛塔”号探测器拍摄的“楚—格”彗星全貌,2014年8月3日摄

“罗赛塔”号探测器拍摄的“楚—格”彗星全貌,2014年8月3日摄

[1] Fernández, Julio A. (2006). Comets.
[2] Martins, Zita, Price, Mark C., Goldman, Nir, Sephton, Mark A., Burchell, Mark J. (2013). Shock synthesis of amino acids from impacting cometary and icy planet surface analogues. Nature Geoscience.
[3] Stokes, G. H., Yeomans, D. K., Bottke, W. F., et al. 2003, Report of the Near-Earth Object Science Definition Team, 21
[4] Emel’yanenko, V.V., Asher, D.J., Bailey, M.E. (2004). High-eccentricity trans-Neptunian objects as a source of Jupiter-family comets. Mon. Not. R. Astron. Soc., 350, 161-166.
[5] Binzel, R. P., Perozzi, E., Rivkin, A. S., Rossi, A., Harris, A. W., Bus, S. J., ... & Slivan, S. M. (2004). Dynamical and compositional assessment of near‐Earth object mission targets. Meteoritics & Planetary Science, 39(3), 351-366.

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