六万年一遇!这颗彗星正在最佳观测期

导 读

近期,有不少“追星人”在网上发布了自己拍摄到的彗星照片。六万年才能看到一次的紫金山-阿特拉斯彗星,在10月中下旬都处于最佳观测期之内。在日落之后,人们可以在空旷无云的场地,朝向西方的夜空眺望,观赏到这颗美丽的彗星。

最近,有不少网友发布了自己拍摄到的彗星照片,只见它托着长长的银色尾巴划过夜空,彗核和彗尾都清晰可见。中国科学院紫金山天文台发布,今年最值得期待的天象就是由紫金山天文台最早发现的紫金山-阿特拉斯彗星,这是一颗非周期彗星,每六万多年才有机会见到它一次。

云南大学中国西南天文研究所教授陈丙秋说,彗星是太阳系的小天体,形成于太阳系的外围,主要分布在边缘的奥尔特云区域。我们能见到的彗星轨道是很扁的椭圆,甚至有的彗星轨道是抛物线,轨道的半径很长,有近日点和远日点。六万年一遇说的就是彗星的轨道周期,只有在彗星经过近日点的时候才能看到它。

紫金山-阿特拉斯彗星在发现初期极其暗淡,无法用肉眼观测到。但随着它逐渐接近地球,亮度不断增强,达到了肉眼可见的标准。北京天文馆研究员朱进介绍,所谓的观测其实有两大概念,一个是肉眼能不能看见它,一个就是在天文望远镜里能不能拍到它。我们把人眼能看到的彗星叫做大彗星,比较亮,一般的说法大概平均10年左右会出现一次大彗星。但是如果从天文观测的角度,其实在望远镜里面每年都会发现新的彗星,几十颗肯定是有的。

彗星来自寒冷环境,在靠近太阳时,彗星表面的冰和尘埃受热喷发,就形成了长长的“尾巴”,这也是彗星观测的亮点。9月28日,紫金山-阿特拉斯彗星过近日点;10月12日,经过近地点。即日起到10月26日前,都将是观测这颗彗星的最佳时间段,每当夜幕降临时,在远离城市灯光的空旷区域,利用望远镜、相机、手机等设备更容易捕捉到它。

朱进说,紫金山-阿特拉斯彗星现在已经经过了近日点和近地点,正在逐渐地远离太阳,因为它会一天比一天远,一天比一天暗一点,但是,比如大家拿相机或者拿手机想拍它,还是相对容易的,等你看到天上开始有星星出现,就可以拍了。直接拿肉眼看到的话,就得特别好的天气。太阳落山以后,它的方位在西边或者西南方向,不是很高的地方。

对于彗星观测,陈丙秋也提示广大天文爱好者,观测彗星,天气晴朗是很是有必要的,另外就是要尽量避免大城市灯光污染,去一些比较暗的地方观测,最好是“伸手不见五指”的地方。使用一些小的望远镜等设备可以看到彗星更暗的结构,比如说,彗尾等;使用相机等设备,比如说望远镜,把曝光时间调长一点,也能捕捉到彗星。

内容转自:北京交通广播记者孙媛、王琛琛

编辑:北城

值班主编:车水

监制:赵鹏


人类对其他星球的探索

人类对其他星球的探索

人类对其他星球的探索,我们都知道地球是我们赖以生存的家园,而我们对于地球的探索是很久在很久以前就已经开始了,而现在发明了很多的人造卫星来帮助我们探索宇宙,那么人类对其他星球的探索已经达到什么程度了呢。

人类对其他星球的探索1

月球

群雄逐月鏖战太空

月球是地球最近的邻居,人类对其探索也开始得最早。 1959年前苏联发射了“月球1号”探测器,成为月球最早的探路者。 冷战期间,登月是美俄角力的另一竞技场,尽管在探测器上落后一步,但阿姆斯特朗登月令美国扳回了一局。

从上世纪60年代到70年代,人类六次登上月球,三次通过无人登月探测器抵达月球,采集了大量月球岩石和土壤,通过对这些样品的分析和研究,人类对这个邻居的认识越来越丰富了。

此后人们对月球的探索沉寂了一段时期,90年代人们的目光又转向了月球,这时有更多的国家加入了探月的队伍。 1990年,日本发射了一枚航天器,并将一个小探测器放入月球轨道。 美国也发射了“克莱门汀”号无人驾驶飞船和“月球勘探者”探测器。

到了2003年,欧洲首个月球探测器“智能1号”成功升空,并于2004年底抵达月球上空的近月轨道。 此后,它按计划完成了撞击月球的任务,撞击产生的尘埃将有助于科学家解开月球起源之谜。

2007年,中日两国均发射了本国的月球探测器,分别是“嫦娥一号”和“月亮女神”。 印度随后也加入探月行列,2008年首个月球探测器“月船1号”发射升空。 德国也打算在2013年实施自己的第一个探月项目“月球探索轨道器”。

金星

美苏探测器多次失败

人类对其他行星的探索始于地球近邻——金星。 早在1960年,美国就向金星发射“先驱者5号”探测器,但这次任务因电池故障而失败。 前苏联也从1961年起连续向金星发射探测器,直到1966年发射的“金星3号”才成功着陆金星表面。 由于金星环境比预想得更恶劣,“金星3号”的通讯系统失效未能发回探测结果。

首次向地球传回金星表面温度等数据的探测器是1970年发射的“金星7号”,它在同年实现在金星软着陆。 迄今为止,人类已经向金星发了46枚探测器,其中成功飞掠11次,成功环绕1次,成功着陆7次。

天王星、海王星

美探测器一枝独秀

天王星的很多表面资料是经由望远镜观测而得到,有关它的卫星、行星环数量则由唯一飞掠天王星的旅行者2号所得到。 这艘由美国国家宇航局(NASA)1977年发射的无人星际航天器在1986年经过天王星,于19】89年飞越海王星,成为唯一一枚造访这两个行星的航天器,该探测器发现海王星的6颗新卫星,以及海王星有5条光环。

