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《科学》发表坦普尔一号彗星首批成果

——“深度撞击”带来的好消息和坏消息

□本报记者 李虎军 □实习生 杜唯

  7月4日,美国科学家导演了一部上座率极高的太空大片:在距离地球1.3亿公里之遥的地方,“深度撞击”号探测器的铜质撞击器成功命中坦普尔一号彗星。上周五,几个科学家团队在美国《科学》杂志发表第一批研究论文,细说个中端倪:“深度撞击”给我们带来的既有好消息,也有坏消息。

  
蓬松的“雪球”


  1000个人的眼中,有1000个哈姆雷特。从“深度撞击”这部太空大片中,有人欣赏到了壮丽无比的人造天象,有人从铜质撞击器联想到了未来的太空精确制导炸弹,科学家最想了解的则是彗星的内部结构。

  彗星由太阳系原始星云的遗留物在至少45亿年前所生成,其中心较亮的部分叫做“彗核”。1950年代,美国科学家惠普耳(Fred Whipple)提出了著名的“脏雪球”理论,认为彗核是由冰和尘埃冻结在一起的团块。1986年,哈雷彗星回归,欧洲空间局的“乔托”号探测器飞到距离哈雷彗星彗核仅仅数百公里的地方,拍下了哈雷彗星彗核的照片,为“脏雪球”理论提供了初步支持。


  不过,在“深度撞击”之前,科学家还从未如此直接地观测过彗星内部结构,去揭开蒙住“彗核”的那层神秘面纱。终于,“深度撞击”为科学家带来了一些惊喜。


  在美国科学促进会举行的电话新闻发布会上,“深度撞击”计划首席科学家、美国马里兰大学教授阿赫恩(Michael A'Hearn)将坦普尔一号彗星的彗核比作一堆蓬松的雪:彗核是一个多孔结构,其平均密度约为每立方米600克,比水还要轻。


  “棉衣之所以保温,就是因为纤维间大量的空气存在,彗核这种蓬松多孔的结构也起到了很好的保温作用,”中国国家天文台的李奇生对本报记者解释说,“因此,彗星可以把来自太阳的热量屏蔽在其表层,从而使内部保持原来的状态。”


  这是科学家乐于听到的好消息。由于彗星地处太阳系边缘的寒冷地带,科学家先前已经推测,彗星内部的物质结构和成分与彗星形成初期相比应该不会有什么变化。那么,通过分析彗核物质就可以了解太阳系形成早期的历史。“现在看来,坦普尔一号的内部结构成分可能确实没有受到什么影响。”李奇生说。

  
“罗塞塔”的麻烦?


  不过,英国《自然》杂志称,“蓬松的雪球”对欧洲空间局来说可能是一个坏消息。


  “深度撞击”上演之时,欧洲空间局的“罗塞塔”号彗星探测器正在前往另一颗彗星的途中。于是,德国马普学会太阳系研究所的克勒(Horst UweKeller)等人将“罗塞塔”的摄像镜头对准坦普尔一号,从8000万公里外进行了长达17天的观测。


  “罗塞塔”于去年3月发射升空,十年之后它才能到达目的地:丘留莫夫-格拉西缅科彗星。如今,已经有科学家开始担心其命运。阿赫恩说,“我怀疑在这般松软的地方能否顺利登陆。”


  的确,如果丘留莫夫-格拉西缅科彗星也像坦普尔一号是一个蓬松的“雪球”,“罗塞塔”经过长途跋涉,好不容易到达约会地点以后,它携带的“菲莱”着陆器却可能根本找不到立足之地。阿赫恩在马里兰大学的同事利斯(Carey Lisse)形容说,一个人甚至可以用手将彗星这个蓬松“雪球”捅个底朝天。

  “深度撞击”的研究结果显然引起了欧洲空间局的高度关注。其首席科学家富万(Bernard Foing)表示,“我们会根据深度撞击的结果,来调整罗塞塔执行任务的方式。”


  富万说,在“罗塞塔”发射之前,欧洲空间局已经考虑到了最糟糕的情形。此外,在着陆之前,“罗塞塔”首先会围绕那颗彗星转上若干圈,探明彗星表面的状况。如果着陆点是安全的,“菲莱”将缓慢着陆,着陆速度估计比步行快不了多少。


  但利斯仍然提醒说,彗星的引力非常微弱,如果“菲莱”不能牢牢地锚定在彗星表面,稍有风吹草动就有可能被弹回太空。


地球生命的起点?


