“罗塞塔”探测器在彗星上干了啥？
在欧洲航天局的罗塞塔探测器成功进入朱柳莫夫-格拉西曼科彗星的轨道后，载有菲莱号的着陆器将于今年11月中旬登上这颗彗星。这个烧了10亿欧元的大玩具最近在做什么？在圈子里玩？睡觉？不。现在，我们不妨暂时把目光从我们面前的日常必需品上移开，看看440715000公里外的人类星际信使有什么新发现。
首先，我想给你们看这张“靠窗座位”的照片，它是9月10日由罗塞塔探测器“菲莱”号着陆器的唯一乘客拍摄的，离彗星只有50公里。这张照片没有多少科学价值。它的主要目的是宣布“老子来了”。然而，对于一个已经在太阳系中运行了10年并运行了60亿公里的探测器来说，拍摄这样的照片并不容易。十年前你在做什么？
2014年9月10日，由“菲莱”号着陆器拍摄的[“罗塞塔”号太阳能电池板和遥远的楚格彗星。资料来源:欧空局/罗塞塔/菲莱/CIVA]
我们都知道彗星是太阳系中非常独特的天体。它们携带大量挥发性物质(如我们所知的水冰)，当接近太阳时会“醒来”，从彗星表面挥发到太空，并在远处形成美丽的“尾巴”。同时进入太空的还有彗星表面的小颗粒，它们变成了“流星体”。是的，你看到的许多流星都是这样来到地球的。因为彗星本身非常小，不会有改变这些粒子组成的地质效应，所以它们忠实地携带着太阳系早期形成的有价值的信息，或许还有生命起源的线索。因此，彗星和其他小天体一直是科学家们非常感兴趣的对象。
在这张由罗塞塔于9月2日拍摄的照片中，人们可以清楚地看到一架大型喷气式飞机。如何判断喷流中物质的成分？说起来很有趣。如果你还没有把你所有的化学知识还给老师，你应该还记得元素周期表。简而言之，元素周期表中不同的元素(以及由不同元素组成的分子)对应不同颜色的光，就像不同的牌照对应不同的汽车一样。天文学家只需要观察彗星光的特定颜色(即确定彗星的“光谱”——光的“谱系”)，并在已经确定的“谱系目录”中检查它，就可以知道彗星上有什么物质。
[在9月2日拍摄的楚格彗星的核心图像中，可以看到在它的颈部有一个非常明显的喷流(在图片的左上方)。资料来源:esa/Rosetta/nav cam/emilyakdawalla]
罗塞塔携带三个光谱仪来测量紫外、可见、红外和微波波段的光谱。我们已经知道，一些水分子分解的产物富含氢和氧，这些产物在紫外线波段发出相对较强的光。借助罗塞塔探测器携带的紫外成像光谱仪(ALICE)，科学家可以通过这些“光”的亮度来推断彗星释放水蒸气的速度，而不用拿一个大碗来测量彗星释放了多少水。牛！
本月早些时候，在葡萄牙沿海城市卡斯凯举行的欧洲行星科学大会(EPSC)上，科学家们聚在一起，尽情讨论罗塞塔号获得的最新结果。在会上，负责爱丽丝的科学家艾伦·斯特恩报告了最新的观察结果:在喷流中有大量的氢和氧原子，但在彗星表面几乎没有氢和氧原子的踪迹！这一发现让科学家们有点惊讶，因为根据目前的理论，彗星是由水冰和灰尘组成的“脏雪球”，应该和灰尘一起暴露出来。罗塞塔观测数据表明，水冰主要埋在地下。
(由罗塞塔的二次离子质谱仪捕获的彗星尘埃粒子。资料来源:esa/Rosetta/cossimetam*]
如上所述，彗星释放的粒子非常干燥。尽管我们可以通过大型望远镜和流星监测网络来研究地球上的这些粒子，但欧洲航天局的科学家和工程师们当然不会错过这次访问彗星的机会。Rosetta配备了一个“二次离子质谱仪”(COSIMA)，由24个1平方厘米大小的捕获板组成，当接近彗星时暴露在外，以捕获彗星释放的粒子。在EPSC会议上，科学家宣布捕获委员会做出了卓越的贡献！
在公布的照片中，我们可以看到至少有两个大粒子“击中”，这些粒子大约有头发宽度那么大。COSIMA配备了一台显微镜，它将首先拍摄这些粒子的“照片簿”，然后一台质谱仪将出现在舞台上研究这些粒子的组成和结构。罗塞塔还携带其他粒子分析设备，包括“粒子撞击分析仪”(GIADA)和“尘埃显微镜成像分析仪”(迈达斯)，它们也收集了至少4个彗星粒子。
2014年9月5日，[“罗塞塔”探测器的主成像仪捕捉到了这颗彗星的颈部。资料来源:esa/Rosetta/DLR/MPs for OSI ris team MPs/upd/lam/IAA/SSO/inta/upm/dasp/IDA]
与此同时，科学家和工程师也在为菲莱着陆器寻找合适的着陆点。罗塞塔的主要成像仪，光学、光谱和红外远程成像系统(OSIRIS)，正在持续观察彗星并发回大量令人惊叹的照片。例如，上面这颗彗星颈部的特写，分辨率高达1米，看起来像一座在广阔空间中旋转的雪山。
在我看来，也许最有趣的事情是释放物质的“脖子”，但在那里着陆太难了。在EPSC会议上，欧洲航天局专家宣布了五个候选地点，但承认最大的挑战仍然来自崎岖的地形。“菲莱”着陆器的设计中充分考虑了这一点。根据欧洲航天局工程师的说法，即使降落在陡峭的山坡上，也有可能进行检查工作，但如果正面着陆，那只会带来厄运。
欧洲航天局将于今天(9月15日)宣布最终着陆地点，着陆时间将在11月11日左右临时选定，正好赶上美国天文学会在美国亚利桑那州图森举行的年度行星科学大会(可能是有意为之)。这样的好事怎么会错过呢？当然，我会亲自去图森研究腐败。
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