木星

探测器给木星“体检”

木星是太阳系体积最大的行星,美国“先驱者10号”和“先驱者11号”探测器是人类探索木星最早的使者。 1972年发射的“先驱者10号”于次年与木星相会,飞掠木星并拍摄了第1张木星照片。 人类一共向木星发射了10枚探测器,这些探测器多以飞掠和环绕为主,其中最著名的是“伽利略”号。

从1995年到2003年,在围绕木星系统运行期间,“伽利略”号木星探测器为木星做了一次“身体检查”,获取大量珍贵资料。 2010年8月,NASA又发射“朱诺”号探测器,将在2016年到达轨道,在穿越木星两极的极轨道间运行,以获得更多有价值的图像。

水星

鲜有探测器光临

与火星和木星相比,人类对水星稍显冷落。 迄今为止,人类只向这颗太阳系最小的行星派出两枚探测器——1974年的“水手10号”和2004年的“信使”号,均由NASA发射。

由于表现出色,“信使”号探测器原定于2012年结束的使命将延长到2013年。 肩负着探索水星表面和内部情况的“信使”号已经成为第一枚围绕水星轨道运行的人造太空器。

火星

明星探测器的摇篮

就在人类刚有能力挣脱地球引力飞向太空时,首枚火星探测器也上路了。 1960年,前苏联向火星发射第一枚探测器。 四天后,第二枚火星探测器升空,然而它们却连绕地球轨道都没能到达。 上世纪60年代,前苏联共发射7枚火星探测器,全以失败告终。

上世纪60年代,美国也加紧探索火星,发射了“水手3号”和“水手4号”探测器,后者是首枚成功到达火星并发回数据的探测器。 迄今为止,全球共进行46次火星探测计划,仅10次成功登陆,包括美国的“机遇号”和“勇气号”,虽然如此,一个有趣的现象是,火星探测器中出了很多明星,最当红的当属“好奇号”。

2012年“好奇号”是人类对火星最“沉重”一吻,因为“好奇号”重达900多公斤,有SVU汽车大小,这样体型庞大的火星车登陆火星在人类史上还是头一次。

“好奇号”将在火星上工作两年,探寻火星上维持生命的可能性。 “好奇号”要克服的难题之多,连美国国家宇航局(NASA)官员都感叹,“这是NASA有史以来所有的机器人行星探测计划中最艰难的一次。 ”

为了让“好奇号”安全降落火星,NASA工程师借助西门子的产品生命周期管理软件对火星探测器进行数字化设计、模拟和虚拟组装,有助于确保探测器能经受火星任何环境的考验。

■ 哪些技术助力探测器

模块化让发射更简单

NASA的月球大气与尘埃环境探测器(LADEE)今年9月升空,主要目标是在月球环境未被探月活动进一步扰动前探索月球大气的整体密和变化状况等,以及月球尘埃对探测器的影响程度。

LADEE探测器的设计进行巨大创新,采用模块化设计,有效降低预算和飞行器的体积,并成功缩短了从设计到发射的时间。 LADEE大小与小轿车差不多,所需动力相当于5个60瓦灯泡。 或许此后,若要发射不同功能的探测器只需将不同功能模块组合即可发射,将大大推动人类探索太空能力。

核聚变动力推进火箭

目前执行行星探索任务的飞行器大都使用大气制动,即利用其他行星大气的摩擦力节省推进剂,研究人员正试图对此进行突破。 NASA正在研发核聚变推进火箭(FDR)。

FDR为一台150吨级火箭,利用磁场挤压由锂或铝制成的金属内圈来包裹氘和氚制成的核聚变燃料小丸,从而点燃核聚变反应。 聚变反应在几微秒内发生并将推进物质以30公里/秒的速度喷射出去,并可以达到约每分钟点火一次以产生均匀的推力,避免突然的加速度对宇航员造成伤害。

运用FDR的飞行器几乎不需要依赖大气制动。 NASA预计2020年在飞行器上进行使用。

软件模拟外星环境

借助精进的电脑技术,科学家可以在设计环节即考虑到探测器面临的各种问题,从而进行设计、分析与制造之间的无缝衔接,“好奇号”就是这样制作出来的。 价值25亿美元的“好奇号”要是在着陆时撞上火星后果不堪设想,让“好奇号”顺利着陆的幕后英雄便是西门子公司的软件设计平台。

西门子公司公关部门人员对新京报记者介绍称,NASA在设计“好奇号”火星车时,采用了该公司提供的NX软件设计平台,模拟好奇号可能在火星上碰到的各种问题,特别是着陆时的惊险7分钟,要从2、1万公里/小时的高速减至2公里/小时以下的着陆速度

西门子的软件平台成功模拟了探测器进入火星大气层时可能会遇到的多种物理影响,进行8000次模拟着陆,确保着陆时不会碰撞损伤“好奇号”携带的精密仪器。

人类对其他星球的探索2

初识宇宙 --- 观测宇宙

第谷·布拉赫(1546~1601年)第谷是最后一位也是最伟大的一位用肉眼观测的天文学家,同时他也是一位占星师。 他的观测对人类推翻地心说起到了不可磨灭的作用。 第谷编制的一部恒星表相当准确,至今仍然有使用价值。 可以说,作为丹麦天文学家的第谷,是近代天文学的奠基人。

伽利略·伽利雷(1564~1642)伽利略对近代科学做了太多的贡献,这里只讨论他对天文学的贡献。 1609年他创造了天文望远镜用来观测天体,发现了月球表面凹凸不平,又发现了木星的四颗卫星,土星光环、太阳黑子、太阳自转、以及银河的组成。

约翰尼斯·开普勒(1571~1630)开普勒发现了行星运动三大定律,即:轨道定律:所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行、面积定律:在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等、周期定律:行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。

