彗星是什么?彗星可怕吗?彗星会带来灾难吗?本期为你解密彗星的秘密!
导读:哈雷彗星,彗星撞地球
文/飞碟探索/专题报道:天涯孤寂:彗星神秘的一生
彗星经天
彗星,或称扫帚星,是一种天体,由太阳系外围行星形成后所剩余的物质(如冰冻的气体、冰块、尘埃)组成。彗星质量很小,只有地球质量的几千亿分之一,通常沿着扁平的轨道围绕太阳运行,绕行一周所需的时间由几年至几百万年不等。部分科学家认为研究彗星可能揭开生命源起的秘密。
彗星以其拖着的长尾巴而得名,“彗”的本意就是帚。《说文》:“彗,埽竹也。”而西方语言中的“彗星”一词,来自希腊语,意为“长发”。 人类历史上第一个被观测到周期性围绕太阳的彗星是“哈雷彗星”。中国古人把彗星叫做“星孛”,《春秋》记载,鲁文公十四年(公元前613年)“秋七月,有星孛入于北斗”,这是世界上关于哈雷彗星的最早记录。中国《晋书•天文志》载有:“彗星所谓扫星,本类星,末类彗,小者数寸,长或经天。彗星本无光,傅日而为光,故夕见则东指,晨见则西指。在日南北皆随日光而指,顿挫其芒,或长或短。”准确地描述了彗星的形态。
彗星由彗核、彗发和彗尾组成,彗核和彗发构成彗头,彗核顾名思义为彗星的核心,大小通常在数十千米以内。彗发为彗星接近太阳时因受太阳光的照射,被凝结成固体的气体成分被蒸发出来,进而在彗核外围形成反射太阳光的气团,其大小可达10万千米。一些彗星的彗发外面还有一层“彗云”,主要由氢原子组成,又叫做氢云。彗尾为彗发受太阳辐射或太阳风的吹袭,迫使部分彗发物质向背离太阳的方向流动,成为长条形的彗尾,而彗尾又可细分为尘埃彗尾与离子彗尾两部分。尘埃彗尾多是白色而粗的,尾巴沿着彗星轨道而分布,离子彗尾多为蓝色而细的,尾巴直指太阳的反方向,大家可以看1997年4月的海尔•波普彗星的照片便容易明白。彗尾有单条,也有好几条。彗尾长度可高达数百万千米,甚至上亿千米,因此人们可以透过肉眼或望远镜观察到彗星与太阳问的互动。
但是值得注意的是,因为距离太阳远或者彗核不大等等的缘故,并非所有彗星都具有上面所述的这些结构。许多彗星只能通过望远镜观测到,称之为“暗彗星”。当海尔•波普彗星还没接近太阳(1995年8月~1996年末)或远离太阳时(1998年初至今)就是这种看上去像椭圆的星云般的形象。 彗星轨道多数是抛物线,少数是极为狭长的椭圆或双曲线。具有椭圆轨道的彗星,周期性地在太阳附近出现。彗星依照轨道周期的长短区分为短周期彗星与长周期彗星两种,只要周期少于200年者为短周期彗星,反之则为长周期彗星。短周期彗星的轨道大多与黄道面同一平面,而长周期彗星的轨道可以和黄道面成任何夹角,比如百武彗星的夹角约为124°。而抛物线或双曲线轨道的彗星则被称为非周期彗星,它们只接近太阳一次。 彗星的轨道还可能受到行星引力的影响改变原来轨道的形状,尤其是通过行星轨道非常接近行星的时候。如果由于行星的影响而使彗星速度加快,则有可能使彗星脱离太阳系。反之,当速度减慢时,长周期彗星可能会变成短周期彗星。非周期彗星甚至被捕获,成为周期彗星。 也正是由于彗星轨道的奇异特性,使天文学家一直在争论它是否是太阳系的一员。 彗星可根据运行轨道的不同分为三种类型:离心率e<1的椭圆、离心率e=1的抛物线和离心率e>1的双曲线。而在椭圆形轨道上运行的彗星就称为周期彗星,周期彗星又可分为周期小于200年的短周期彗星和周期大于200年的长周期彗星。但彗星的周期会受到大质量星体(主要是木星和土星)的扰动影响而改变,如1994年“苏梅克•列维”9号彗星就是受到木星的扰动,从而使它偏离了原来的轨道并撞上了木星。 