彗星：地球怎么和上次来不一样了

中科院物理所

2024-10-24 13:25发布于北京中科院物理所官方账号



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紫金山-阿特拉斯A3彗星（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。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认识它。
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～


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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。


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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。




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（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。
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（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。
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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”。
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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

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短周期彗星：柯伊伯带（Kuiper Belt）

长周期彗星：奥尔特云（Oort cloud）

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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。
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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。
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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




来源：中科院地质地球所

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