其实,最早的天文学家都是一些占星师,他们为了谋生而夜观星象。

认知宇宙 --- 结合现实观测形成理论

艾萨克·牛顿(1643~1727)1672年制造了反射望远镜。 他用质点间的万有引力证明,密度呈球对称的球体对外的引力都可以用同质量的质点放在中心的位置来代替。 他还用万有引力原理说明潮汐的各种现象,指出潮汐的大小不但同月球的位相有关,而且同太阳的方位有关。 牛顿预言地球不是正球体。

牛顿提出的万有引力定律解决了当时的一个世纪性难题,“为什么行星运动会遵循开普勒定律?”当时许多天文学家试图从各个行星的运行轨迹中找到太阳系总体行星的运行规律,可是却始终找不到。

直到牛顿提出万有引力。 万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。 天文学家根据这一定律终于初步掌握了天体的运动。 这一切还都需要感谢另外一位天文学家。

埃德蒙多·哈雷(1656~1742)虽然他本身也是一位很著名的人物,我们唯一能用肉眼观测的彗星 --- 哈雷彗星 就是以他的名字命名的。 但是他对这个世界的最大的贡献就是将牛顿定律应用到天文学中,牛顿定律能够被这个世界所熟知都是因为哈雷。

牛顿这个人性格孤僻,不善交际,而且极度敏感,一般人不喜欢与他交朋友,但是哈雷情商特别高,摸清了牛顿的脾气,与牛顿成为了好友,哈雷初次拜访牛顿的时候牛顿已经完成了牛顿定律的研究,只是他自己没有在意,也没有对外公布,当哈雷问起他关于天体运动关系时,他随口即答,随后由于哈雷的原因,牛顿将自己的理论整理了出来,并公布于世。

在牛顿之后的200年里人们不断的对宇宙进行探索,得到了大量的宇宙观测数据。 但是又出现了许多牛顿物理解决不了的问题。

接近神的人 --- 爱因斯坦(广义相对论)

广义相对论将引力场解释为时空的弯曲,他的存在解决了许多无法解释的天文现象 如:水星近日点进动、光线在引力场中的弯曲、光谱的引力红移、引力透镜等,这些都是因为光线在经过大质量天体附近时由于引力场的存在导致空间弯曲。

不过广义相对论在创立之后的半个世纪都被当做牛顿物理体系的一个修正工具。 直到上个世纪60年代发现了强引力天体、宇宙微波背景辐射、黑洞等天文学现象广义相对论才被真正的重视起来。

广义相对论所得出的都是一些预言,都是后来被一点点证实,2016年2月11日,美国科研人员宣布人类首次观测到引力波,至此广相对论才被完整证实。 此次观测到的是两个黑洞于13亿年前碰撞,两个巨大质量结合所引起的时空扭曲。

广义相对论的两个基本原理:

1、等效原理:惯性力场与引力场的动力学效应是局部不可分辨的。

1、此时箱子在一个星球上,你所感受到的是由万有引力提供的重力。

2、此时箱子正在以一定的加速度向上运动,你所感受到的是惯性力。

2、广义相对性原理:所有的物理学定律在任何参考系中都取相同的形式。

理解:我们平时所说的参考系无非就是平面直角坐标系与三维坐标系又叫做笛卡尔坐标系。 这些坐标系的一个共同特点就是他的每一个维度都是直线,这是欧几里得空间的特性。 还有非欧几里得空间,非欧空间是弯曲的,就像我们现在生活的地球,你觉得地面是平的,但是他有一定的曲率。

爱因斯坦还提出了光速不变原理即:无论在何种惯性系(惯性参照系)中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变。 这也为我们探测宇宙提供了有力帮助。

现代宇宙探测 --- 看不见的宇宙

宇宙大爆炸论:宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。

宇宙大爆炸论认为,宇宙在达到一个临界密度之后就会开始收缩,最终整个宇宙会是大爆炸的逆过程---大坍缩。 爱因斯坦通过现有数据计算出来宇宙的临界密度,但是现实世界中根据我们所能探测到的所有物质计算出来的临界密度却远小于临界密度。

按照大爆炸理论,当宇宙密度大于临界密度的时候宇宙处于膨胀阶段,当密度小于临界密度的时候宇宙开始收缩。 但是现在的情况却是宇宙密度远小于临界密度,但是宇宙却在加速膨胀。 这就说明宇宙中有我们探测不到的东西。

暗物质、暗能量

暗物质最早在1932年被提出,他是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质,它可能是宇宙物质的主要组成部分,但又不属于构成可见天体的任何一种已知的物质。

虽然暗物质我们不能直接观测,但是可以通过各种天文观测知道它的存在。 最好的方法就是引力透镜,当光线通过大质量天体的时候会发生弯曲。 现在已经确定了暗物质的存在。

至于暗能量,你可以将它理解为反引力,宇宙膨胀的主要推动者。 新的一项研究发现,一部分暗物质正在消失,而导致他们消失的原因则是暗能量。 暗能量很有可能在消耗着暗物质,如果这一推论正确那这种现象将对宇宙的未来产生重大的影响。

现代科学认为我们所能观测到的质量只能占整个宇宙的4%,剩余26%为暗物质,70%为暗能量。

人类的极限--- 可观测宇宙

先来说明一个长度单位 --- 光年 即 :光在一年的时间内走过的距离。 假设我们探测到一个距离我们3万光年的恒星,那么我们所看到的.光是这个星球3万年前发出的,这个光行走了3万年的时间才到达地球。

人类对其他星球的探索3

人类用仪器探索其他星球,倘若真的存在外星人,是不是一旦地球的位置被暴露就有可能惹祸上身?比如仅剩的资源被掠夺、生命被屠杀,乃至外星人开始统治地球?首先,宇宙中的星系数以亿计,人类目前却只发现到了几千个系外行星,虽然我们暂时可以确定这些星球上没有生命存在的迹象。

