簡介：通過分析三維圖像，利用壓力模型，研究者得出壓力塑造了彗星表面的地質(zhì)特征，并且旋轉(zhuǎn)的地質(zhì)壓力形成了雙瓣的彗星。

彗星別具一格、疑云重重的雙瓣狀或許掌握著有關(guān)其形成的線索。

羅賽塔傳回的雙瓣彗星(67P/Churyumov-Gerasimenko)圖片 圖源：Physics.org

最近有感覺壓力很大嗎？沒事，還有彗星陪你。據(jù)最近歐空局(ESA)發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)壓力是促成彗星67P/Churyumov-Gerasimenko如今形狀的主要因素。

瓣狀小型冰彗星在太陽系中很常見。它們可能的一種形成方式為45億年前兩個原始天體在形成早期的緩慢碰撞。利用羅塞塔號在“67P/C-G”探測兩年獲得的新數(shù)據(jù)，天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了彗星如今形狀的成因。

研究者利用壓力模型，并對于羅賽塔號OSIRIS相機拍攝的高清圖片進(jìn)行3D分析，探查了彗星的表面和內(nèi)部。

羅賽塔號探測器由于能源不足，以撞向67P/C-G彗星完成最后的使命。 ?圖源：Time Magzine

“我們發(fā)現(xiàn)彗星表面向下五百米充斥著斷層和斷裂，并且橫向綿延數(shù)百米。”該研究的領(lǐng)頭作者、艾克斯?馬賽大學(xué)的克里斯托弗?馬托蒂(Christophe Matonti)說道?！斑@些地質(zhì)特征是由剪應(yīng)力造成的。剪應(yīng)力是一種機械力，經(jīng)常出現(xiàn)在地球的地震和冰川，以及其它類地行星上，當(dāng)兩個物體在不同方向上相互推動時形成。這非常激動人心：這個發(fā)現(xiàn)揭示了彗星的形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、以及它是如何隨時間變化的?！?/p>

研究者的模型發(fā)現(xiàn)剪應(yīng)力在彗星的“頸部”處作用力最大，也就是鏈接兩瓣的最薄位置。

剪應(yīng)力示意圖 圖源：bristol.ac.uk

“就好像彗星兩瓣中的物質(zhì)都在拉伸移動，扭曲了彗星中間的“頸部”，通過機械侵蝕使其變薄。”馬賽大學(xué)的研究合著者奧利維亞?格萊森(Olivier Groussin)解釋說：“我們認(rèn)為是彗星的自轉(zhuǎn)和它最初對稱的形狀造成了這樣的影響。當(dāng)這些凸出物繞著彗星重心旋轉(zhuǎn)時，在彗星“頸部”和“頭部”相接的地方形成了一個扭矩?！?/p>

這些觀測表明剪應(yīng)力作用在整個彗星上，尤其是在彗星的“頸部”。地質(zhì)斷層在67P/C-G上傳播之深，也證明了彗星內(nèi)部由易碎物質(zhì)構(gòu)成。這一點之前并不為人知。

67P彗星表面的斷層 ? 圖源：The Planetary Society

“熱過程解釋不了我們的任何發(fā)現(xiàn)?！彼固仂`大學(xué)的合著者尼克?安璀(Nick Attree)說道?！爸挥形覀兛紤]剪應(yīng)力在彗星全身、尤其是“頸部”作用時，才能解釋彗星的形狀。剪應(yīng)力在數(shù)十億年間不斷破壞中間部分使它變形?！?/p>

升華是另一個影響彗星外觀的常見過程。升華使冰變成水蒸氣，在此過程中將彗星塵埃拖進(jìn)太空。當(dāng)彗星近距離接觸太陽時，它極速升溫并導(dǎo)致冰融化。羅塞塔號在67P/C-G彗星上捕捉到的一些劇烈爆發(fā)正來源于此。新的發(fā)現(xiàn)揭示了雙瓣彗星是如何隨時間演變。

67P/C-G彗星上的劇烈爆發(fā) ?圖源：歐空局(ESA)

據(jù)信，彗星在太陽系早年形成，并藏于太陽系外圍巨大的云團(tuán)中，直到軌道開始轉(zhuǎn)向太陽系內(nèi)部。67P/C-G彗星就是在太陽系初期的“建造”階段有了它雙瓣的雛形。

新的研究發(fā)現(xiàn)，盡管彗星與太陽相距甚遠(yuǎn)，剪應(yīng)力將在彗星形成后的數(shù)十億年中不斷作用，而升華侵蝕則接管之后數(shù)百萬年，繼續(xù)打磨彗星的形狀，尤其作用在彗星已經(jīng)被剪應(yīng)力打薄的“頸部”。

67P/C-G彗星在過去的45億年中受許多張力影響，逐漸變成現(xiàn)在的雙瓣狀

圖源：C. Matonti 等(2019)

令人激動的是，NASA的新視野號探測器最近帶回了飛越小行星486958的圖像。小行星486958是一個位于柯伊伯帶(彗星和其它太陽系邊緣微小天體的聚集處)的海王星外天體。圖像顯示此天體也是雙瓣狀，盡管與羅賽塔號監(jiān)測的彗星相比更加扁平。

柯伊伯帶小行星486958的首次成像(左)與羅賽塔號兩年前拍攝的彗星(右)外形驚人地相似。 圖源：左 - NASA/約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室/美國西南研究院；右 - 歐空局/羅賽塔號/NAVCAM導(dǎo)航相機

“他們的相似度極高，但是同樣的壓力結(jié)構(gòu)似乎并不存在于小行星486958?！笨死锼雇懈フf道。隨著探測器帶回更多細(xì)節(jié)的照片和仔細(xì)的分析，時間會告訴我們小行星486958是否有過與67P/C-G類似的經(jīng)歷。

“彗星對于我們了解太陽系的形成和演變至關(guān)重要?！睔W空局羅賽塔計劃負(fù)責(zé)人馬特?泰勒(Matt Taylor)說道?！拔覀儍H僅通過宇宙飛船觀測過少量彗星，而67P是目前我們看過最細(xì)節(jié)的彗星。羅賽塔號為我們揭開了這些冰態(tài)太陽系觀光者的許多謎團(tuán)。根據(jù)最新的結(jié)果，我們可以前所未有地探索太陽系邊緣和它誕生之初的樣子?！?/p>

BY:Lee Cavendish

FY: 小樸先森

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