“世纪彗星”带来的10个启示

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  还记得ISON彗星吗?去年,伴随着一阵天花乱坠的大肆宣传,各种传说声称这个神秘的天外来客将成为“世纪彗星”;然而,今年的开端却是ISON彗星的毁灭,它在离开太阳之后成了一个不可见的云状残骸。
  数百万天文爱好者希望看到一柄发光发亮的匕首悬挂夜空,而ISON彗星的过早毁灭令他们着实极度失望。但是,对于那些以之为研究对象并寄予厚望的天文学家而言,ISON彗星还是充分回报了他们的期许。
  它已经成为史上得到最密切观察的彗星。科学界因它而发起了ISON彗星观测运动,它所需要协调的研究领域不仅来自地球,甚至还来自太阳系的其他空间。今年一月的美国天文学会议发布了第一批与之有关的论文,可以预期在未来较长的一段时间内这一热度还会持续下去。业余爱好者们也可以参与其中,因为有关该彗星的很多数据将对大众公开。
  我们何必翘首等待研究论文?就目前而言,我们实际上已经从最近的ISON彗星那里得到了不少启示。
  在寻找“垃圾”的同时发现令人惊奇的事物
  维塔利·纳瓦斯基和阿特罗姆·诺维克诺克发现ISON彗星纯属偶然,他们当时正服务于俄罗斯国际科学光学监测网,该组织为一个天文台联合网络,旨在合作研究环绕地球轨道的碎片(“太空垃圾”)和监控小行星,ISON彗星正是因此而以该组织的缩写来命名。纳瓦斯基已撰写了一个关于他和他的伙伴如何偶遇该彗星的简短说明。目前,国际科学光学监测网将继续行使其追踪太空垃圾的主要任务。纳瓦斯基谦虚地称自己为一个工程师观测者而非彗星天文学专家。
  ISON彗星确实是世纪彗星,且远不止这些
  ISON彗星对于星空爱好者而言的确是个无用之物,因为它无法达到肉眼上的可观性。但是,作为一个天体的ISON彗星确实是十分特殊的:它不仅是一个来自“奥尔特云”的新手,同时还是一颗掠日彗星。
  “奥尔特云”是一个聚集在远离太阳的冰冷区域中的庞大彗星群,它们比冥王星与太阳的距离还要远上成百上千倍。大部分明亮的彗星都是周期性的,意味着它们曾多次飞过太阳,在过程中被太阳炙烤并改变了轨道。而ISON彗星则不同,它的运行轨道显示它直接来自奥尔特云,仍然处于太阳系形成伊始的深度冻结状态,因此天文学家们观测到的是一颗来自45亿年前未被破坏的“时间胶囊”。
  “掠日彗星”是那些运行过程中近日点离太阳非常近的彗星,接近太阳的酷热使它们的内部物质蒸发,强烈的太阳辐射使彗星中的化学物质变得明显可见。这使得掠日彗星成为重要的科学研究主题。但是,它们大多数都又小又暗以至于难以研究,而且它们中很少有第一次来自奥尔特云的成员。ISON彗星则解决了所有的问题:它很新、很热、而且较为明亮。洛威尔天文台的研究员马修·奈特说:“天文学家从未见过这样一颗彗星。”至少在200年内,天文学家在追踪彗星运行轨道的过程中没有遇到过。据此标准,ISON彗星不仅可以算是“世纪彗星”,甚至可以认为它是“两世纪一遇的彗星”。
  早期的太阳系是一个非常不稳定的地方
  ISON彗星起初是怎么离开太阳系去向奥尔特云的呢?最新的理论认为,它们在45亿年前太阳系非常混乱的时期就被放逐了。在地球开始形成之前,木星距太阳的位置是现在的三分之一,后来在其逐渐远离太阳的同时,将ISON彗星和万亿颗类似的彗星都抛到了海王星的轨道之外。