  除了蓬松的“雪球”这个让欧洲空间局心里不踏实的发现以外,“深度撞击”还获得了其他一些有趣的发现。


  比如,科学家们惊讶地发现,直径仅约数公里的坦普尔一号,其地貌竟然也颇为丰富。分析表明,坦普尔一号的彗核既有非常平坦的区域,也有一些可能是太空中更小型天体撞击所形成的“弹坑”。此前,科学家在另外两颗彗星的彗核却并未发现类似的“弹坑”。阿赫恩说,“我们不清楚为什么有的彗星会与太空漂浮物相撞,而另一些彗星不会。”


  此外,科学家通过光谱分析发现,“深度撞击”之后,坦普尔一号彗核喷发物中的含碳有机分子含量急剧增加。这表明彗星内部含有大量的有机分子。李奇生说,关于地球生命起源的一种说法就是,在行星形成早期,彗星和小行星撞击像地球这样的行星,为行星带来了有机物,上述结果为这种假说提供了一些支持。


  那么,彗星撞地球是否可以构成地球生命的起点呢?阿赫恩课题组的李荐扬博士告诉本报记者,“深度撞击”对这一点的支持力度还比较弱,毕竟科学家还没有解决有机物质如何演化成生命的问题。


  “惊天一撞”到底撞出了多大一个坑,也是人们关心的问题。但两个多月过去了,仍然没有一个准确的说法,而且可能永远都不会有准确的说法。


  科学家们在碰撞前估计,那个“弹坑”约有100米宽,数十米深。


  李荐扬说,这大概相当于一个足球场那么大,七层楼那么高,但后来并没有得到精确的结果,因为当“深度撞击”号的飞船处在可拍摄位置时浮尘没有散开,现在飞船已经飞远,看不到了,哪怕以后再发射飞行器靠近彗星拍摄,也不太可能看清楚这个“弹坑”,因为彗星实在是一个善于变脸的家伙,彗星的活动使其表面总处于不断的变化之中。

  
没有结束的故事


  自从惊天一撞之后,“深度撞击”计划首席科学家阿赫恩就成了一位炙手可热的科学家。李荐扬说,这段时间阿赫恩老是在外面跑,在巴西作了一次报告后,9月7日又去英国剑桥参加了美国天文学会行星科学分会的学术会议。


  撞击那天,阿赫恩和大多数同事身在洛杉矶附近的喷气动力实验室“深度撞击”计划总控制室,李荐扬则守卫在亚利桑那的基特峰天文台。李荐扬听同事说,那一天导师阿赫恩的心情特别好,因为所有的数据反映撞击器的状况良好,“那个时候,(从飞船的观测仪器中)看着彗星慢慢从一个点变大,然后看得出形状,那种感觉特别奇特”。


  公众对“深度撞击”也表现出了空前的热情。当天,因为访问人数太多,基特峰天文台的网站一度处于瘫痪状态,李荐扬他们都只能打电话去了解撞击结果。美国宇航局的官方网站更是门庭若市,“据说访问量甚至超过了火星计划和(探测土星的)卡西尼计划”的访问量之和。

  天文学界也摆开了前所未有的阵势来迎接宇宙历史上的首次人造天象。除了“深度撞击”号的飞船、欧洲空间局的“罗塞塔”号彗星探测器,以及正在太空运行的天文望远镜以外,地面上的天文望远镜也结成了一个庞大的网络。

  一共有35个天文台的73个地面望远镜加入了这个网络。据李奇生介绍,国家天文台BATC(大视场多色巡天)课题组是中国内地惟一参加这次地面联合观测的研究组,从今年5月到7月,一共进行了10个晚上的有效观测。他还说,“全世界的天文研究机构对同一天文事件如此集中地感兴趣,非常少见。”


  上周五的《科学》杂志上有一篇论文专门讲述地面观测结果,论文作者密密麻麻地排满了一页纸。除了地面观测协调人、夏威夷大学教授米其(Karen Meech)以外,其他作者只好按照姓氏的首字母排列了,这种排名方式在研究论文中也非常少见。


  在“深度撞击”计划中,美国宇航局相当注重信息的全球共享。李荐扬认为,这是因为合作对于天文学研究十分重要,太空探测需要太多的技术投入。李奇生则说,“科学家的任务除了进行科学研究,还有很重要的一点就是提升公众对科学的兴趣和认知。科学家不希望将科学和自己神秘化。”


  目前,“深度撞击”的故事并没有结束,还有海量的数据等待科学家们去分析。例如,李奇生说,对撞击后喷射物进行光谱分析发现,其中包括碳氢化合物、水、一氧化碳和二氧化碳等物质,但其中一些谱线是在撞击产生的高温下才形成的,所以观测仍在继续,以察看谱线的变化。“深度撞击”计划将有9个月的数据处理和分析的时间,整个任务预计于2006年3月结束。


  在美国科学促进会举行的电话新闻发布会上,身为“深度撞击”计划首席科学家的阿赫恩还打趣说,如果再拨出一大笔预算,再来一次“深度撞击”,他会有更好的主意。

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