羅塞塔號(hào)數(shù)據(jù)綜合顯示了目標(biāo)彗星在觀測(cè)的兩年內(nèi)，是如何反復(fù)改變顏色的。這顆變色龍彗星的核心在繞太陽近距離飛行時(shí)逐漸變得不那么紅，然后在返回深空時(shí)又變紅了。

就像變色龍根據(jù)環(huán)境改變顏色一樣，67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星也是如此。與變色龍不同，顏色變化反映了暴露在彗星表面和周圍水冰的數(shù)量。在羅塞塔號(hào)任務(wù)開始時(shí)，飛船在距離太陽還很遠(yuǎn)的時(shí)候與彗星會(huì)合。

在這樣的距離下，表面覆蓋著一層層的灰塵，幾乎看不到冰。這意味著當(dāng)用VIRTIS（可見光和紅外線熱成像光譜儀）儀器分析時(shí)，表面顯示為紅色。當(dāng)彗星越來越近時(shí)，越過了一條重要的邊界，稱為雪線。發(fā)生在距離太陽比地球遠(yuǎn)約三倍的地方，雪凍線內(nèi)的任何東西都會(huì)被太陽充分加熱，以至于冰將變成氣體，這一過程被稱為升華。當(dāng)羅塞塔跟隨67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星穿過雪線時(shí)，VIRTIS開始注意到彗星的顏色發(fā)生了變化。

當(dāng)彗星接近太陽時(shí)，熱量增加，隱藏的水冰也開始升華，將塵埃顆粒趕走。這揭示了一層層原始的冰層，這使得原子核的顏色變得更藍(lán)，就像VIRTIS所看到的那樣。在彗核周圍，情況正好相反。當(dāng)彗星遠(yuǎn)離太陽時(shí)，彗星周圍幾乎沒有塵埃，但那里含有水冰，因此顯得更藍(lán)。周圍的塵埃云被稱為彗發(fā)。當(dāng)彗星越過雪線時(shí)，圍繞核心塵埃顆粒中的冰迅速升華，只剩下脫水的塵埃顆粒。

因此，當(dāng)接近近日點(diǎn)時(shí)，昏迷變得更紅了，近日點(diǎn)是它最接近太陽的地方。一旦彗星返回太陽系，VIRTIS顯示顏色情況再次反轉(zhuǎn)，因此彗核變得更紅，彗發(fā)變得更藍(lán)。為了跟蹤彗星的演化方式，VIRTIS團(tuán)隊(duì)必須分析跨越兩年羅塞塔號(hào)任務(wù)4000多個(gè)不同的觀測(cè)結(jié)果。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的意大利INAF-IAPS天體研究所的Gianrico Filacchione說：要回答彗星變色機(jī)制是如何的這個(gè)大問題，像這樣的長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)是非常重要的。

原因是彗星是非常動(dòng)態(tài)的環(huán)境，噴流往往會(huì)迅速出現(xiàn)在表面，然后同樣突然地減少。因此，比較偶爾的快照，可能會(huì)讓我們對(duì)彗星長(zhǎng)期演化的理解，因短暫的變化而產(chǎn)生偏差。然而，有如此大量的測(cè)量，意味著即使是短時(shí)間尺度的變化也可以被跟蹤。彗核上正在發(fā)生事情之間的關(guān)聯(lián)是地球上做不到的，這是一件全新的事情。這是因?yàn)榈孛嬗^測(cè)無法分辨彗核，在67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星的情況下，彗核的大小只有3公里左右。

現(xiàn)在，研究小組可以描述和理解彗星的長(zhǎng)期演化過程，以及它在此過程中采取的步驟，這意味著可以將羅塞塔號(hào)上其他儀器的數(shù)據(jù)放入研究中。但這并不意味著我們對(duì)彗星了如指掌，光譜分析表明，塵埃的紅色是由所謂的有機(jī)分子造成。這些是由碳組成的分子，在彗星上有豐富的種類?？茖W(xué)家們認(rèn)為，它們對(duì)于了解地球上生命是如何形成的很重要。然而，為了近距離研究它們并識(shí)別這些分子，需要將彗星表面的樣本送回地球。

把彗星的一部分帶回地球真是彗星探索任務(wù)的圣杯，然而，在這成為可能之前，科學(xué)家將繼續(xù)使用VIRTIS數(shù)據(jù)來研究67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星的有機(jī)物。歐洲航天局羅塞塔項(xiàng)目科學(xué)家馬特·泰勒(Matt Taylor)說：肯定會(huì)有更令人興奮的結(jié)果，數(shù)據(jù)收集可能已經(jīng)結(jié)束，但分析和結(jié)果仍將持續(xù)數(shù)年，這將增加羅塞塔號(hào)提供的豐富彗星知識(shí)遺產(chǎn)。

博科園｜研究/來自：歐空局ESA

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-020-1960-2

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