在1995年前,彗星是依照每年的发现先后顺序以英文小写排列,如1994年发现第一颗彗星就是1994a,以此类推,经过一段时间观测,确定该彗星的轨道并修正后,就以该彗星过近日点的先后次序,以罗马数字Ⅰ、Ⅱ等排在年之后(这种编号通常是该年结束后2年才能编好),如“苏梅克•列维9”号彗星的编号为1993e和1994X。 除了编号外,彗星通常都是以发现者姓氏来命名,但一颗彗星最多只能冠以三个发现者的名字,“苏梅克•列维9”号彗星的英文名称为Shoemaker-Levy9。 从1995年起,国际天文联合会参考小行星的命名法则,修改了彗星命名法,采用以半个月为单位,按英文字母顺序排列的新彗星编号法。以英文全部字母去掉I和Z不用,将剩下的24个字母依顺序,如1月份上半月为A、1月份下半月为B、依此类推至12月下半月为Y,其后再以1、2、3等数字序号编排同一个半月内所发现的彗星。此外为方便识别彗星的状况,于编号前加上标记: A/可能为小行星; P/确认回归1次以上的短周期彗星,P前面再加上周期彗星总表编号(如哈雷彗星为1P/1982U1或简称1p亦可); C/长周期彗星(200年周期以上,如海尔•波普彗星为C/1995 01); X/尚未算出轨道根数的彗星; D/不再回归或可能已消失了的彗星(如苏梅克•列维9号彗星为D/1993 F2); S/新发现的行星之卫星。 如果彗星破碎,分裂成数个以上的彗核,则在编号后加上-A、-B……以区分每个彗核。回归彗星方面,如彗星再次被观测到回归时,则在P/(或可能是D/)前加上一个由IAU小行星中心给定的序号,以避免该彗星回归时重新标记,如哈雷彗星有以下标记:1P/1682 01=1P/1910 A2=1P/1982 U1=1P/Halley=哈雷彗星。 目前有5颗天体被同时列入小行星和彗星的名单中,分别为: 95P/开朗=2060开朗 107P/威尔逊•哈灵顿=4015威尔逊•哈灵顿 133P/Elst-Pizarro=7968 Elst-Pziarro 174P/Echeclus=60558厄开克洛斯 176P/LINEAIL=118401HNEAR 彗星奇特的形态,加上偶尔才能看到,古代许多地区的人们都把它视为上天的一种征兆。在中国古代,人们把它看做灾祸降临的不祥之兆,称之为“灾星”。欧洲曾经把它看做上帝给予的预示。钱钟书说,“古人每借天变以谏诫帝王”,“以彗星为‘天教’、荧惑为‘天罚’”,“然君主复即以此道还治臣工,有灾异则谴咎公卿”。
飘荡的幽灵
彗星是太阳系较特殊的天体,它们的轨道多数是抛物线,少数是极为狭长的椭圆或双曲线,具有椭圆轨道的彗星,周期性地在太阳附近出现。不过,长周期彗星的轨道可以和黄道面成任何夹角。 彗星要到离太阳相当近时才会被发现,出现肉眼可见的彗星的机会极少,当预测有大而亮的彗星出现时,常激起一般大众的彗星观测热潮。彗星的核心大小约在数10千米以内,与它所吸引的注意力实在不成比率。
像百武彗星这类亮度的彗星,平均每二三十年出现一颗。预测新发现彗星未来的可能亮度极为困难,只能依过去的经验再加上部分臆想,粗估彗星最靠近地球时的可能亮度。海尔·波普彗星1996年4月5日距地球约7亿千米或5AU(天文单位),其亮度约为8.6星等,1997年3月22日最近地球距离时,光度达到了0.4星等。
称彗星为“脏雪球”或“尘球”皆很恰当。彗星的主要结构有彗核、彗发与彗尾。彗尾物质比实验室的真空还要稀薄很多,基本上对地球不会有任何影响,但如有彗星与地球正面对撞,则又另当别论。1908年于西伯利亚中部森林的神秘爆炸事件,有许多天文学家相信,是由一颗50米~100米直径的彗星或彗星碎片在森林上方爆炸所造成的。 除了一些周期性的彗星外,不断有开放式或封闭式轨道的新彗星造访内太阳系。新彗星来自何处?这个问题就要从太阳系的形成谈起了。