但是,这并不表示这些行星所在星系的其他星球不存在地外生命,更不代表其他我们连行星位置都无法确定的星系不具备生命存在的条件。

简单点说,就宇宙的组成的庞大程度,再加上生命诞生的可能性来说,地球大概率不会是唯一存在生命的星球。 所以,科学家们探索系外星系并不只是为了满足好奇心,更希望找到其他同样适合地球生命繁衍生息的星球。

正如大家现在所了解的这样,人类社会文明的发展算得上是突飞猛进,从生存最艰难的原始社会,到终于可以通过劳作吃饱的原始农牧业阶段,再到现在的载人登月、乃至系外行星探索阶段。 我们可以暂不谈过去几百万年的漫长进化过程,仅仅是已大家亲身经历的时间,比如以十年为期,大家周围所发生的变化便可用翻天覆地来形容。

但是,地球也跟我们这些普通生命一样,它也有自己既定的生命长度和演化阶段。 现在的地球已经远不如几百年前对生命更友好,这其实就跟人类的生产活动有很大关联。 虽然地球的演化有自己的步伐,但它也会因为外来因素而发生改变,比如我们排放的大量温室气体,越来越多的野生动物灭绝,又或是可能会遭受的小行星撞击。

目前,在地球上生活的我们,不仅感受到了众多资源的匮乏,就连的气候问题也变得日益严重。 从北极冻土融化可能释放大量古老病毒复活,到南极冰层被血红色的雪覆盖、乃至部分区域无冰。

世界上的许多地方,都在一年一年的打破最高温度纪录,不要觉得现代社会有了空调就能解决这样的气候问题,因为,还有很多大家必要的东西需要经受地球气候的考验。

而且,从行星和恒星的演化关系来说,我们都知道太阳所带来的能量对地球生命而言至关重要,但是当太阳演化到红巨星阶段的时候,我们的地球便很有可能会被它吞噬。

即便行星和恒星之间的位置也会因为时间的推移而发生变化,地球有可能会因为距离比现在更远而不被直接吞没,但至少可以肯定地是:那时候的地球已经不再位于太阳的可居住范围之内,任何生命都没有再在这颗星球上生存下去的可能。

简而言之,人类想要更长时间的在这个世界上生存下去,那么,就需要在地球上的资源被消耗完之前,在地球的气候变得彻底不适合人类生活之前,尽早地寻找到下一颗适合地球生命居住的星球

这也是人类寻找宇宙中其他可能有生命存在的星球的根本原因。 所以,尽管有可能存在地外生命、乃至地外文明,我们依然需要制造出更先进的探测设备,从而将宇宙中科观测的范围进一步扩大。

并且,即便有一天,生活在宇宙中的另一个世界的生命发现了我们的存在,也不见得就拥有来到我们这个世界的科学技术。 而且,获取另一个星球上存在的生命,跟我们人类是完全不一样的存在体,大家所需要的东西或许都存在很大的不同。 而且,人类虽然只在地球上进化了数百万年的时间,但放眼地球过去的四十多亿年历程,我们依然是这颗星球上唯一发展出现代文明的生命。

1994年那一天若不是木星挡在前面,人类的下场会和恐龙一样吗?

1994年那一天若不是木星挡在前面,人类的下场会和恐龙一样吗?

1994年,曾经有一颗彗星撞击到了木星,在撞击之前分裂成二十多个碎块,在木星的表面形成了斑斓的撞击场面。 这颗彗星,首先于1993年3月份的时候,被美国天文学家苏梅克夫妇、另外一位天文学家尤金以及一位天文爱好者列维共同发现,因此这颗彗星被命名为“苏梅克-列维九号”。

当观测到这颗彗星之后,随着彗星距离太阳系内的木星越来越近,在木星强大的引力作用下,该彗星发生了分解,形成了21个小碎块,根据相关模型计算,这些碎块将会在1994年的7月份撞击木星,这则消息立即在全世界的天文学界引起了轰动,毕竟在当时太空观测技术正处于蓬勃发展的起步和飞跃期,在太阳系内出现的这种天体撞击事件,之前还没有正式观测到过,此次捕捉到的画面将是 历史 上首次。

在此之前,著名的哈勃太空望远镜已经成功发射并运行,因此为能够精确、清晰地观测这次 历史 性的撞击,提供了重要保障。 在彗星撞击木星之后,哈勃望远镜定期向外界公布观测结果,从观测到的画面来看,此次撞击发生在木星的南半球,这20多块彗星碎片排着队依次进入木星的大气层,随后产生强烈的、耀眼的光芒,撞击使得彗核分崩离析,撞击后的物质又迅速在木星大气层中向周围扩散,然后逐渐被木星浓密的大气层所“湮没”,只留下黑色的撞击痕迹,隔一段时间以后这些黑色的痕迹也慢慢恢复本来的面貌。 这种撞击的面画,也被当时围绕木星运行的伽利略号探测器所捕捉到。

木星作为太阳系内质量最大的行星,在其强大的引力作用下,来自太阳系边缘以及以外的众多小行星、彗星在进入太阳系之后,或者被其引力捕获而坠入其大气层内,或者改变其向太阳内部继续“进军”的线路,从而使位于太阳系内侧的行星(包括地球),受到这些外来天体干扰和撞击的几率大大减少。 从某种意义上来说,木星是地球的守护神一点也不为过,如果没有木星的保护,那么地球的运行将无时无刻不会受到外来天体撞击的严重影响,地球运行轨道的稳定性、地球生命的诞生和发展,将会受到严重的威胁,可以说,如果没有木星,就没有地球上目前丰富多彩的生命世界,更不用说人类的诞生和演化了。

拿这次苏梅克-列维九号彗星来说,据科学家们推算,其分裂之后的最大一块碎片,撞击到木星之后所释放的能量,相当于6万亿吨TNT炸药的当量,而21个碎块撞击所释放的能量估计少说也将有10多万亿吨TNT当量,这个数值相当于目前地球上所有核武器总量的1000多倍。 这次连续性的撞击,即使是木星,其表面当时也被撞击形成了比地球直径还要大很多的巨大疤痕,可见其所释放的能量之剧烈。