  另一个带给人们的震撼是,约6亿年后,流亡的ISON彗星完全进入奥尔特云,此时它们与太阳的距离也许已是之前的1000倍。当时,许多其他的彗星和天体大量地坠落到年轻的行星上,同时伴随着地球生命开始形成,也有许多彗星大规模地撞击地球表面。现在,天文学家通过仔细检查ISON彗星的构成,希望可以揭示它所经历的神奇旅程。
  ISON彗星的表亲可能曾在地球上“播种生命”
  这个曾经有过的想法从最新的理论中获得了新的论证。也许并非巧合,大约正好在太阳系第二段混乱时期,人称“晚期密集轰炸期”,地球上首次出现了生物。类似ISON那样的彗星含有大量的含碳物质的有机分子,也许已经成为地球上构成生命的关键成分。因此,随着彗星们撞击地球表面,它们也许已经为今天充满活力的世界打下了基础。遗憾的是,很难得知那时期发生在地球的事。尽管美国欧柏林学院的布鲁斯·西蒙森正在尽力仔细查看ISON彗星的表亲们撞击地球后留下的痕迹,但是,几乎所有那时期地球表面的痕迹都已经被侵蚀和磨灭了。
  需要强大的引力才能让ISON彗星“回家”
  一旦ISON彗星走上了前往奥尔特云的路,它就将在未来的39亿年基本上维持着不变的状态。在深度冻结中,它的温度仅仅比绝对零度(即-273摄氏度)高出几摄氏度而已。它那懒惰的运行轨道需要10万年甚至更多的时间才能绕行太阳一周;如果从那里做观察,太阳看起来就像是一颗普通的恒星,尽管它异常明亮。除非发生了什么大事,ISON彗星的状态不会出现什么大的改变。
  那个推动ISON彗星的力量可能源自其附近运动的恒星,彗星在该恒星的引力作用下由静止状态变成了运动状态。也有可能是整个银河系的合力作用将ISON彗星送回了老家。法国尼斯大学的亚历山德罗·莫比德利解释道:“整个银河系的引力可以左右彗星的运动。”奥尔特云与太阳的联系如此微弱,以至于银河系的引力从本质上可以对奥尔特云产生显著的潮汐影响,导致一些脆弱的彗星坠向太阳系的内部。ISON彗星可能就是其中不幸的受害者。
  ISON彗星就是一颗炸弹
  纳瓦斯基和诺维克诺克之所以在ISON彗星远在木星轨道之外时就能发现它,是因为它在那个时候就已经释放出了大量的尘埃和气体。正是如此的骚动使得天文学家乐观地认为ISON彗星将会惊人地明亮,多数彗星不到距离太阳较近的地方是不会出现活动现象的。现在,关于ISON彗星为什么如此早熟的问题,天文学家有了一些好的想法。
  夏威夷大学的凯伦·米奇运行计算机模型,显示 ISON彗星可能包裹着一层冰冻的二氧化碳和一氧化碳气体,那种气体会在非常低的温度下蒸发。任何彗星在哪怕一点点太阳温度的影响下,就会挥发出这些气体。ISON彗星在诞生伊始便处于深冻之中,因此仍旧保留有较多的这类气体。因此,它在遇到一氧化碳和二氧化碳的临界蒸发温度时,就会活跃地喷发出来。美国马里兰大学的迈克·A. 赫恩认为,ISON彗星在它闲置于奥尔特云时,肯定已被宇宙射线轰击了数十亿年。宇宙射线破坏了彗星的分子;一旦受热,这些分子就会像TNT炸药那样爆炸性地重组。当首次被发现时,ISON彗星很可能已经处在爆炸中期了。   无论如何,ISON彗星的活跃期没有持续下去。这是另一个启示,即:首次来自奥尔特云的游客趋向于在较早的时候达到最高的活跃点后便消失。据此也许可以解释科胡特克彗星曾经带来的那次臭名昭著的失望。
  小彗星产生大影响
