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彗星67P的廬山真面目

彗星67P的彗核由稱為「頭」與「身體」的小、大兩個個體以及中間比較窄的「頸」所組成,頭與身體表面上不同的地質構造紋理暗示這兩部分不可能源自同一塊個體。
 
 
 
當使用望遠鏡觀察彗星的氣團和彗尾時,其中心彗核的形狀成為一個小點,因此只能用最簡單的方式描述彗核的構造,譬如常用一個圓球或橢圓球代表。

歐洲太空局(European Space Agency, ESA)在2014年8月初公布以羅塞達太空船的OSIRIS科學相機所拍攝的67P∕朱利余莫夫—絜拉斯明哥(67P∕Churyumov – Gerasimenko,簡稱67P)彗星全身像,宣布這太空船達陣,開始繞著67P展開科學任務,也讓我們看到了67P的廬山真面目。

從照片可以發現彗核有大小兩端,中間部分比較窄。充滿想像力的科學家便乾脆稱呼小的一塊為「頭」,大的一塊為「身體」,中間部分叫做「頸」,這是當羅塞達太空船距離彗核約100公里時所看到的形狀。更近的時候便清楚看到表面上一層層的圓坑以及地質構造的紋理。有趣的是,「頭」和「身體」的紋理方向截然不同,便被用來指證這兩部分不可能是一整塊的個體,也就是說67P是由兩塊東西組成的。再加上水冰因太陽輻射而產生的揮發機制,脆弱的水冰和塵埃組成的物質被塑造成奇奇怪怪的結構。

但這兩個代表太陽系最原始物質的個體,是否有不同來源?其化學成分及物理性質因此也不一樣?是在什麼情況下,它們碰在一起的?都有待進一步研究。

為了方便比較觀察,羅塞達計畫的科學家根據地貌構造的特色,把彗核表面分成幾個區域,並用埃及古文明中的神祇命名。有了這些標誌,便可以用數位方法定位以及統計各種地質形狀和現象。

67P表面上有許多大石塊,在月球、火星、火衛一福布斯(Phobos)以及小行星的表面上,都可以找到幾公尺到幾十公尺大小的大石塊,主要是由於受到其他小物體碰撞表面,產生隕坑時四處濺射的碎片。但在彗核表面,起源於碰撞的隕坑絕無僅有,因此可能是由於冰層受太陽輻射加熱的氣化昇華作用,因侵蝕分裂而留下來的殘餘物,也可能是45億年前太陽系星雲的盤面已經存在的鵝卵石樣子的小塊塊。這些都可說是謎團中的謎團!

這個不過4公里大小的彗核,密度只有水冰的一半。也就是說它的內部構造非常鬆散,但還不知道有沒有大尺度的空洞存在。表面物質的反射率非常低,只反射5%的太陽輻射。

根據太空船上的可見光及紅外光照相光譜儀的測量,當離太陽約3個天文單位時,彗核表面只有非常少(<5%)的面積有水冰覆蓋。有水氣和塵埃噴出的地方主要是「頸部」。

另一點要注意的是彗核自轉軸與黃道面夾角形成的季節效應。當67P從遠日點趨近太陽時,只有北面受到太陽光照,南面是完全一片漆黑。因此,羅塞達太空船上幾個測量水分子氣團分布的實驗儀器,如氣體質譜儀和微波光譜儀都偵測到很明顯的南北不對稱。

但當67P經過近日點時,日照條件翻轉,彗核南邊表面便會在短時間內產生大量噴氣和塵埃粒子。事實上,因為67P和太陽距離越來越近,表面溫度逐漸增加,使氣體產生率越來越高。2015年4月底,塵埃噴流的源區不再局限於「頸部」,而是開始呈現一種百花齊放的景象。

由於質量非常小,67P彗核表面的重力幾乎不存在。地球或其他行星表面的高低起伏和形狀,都因地心引力和物質本身強度的靜態平衡而定。加上長時間的水文或風化作用,我們所見的山嶽如玉山都是有一定的高度比例和傾斜角度。

後記:在2015年6月14曰,經過7個月的沉默,「菲利」登陸器首次傳出短暫「求救」訊號,表示它的電力系統可能重新啓動。歐空局也立即決定改變羅塞達太空船的軌道,開始執行拯救「菲利」的重要任務。
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