大家可以对比一下发生在6500万年前,致命恐龙灭绝的那次小行星撞击事件,据科学家们推测,此次撞击所释放的能量相当于20万亿吨TNT的总当量,与此次彗星撞击木星释放的能量相差不大。 不过,从该彗星分解前的直径来看,才不到2公里,这与6500万前那颗撞击地球直径10公里的小行星相比,差距很大,因此其实际破坏力要弱得多。 在地球的 历史 上,受到直径公里级别的小行星撞击并不罕见,虽然对地球造成了一定影响,比如地震、火山、海啸的发生,由火山喷发造成的区域性遮挡天空等问题,但基本不会造成生物大灭绝的严重后果。 我们可以设想一下,这么大的一颗彗星,即使没有木星的阻挡而撞向了地球,我们人类也不会像恐龙那样灭绝,不过肯定会对人类及人类文明造成巨大的灾难。

这次撞击事件之后,有科学家通过分析,认为即使没有木星引力的束缚,该颗彗星的行进路线也不会撞击地球,只会沿着其既有的椭圆形轨道围绕太阳运行,其中距离地球最近也会在0.5个天文单位以上,连列入对地球具有潜在威胁天体的资格都不够。

1994年7月16日对于彗星苏梅克列维9号彗星来说是极为不平凡的一天。 因为就在这一天,它的环绕太阳的旅行永远的停止了。 就在撞击前的14个月,它刚刚被地球上的人类观测到。

图示:彗星

苏梅克列维9号彗星在向着太阳前进的路上遇上了木星。 它被木星的强大引力所俘获撕裂成了21个碎块。 这些彗星碎块以每小时21万公里的速度一字排开的撞向了木星。 在此之前苏梅克列维9号彗星可能已经在太阳系中旅行了几十亿年。 然而在这一天木星成了它永远的归宿。

远在6.3亿公里的人类在苏梅克列维9号彗星撞向木星的这段时间里异常的兴奋。 因为这是我们有史以来第一次观测到彗星撞击木星的天文奇观。 报纸、电视媒体争先报道此事。

图示:苏梅克列维9号彗星撞击木星

人类在亲眼目睹了彗星撞击木星的天文奇观后又不免心有余悸。 如果苏梅克列维9号彗星撞击的不是木星而是地球会怎样?那时候就不是什么天文奇观了,那可就是毁灭性的灾难了。 人类时代很可能会因此画上句号。 同时这次慧木大相撞又让我们见识到了木星的厉害。 它在太阳系中扮演了清道夫的角色。 一些试图闯进内太阳系的小天体都被它清理了。 因此我们感激的称 木星为“地球生命的保护神” 。

有时候我们会在电影中看到这样的情节。 一个坏蛋偷偷的向主角开枪,这时候总有一个人挺身而出,用身体为主角挡住射过来的子弹。 有人认为,1994年那一天木星就扮演了这种角色。 它挡在了地球的前面避免了彗星撞向地球。 不然人类的下场会和恐龙一样。

苏梅克列维9号彗星如果没有和木星相撞就一定会撞向地球吗? 这可不一定。

图示:彗星撞击木星

太阳系是非常空旷的 。 太阳系空旷到什么程度呢?举个例子吧,地球和月球之间的平均距离是公里。 地球和月球之间的这段距离可以将太阳系的八大行星并排放入其中。 地球和火星之间的距离为5500万公里到4亿公里;地球和金星之间的距离为4200万公里到2.5亿公里。 因此在火星和金星轨道之间几亿公里的辽阔空间中,大型天体只有地球一个。 而地球的直径仅有公里。 在这辽阔的空间中,地球好比是一个足球场上的一粒细沙。

图示:太阳系

此外,还有一个原因不可忽视。 为什么苏梅克列维号9号彗星会撞上木星?那就是木星太大了。 它的质量是地球的318倍。 它强大的引力可以吸掉很多路过的小行星和彗星。 和木星相比地球质量小很多,它招惹彗星撞击的机会就小了很多。 科学家认为,木星发生彗星撞击的机率要比地球高出2000倍甚至是8000倍。

所以, 苏梅克列维9号彗星要想撞上地球也不是那么容易的事情 。

图示:木星和地球比较

当然了,如果苏梅克列维9号彗星没有撞向木星继续向内太阳系前进的话,它也不太可能和地球相撞。 它不是冲着地球来的。 有科学家研究认为,苏梅克列维9号彗星没有和木星相撞的话,它会继续沿着椭圆形的轨道围绕太阳旋转。 距离地球最近的时候也有大约7500万公里。 这个距离可是是要比金星和火星到地球的距离还要远啊。 因此我们不用担心它会撞上地球。

如果苏梅克列维号9号彗星和地球发生碰撞呢?科学家通过计算表明,这次慧木大相撞释放出的能量相当于地球上核武器储备总和的750倍。 科学家认为导致6500万年前恐龙灭绝的那颗小行星的直径大约10公里。 而苏梅克列维9号彗星的直径大约是1.8公里,要小很多。

因此它要是撞向了地球,后果应该不会像6500万年前恐龙遭遇的严重。 但是它也会给我们带来严重的灾难。 人类的下场不会和恐龙一样的。

图示:小行星撞击地球

1994年“苏梅克—列维9号”彗星分裂成二十多块撞向木星,最大的撞击痕迹甚至超过三万公里,比地球还大,数月后撞痕才消失。 不过即便没有木星它大概率也不会撞地球。

早期的太阳系演化过程中其实就是一团混乱,无数的小型天体不断碰撞造就了大约100颗原始的行星和太阳,原始的行星再次碰撞融合形成了如今八大行星、若干矮行星,剩下的很多碎片最终稳定在木星和火星之间的小行星带上以及远离太阳系中心的奥尔特星云中的彗星团,相互之间会有偶然的碰撞融合,只不过现在的小行星带中所有的小行星加起来也不足以形成一颗行星,而且由于木星等天体潮汐力的影响,太阳系中已经很难再形成大型天体了。 已经形成的行星之间也存在着引力的相互影响,很遥远的未来行星之间也可能相互碰撞,再次使太阳系变得混乱。