  ISON的彗尾延伸范围长达1000万公里。有些彗星的长度甚至可达5亿公里——大大超出了地球围绕太阳的轨道范围!但是彗星的实体其实极小,通常不超过10公里宽。这里的启示就是:你不需要用很多物质去捕捉和反射阳光,联想一下一缕一缕的香烟就知道了。
  一颗明亮彗星的彗尾其实非常空,甚至可以认为它与地球上难以达到的真空几乎一致。据最新估计,ISON彗星最早的时候只是个不到500米宽的小东西,而现在,陨灭之后的它当然更是啥都不是了。然而,同样微不足道的洛夫乔伊彗星在2011年也作了一个漂亮的表演。而且,彗星们都会对在太阳系中移动水和有机物产生深远的影响。彗星们也许很小,但是它们有上万亿颗,它们的影响也就不容小觑。
  ISON彗星一点也不可怕
  每一颗彗星都会带来很多关于UFO和阴谋论的鼓吹者,ISON彗星也不例外。尽管ISON彗星已经分崩离析,但恐慌仍然没有消失。主要的担心是基于一个真实细节,那就是地球可能会在今年1月下旬通过ISON彗星残骸尾部的外缘。但是,正如首席信息官委员会团队解释的,这种会合仅仅和典型的流星雨迸发一般,事实上可能还远不如流星雨迸发时的激烈程度。加拿大西安大略大学的保罗·威特估计,抵达地球的ISON彗星微粒精细程度也就仅与木头烧出的烟灰相当,比典型的流星体要小1000倍。彗星残骸落到地球上的总质量会有多少?大约仅为1磅(不到0.5公斤)。因此,它真的没什么可怕的。
  我们已经进入了星际天文学时代
  2013年11月28日,任何人通过互联网连接,都可以实时看到ISON彗星在向太阳猛扑过去的同时自我毁灭的过程。即使在这样一个互联无处不在的时代,ISON彗星观测运动仍旧标志着一个真正的里程碑。
  “深度撞击”号彗星探测器在绕日轨道上对它进行了观测。火星轨道勘测飞行器(MRO)也在绕火星的轨道上对它进行观测,同时,“信使”(MESSENGER)号飞船在绕水星的轨道上也在进行这同样的观测。哈勃和斯必泽太空望远镜也在近地空间共同监视着该彗星的一举一动。太阳和太阳风层探测器(SOHO)、太阳动力学天文台(SDO)和日地关系天文台( stereo)等太阳监测探测器则共同捕捉了ISON彗星从太阳附近掠过的情况。
  我们正在见证的是人脑如何超越身体的局限:人类的眼睛可以观察到整个太阳系。
  现在正是关注彗星的好时候
  即便ISON彗星没有完全解体,我们也不可能再见到它了。它的运行轨道是一条双曲线,这就意味着它一次性掠过太阳后,便永远返回奥尔特云了,也有可能会彻底逃离太阳的引力作用。但是,它带来了大量的相关研究工作。
  2014年3月24日,地球穿过了彗星209P/LINEAR 的彗尾。8月,罗塞塔飞船将与丘留莫夫-格拉西缅科彗星会合,然后(如果一切进行顺利)它将会在11月释放一个着陆器降落在该彗星的表面。就在那之前的10月19日,赛丁泉彗星(Comet Siding Springs)将逼近火星,并与之相距仅11万公里。该彗星经过火星附近时距离火星是如此之近,以至于它的彗发可能会笼罩火星。每一艘在火星上和其周围的宇宙飞船,包括美国宇航局(NASA)的火星大气与挥发物演化任务探测器(MAVEN),都将会密切关注赛丁泉彗星的表现。
  麦克·A. 赫恩说:“现在正是关注彗星的好时候,不仅仅是ISON彗星一颗而已。”但这不仅仅对彗星们更有利,对我们也一样。安息的ISON彗星帮了我们很大的忙。
  (作者单位:上海科技馆)
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