小行星间偶然的碰撞也可以导致轨道的变化,再在大型天体的引力影响下,小行星就可能被不断地撕扯先是短暂绕行星运转,然后一头扎进行星。 所以会有小型天体撞击行星的事件发生,木星因为体积质量巨大,对小型天体的影响也更加强烈,吸引着很多小型天体撞击木星,因此木星被誉为太阳系吸尘器,来自外侧彗星带和内侧小行星带的小型天体较为频繁地撞击木星,可以说木星曾给地球挡了不少撞击,谁让它个子大。 而地月系统并不是没有遭受小行星撞击,可以看看月球,很多小行星撞击的痕迹,地球上也有很多撞击痕,只不过因为质量和引力的关系,小型天体撞击木星的几率可能更高些。

“苏梅克—列维9号”彗星是一颗较为特殊的彗星,可以说它曾成为木星的卫星,直径1.8公里左右。 原本“苏梅克—列维9号”彗星是一颗周期性彗星,以一条偏心率高的椭圆轨道绕太阳运行,近远日点分别位于小行星带内部及木星轨道附近,和地球轨道并没有交叉,在漫长的天体运动中被木星的引力俘获绕木星运行,经估算它可能在1970年之前就被木星的引力俘获进而绕木星运转,公转周期2年左右,远木点大约0.33个天文单位,这个距离远小于木星和地球之间的距离。 在1992年的时候它就因为过于接近木星,被木星的潮汐力撕扯成21个碎片,2年后一头扎进木星,在木星表面留下了一连串的撞痕。

经估算最大的碎片G撞击释放的能量大约6万亿吨TNT,是当时人类核武总量的750倍,撞击痕迹直径大约3万公里,比整个地球还大。 这次事件是人类首次能直接观测到的天体撞击事件,不过由于木星是一颗气态巨行星,本身的气体流动激烈,撞击痕迹在数月后就逐渐消失。 但是这次彗星撞击时间看起来很强烈,但实际上还要远低于6500万年前那次小行星撞击,那颗小行星的直径大约10公里,撞击在墨西哥,留下了最宽处180公里的撞击坑,撞击的冲击波传遍全球,引发了巨大的海啸,半个北美被蒸发的海水覆盖,但是直接在撞击中灭绝的生物可能并不是很多,更多是因为后续的核子冬天导致环境恶变而灭绝。

以“苏梅克—列维9号”彗星的直径,它并不具备对全人类造成危害的能力,直径接近2公里的天体撞击,在地球上也不少,但是都没有引发像6500万年前那次的生物大灭绝,它的质量还是小了些,因为地球的质量毕竟小,它若是撞击地球速度不会像撞击木星那么大,即便撞击地球留下的撞痕估计也就是十来公里,谁被撞谁倒霉,但是不会引起全球性的事件,而且它本身也不会撞击地球。

10年,60亿公里,7万张照片,人类在这颗彗星上发现了什么?

50亿年前,太阳系刚刚形成,靠近太阳的几颗行星形成了岩石星球和巨大的气体星球,剩下的无数小行星都像孤魂野鬼一样,只能围着太阳系外围不停转下去。

这些小行星在被太阳的引力甩了出去,变成了无数个由冰冻气体和尘埃组成的碎片,一部分停在了太阳风的边缘- 柯伊伯带 ,这里拥有上万颗彗星,另一部分则被抛射到了太阳系引力的边缘- 奥尔特云 ,在这里,拥有数十万亿颗彗星。

这些彗星保存着太阳系最原始的物质信息,但是这些彗星离地球太远,很难近距离观察到,但由于一些彗星会在太阳引力的作用下,意外地进入到内太阳系,而被人类观察到,尤其是存在于柯伊伯带的短周期彗星。

这些彗星在经过地球时,甚至能用肉眼观察到,而这里面最著名的就是 哈雷彗星 。

哈雷彗星是一颗绕太阳运行周期 76.1年 的的短周期彗星,是第一颗被人类记录运行周期的彗星,由英国物理学家爱德蒙·哈雷(Edmond Halley)首先测定其轨道并成功预言回归时间而得名。也是人的一生中唯一可以最多两次用肉眼看到的彗星( 你的寿命要大于76岁 )

在哈雷彗星最近的一次也就是1986年回归太阳系的时候,人类接连发射了 4个探测器 去跟踪哈雷彗星,首次近距离拍摄到了哈雷彗星彗核的照片,这时候人们才看清楚,哈雷彗星的彗核是一个大小 16X8公里 的石头,表皮裂纹累累,皱皱疤疤,又脏又黑,质量约为3000亿吨。

而彗星主要是由水冰和干冰组成的,在靠近太阳时,在太阳风和太阳辐射的压力下,会让内部的水冰融化成气体,喷射出来,这就是为什么我们看到的彗星,都有一个长长的尾巴。

而哈雷彗星每次接近太阳时,会挥发掉 1.5亿吨 物质,这样算下来大概 100万年 以后,哈雷彗星就不复存在了。

那么为什么说彗星可能携带有地球生命的种子呢?

这是因为,首先像哈雷彗星这种彗星,其实表面的反射率只有4%,比煤炭的反射率还低,这其中科学家估计是含有大量的含碳有机分子,可以简单地理解为(碳=黑),而地球生命都是碳基生命,碳元素是组成地球生命不可或缺的要素,再加上彗星上有水,有氧气,几乎构成了生命最重要的一切。

但是彗星上是否含有碳有机分子,这些分子是否和地球上的一致呢?这些就只有真的 “捕捉” 到一颗彗星才能搞清楚了。

而最可行的方法,就是发射一颗探测器,携带分析有机分子仪器的仪器,降落在一颗彗星上,才能一探究竟,但这个任务看似简单,实际却风险极高。

1999年,美国NASA发射了“星尘”号探测器,它在2004年和一个叫做“怀尔德2号”的彗星相遇,星尘号探测器在接近彗星尾部的时候,会伸出一个用气凝胶构成的巨型手套,从彗尾收集彗星喷发的物质,再将它装在返回舱里,带回地面。

这是人类第一次从地月系统以外收集天体标本,但可惜的是,这次并没有回收到想象中的有机碳分子,因为很可能这些分子在彗星坚硬的彗壳里。

于是,另一项更加激动人心的登陆彗星的计划展开了,1993年,欧洲航空航天局(ESA)公布了一项大胆的计划,叫做罗塞塔计划 ,该计划将发射一个探测器,进入彗星的轨道,环绕着彗星进行伴飞。

在保持了彗星同样速度的时候,罗塞塔号会释放一个 登陆器 ,登陆彗星表面,之后通过登陆器上的有机分子分析仪器对彗核的物质进行就地分析,如果登陆成功,那么对于解开地球生命的起源将有巨大的帮助,这是一个非常伟大的任务。

而这次的任务之所叫罗塞塔号,是得名于 罗塞塔石碑 (Rosetta Stone),1799年在埃及一个叫做罗塞塔的港口城市发现了一块花岗岩石碑,制作于公元前196年,上面用三种文字分别是古希腊文字,古埃及文字和当时的通俗文字,而这里面的古埃及文字早已失传千年。

通过这块石碑上的其它文字,解读除了失传的古埃及文字,这块石碑对古埃及文字的研究做出了里程碑式的贡献。 所以欧空局也希望探测器能像罗塞塔石碑对于古埃及文字那样,解开太阳系甚至是地球生命之谜,所以取名为罗塞塔号。

而探测器中携带的登陆器,取名为 菲莱 (Philai),菲莱是尼罗河中的一个小岛,小岛上有一座菲莱庙宇(Philae temple),里面有一座菲莱方尖碑,上面有用古埃及文字和古希腊文字雕刻的两段铭文,文字学家通过研究,菲莱方尖碑上的古希腊文字,为确定古埃及辅音字母,带来了极大的启发。

因此这个探测器被命名为罗塞塔号,登陆器被命名为菲莱号,是非常有寓意的。

罗塞塔号的主要任务就是 探索 50亿年前太阳系的起源之谜,以及彗星是否为地球提供生命诞生时必需的有机物质和水分。

菲莱登陆器上有一个采样系统,能在彗星表面钻一个 20厘米深 的洞,收集样本,并就地对样本进行进行检测,之后检测结果将发送给罗塞塔号,再由罗塞塔号传回地球供人们分析。

罗塞塔号的目标是一颗叫做 46P 的彗星,这是一颗短周期的木星族彗星,这颗彗星和太阳系的其它彗星一样,上面保留了太阳系形成初期的物质。

而这颗彗星的大小只有1.2公里宽,所以要在这么小的彗星上着陆,是非常非常困难的。

按照计划,罗塞塔号将于2003年1月发射,在2011年时和彗星汇合,但是在2002年,原本用来发射罗塞塔号的欧航局的 阿丽亚娜5型 运载火箭(Ariane 5),在一次常规发射卫星的任务中,由于助推器失灵,发射3分钟后自行爆炸,两颗价值6.3亿欧元的卫星,也随之报废。

事故发生后,阿丽亚娜航天公司进入了调查取证阶段,停止了一切发射活动,原本计划于1年以后发射的罗塞塔号,因此错过了发射窗口期。

于是欧空局把目标转向了另一颗叫做 67P 的彗星,该彗星是1969年两名苏联天文学家发现的,这颗彗星和46P一样同属于木星族彗星,但是更大,更重一些。

这颗67P彗星的运行速度相当高,达到了13万公里/小时,是音速的108倍,如果依靠罗塞塔号上的推进器,是根本无法追上如此高速的彗星的,所以只能借助行星的 重力场 进行加速或者减速,也叫做 引力弹弓效应 (Gravity Assist)。

利用地球,火星和木星,这些行星的引力,让罗塞塔号一级级加速和减速,靠近67P彗星。

罗塞塔号在2005年的时候,利用地球重力场加速,由于推迟了一年发射,罗塞塔号在2007年飞到火星,利用火星的重力场进行减速,但这次减速过程非常危险,距离火星表面仅250公里,稍有不慎就会“机毁机亡”。

而且在飞跃过程中,探测器完全处于火星的阴影一面,太阳能帆板无法使用,这样罗塞塔号就必须待机,以便在飞跃后重新启动,由于探测器本身电池容量有限,所以一旦飞跃时间过长,电池电量完全耗尽将无法开机。

好在,罗塞塔号不负众望,成功飞越火星,还顺便传回了火星大气层的照片。

2007年,罗塞塔号飞回地球,准备利用地球引力弹弓进行第二次加速,在穿越火星和木星之间的小行星带的时候,遇到了一颗编号2867,直径5公里的小行星,拍下了照片,这是一颗 钻石形状 的小行星。

2009年,罗塞塔号最后一次绕回地球,这次将获得最大的动力接近67P彗星,引力弹弓就是让探测器利用各大行星之间的引力,一次次加速,达到最大值。

2010年,罗塞塔号飞跃了一颗名叫21 Lutetia的小行星,这是一颗直径 100公里 的巨大小行星,这也是人类有史以来最近一次观测到的小行星,如果这颗小行星撞向地球,地球将会彻底变成不毛之地,要知道,让恐龙灭绝的那颗小行星直径只有 10公里 。

2014年,花费了整整十年的时间,罗塞塔号终于来到了67P彗星的身边,这个时候,人们才真正看清这颗彗星的样子。

这是一颗 双星结构 的彗星,即是早期由两颗彗星撞击融合而成,大小是4公里x3公里x1.3公里,表面结构非常复杂,到处都是悬崖和峭壁,这和之前拍摄的小行星光滑的表面相比,登陆彗星比登陆小行星更加困难。

而且彗星并不是如人们所想的,是一个松软蓬松的雪球,而是非常坚硬的,同时彗星在接近太阳的时候,会进行不断地喷发,这又加大了登陆难度。

他们计划让罗塞塔号找到一个相对平坦的位置,然后降下菲莱号,所以罗塞塔号就开始了对彗星的地形进行全面扫描,建立了完整的3D结构。

终于,罗塞塔号找到一处合适的降落地点,于是在2014年11月12日,罗塞塔号释放了菲莱号进行登陆,它将在彗星面对太阳的这个位置降落。

登陆地点相对平坦,还有大量的光照,可以保证菲莱号之后的电力供应,菲莱号底部有两个鱼叉一样的装置,会在降落时插入彗核表面进行固定。

因为彗星表面的逃逸速度只有1m/s,这意味着如果是人登陆彗星,稍微跳起来就有可能飞向太空,再也无法回来,因为这颗彗星的引力实在是太微弱了,所以没人能保证登陆器不被反弹回来,而登陆只能一次成功,没有第二次机会。

在长达7个小时的登陆过程中,罗塞塔号要一直和彗星伴飞,菲莱号在登陆过程中也无法人工干预,完全要依靠程序的设定。

最终,经过7个小时的等待,罗塞塔号终于发回了好消息,菲莱号成功登陆彗星,但随之而来的坏消息是,菲莱号的鱼叉并没有启动,这就意味着菲莱号,没有降落在预定地点。

而菲莱号传回的第一张照片,就是一张剧烈翻滚的照片。

后来人类才知道,菲莱号降落到彗星表面后,由于彗星的表面和之前设想的不一样,登陆器立即反弹,然后一直滚啊滚,在此期间菲莱号的鱼叉一直尝试固定在彗星表面,但都没有成功。

根据后来发回的数据显示,菲莱号曾经一度腾空,飘荡在太空中,好在弹跳速度仅为38cm/s,在长达2个小时的运动中,最后菲莱号滚到了一个石头狭缝里,才停止了下来。

而这里距登陆地点很远,也无法接受到太阳光,由于菲莱号的电量有限,所以2天以后,菲莱号电池耗尽,进行了关机保护。

此时人们认为还有希望,罗塞塔号一直跟随彗星伴飞,等待菲莱号的苏醒。

2015年6月,由于彗星更接近了太阳,菲莱号登陆的狭缝处也迎来了阳光,因此,菲莱号的太阳能接收器也获得到了动力,重新开机,发回了信号。

但是预计菲莱号只有不到60个小时的工作时间,所有的工作都要争分夺秒,罗塞塔号后来拍摄的照片中显示,菲莱号以一个非常尴尬的横躺式登陆,这样它的鱼叉发射器是处于悬空状态而无法工作。

但惊喜的是,菲莱号的采样仪仍然可以钻孔工作,这真的是一个天大的好消息,人们得知后都欢呼了起来。

菲莱号终于用了2天的时间,将分析成分传回了地球,通过分析,研究团队发现67P彗星上 16种 不同的 有机化合物 ,这终于证明了之前科学家的猜想,虽然有机化合物并不意味着一定是生命,但确是构成生命的重要物质。

同时菲莱号还发现彗星上会下一种夹杂着灰尘的“ 雪 ”,其实就是一种尘埃雾霾,这说明彗星还有微弱的大气,有一定的大气环境。

同时,罗塞塔号在彗星67P周围的尘埃中,发现了 磷 和 甘氨酸 等有机化合物,而 甘氨酸 (glycine)是构成DNA和细胞膜的关键化学元素,同时首次在67P彗星上发现的磷,是地球上所有生物体内都有的一种关键元素,存在于在DNA和RNA的结构框架上。

这一发现表明,彗星很有可能将这些构成生命的原材料带进地球,从而帮助地球产生了生命。

地球上的水从何而来,有一种说法就是在早期地球刚形成时,被数以亿计携带水源的彗星轰击,最后形成了海洋,如果彗星的水成分和地球水成分一致,那么说明我们现在喝的水,洗澡用的水,全部都来自于彗星。

菲莱号通过对彗星灰尘微粒的分析,发现里面包含有碳,钠,镁,铝,硅,钙,铁,同时含有大量的氢和氧,由于彗星一直都是远离太阳,所以上面的物质就是太阳系形成初期的分子云成分,代表了最早期太阳系的物质构成。

经过菲莱号对彗星上水蒸气的检测,发现彗星上水的 氘含量 和地球上的有很大不同,氘就是氢的同位素,目前为止人类研究了哈雷彗星和67P彗星的水蒸气,发现它们的氘含量和地球上的水 都不同 ,这也许说明了地球上的水,有可能并不是来自于彗星。

菲莱号在电池耗尽前完成了这些工作,随着彗星不断远离太阳,一直在彗星周围伴飞的,罗塞塔号也将能量耗尽,欧空局决定作出一项举措,就是让罗塞塔号坠毁,在离菲莱号不远的地方,让两个探测器永远在一起,一家人永远都要整整齐齐。

在罗塞塔号最后的坠落过程中,拍摄了很多清晰的彗核表面照片,直到它最终坠落在彗星表面,传回了最后一张照片后,罗塞塔号失去联系,永远停留在了彗星表面。

到此为止,罗塞塔号任务就算完美完成了,它们将随着67P彗星永远地运行下去,它们的任务无疑是伟大的,为人类生命起源带来了更多的证据,我们可以想象,在地球诞生初期,无数颗携带生命物质的彗星飞向地球,最终一颗彗星携带的生命物质,经过极其复杂的过程孕育出了地球生命。

地球就像是人类的卵细胞,在几十亿颗精子(彗星)的冲击下,最终有一颗结合出生命,这种看似巧合,更像是一种必然,从人类到宇宙,不断循环着这一过程。

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