太阳系的前身,是气体与尘埃所组成的一团云气,在46亿年前,这团云气或许受到超新星爆炸震波的压缩,开始缓慢旋转并陷缩成盘状,圆盘的中心是年轻的太阳。盘面的云气颗粒相互碰撞,有相当比率的物质凝结成为行星及它们的卫星,另有部分残存的云气物质凝结成彗星。
当太阳系还很年轻时,彗星可能随处可见,这些彗星常与初形成的行星相撞,对年轻行星的成长与演化,有很深远的影响。地球上大量的水,可能是与年轻地球相撞的许多彗星的遗产,而这些水,后来更孕育了地球上各式各样的生命。
太阳系形成后的40多亿年中,靠近太阳系中心区域的彗星,或与太阳、行星和卫星相撞,或受太阳辐射的蒸发,已经消失殆尽,我们现在所见的彗星应来自太阳系的边缘。如假设残存在太阳系外围的彗星物质,历经数十亿年未变,则研究这些彗星,有助于了解太阳系的原始化学组成与状态。 现在广为天文学家所接受的理论认为,太阳系大家族包括九大行星、外围的柯伊伯带和奥尔特云。长周期彗星可能来至奥尔特云,而短周期彗星可能来自柯伊伯带。
奥尔特云理论 1950年,荷兰天文学家奥尔特提出距离太阳30000AU~1AU之间的球壳状地带,有数以万亿计的彗星存在,这些彗星是太阳系形成时的残留物。有些奥尔特彗星偶尔受到“路过”的星体的影响,或彼此间的碰撞,离开了原来的轨道。大多数的离轨彗星,从未进入用大型望远镜可侦测的距离。只有少数彗星,以各式各样的轨道进入内太阳系。不过到目前为止,奥尔特云理论仅是假设,尚无直接的观测证据。
柯伊伯带 奥尔特云理论可以合理地解释长周期彗星的来源,以及这些彗星与黄道面夹角的随意性。但短周彗星的轨道在太阳系行星的轨道面上,奥尔特云理论无法合理解答短周期彗星的起源。 1951年,美国天文学家G.柯伊伯提出在距离太阳30AU~100 AU之间有一个柯伊伯带,带上有许多绕行太阳的冰体,这些冰体的轨道面与行星相似,偶尔有些柯伊伯带物体受到外行星的重力扰动或牵引,而向太阳的方向运行。这些冰体在越过海王星的轨道时,更进一步受海王星重力的影响,从而进人内太阳系成为短周期彗星。 天文学家戴维与珍妮自1988年起,使用能侦测极昏暗物体的高灵敏度电子摄影机寻找柯伊伯带的物体。他们在1992年找到第一个这类物体1992 QB1,1992 QB1距太阳的平均距离为43AU,而公转的周期为291年。柯伊伯带天体又常被称为是海王星外天体,今天,我们已经知道柯伊伯带有大约10万颗直径超过100千米的星体。在现阶段,绝大多数天文学家认为冥王星、冥卫一和海卫一可能都是进入太阳系内部的柯伊伯带天体,2002年发现的瓜奥瓦,其大小约有冥王星的一半。
流星雨与彗星 许多流星雨发生在地球通过彗星轨道时,例如每年8月9日一13日的英仙座流星雨,是因为地球越过了Swift Tutile(一般称为“斯威夫特·塔特尔”)彗星的轨道,而哈雷彗星是猎户座流星雨的来源。 由彗星蒸发出来的彗星物质,颗粒较大者散布在彗星的轨道上,并沿彗星绕太阳的轨道继续运行。当地球越过这些彗星的轨道时,彗星粒子进入地球大气层焚毁,形成流星雨的现象。如果彗星刚回归不久,地球穿过大团的彗星碎片时,就会形成流星暴的现象,著名的例子为2000年、2001年的狮子座流星雨。 下表为主要的流星雨的日期与其成因:
一生的等待:哈雷
说到彗星,就不能不谈谈哈雷彗星。哈雷彗星(正式的名称是1P/Halley)是最著名的短周期彗星,每隔75年或76年就能从地球上看见,哈雷彗星是唯一能用裸眼直接从地球看见的短周期彗星,也是人一生中唯一可能以裸眼看见两次的彗星。其他能以裸眼看见的彗星可能会更壮观和更美丽,但那些都是数千年才会出现一次的彗星。 至少在公元前240,或许在更早的公元前466年,哈雷彗星返回内太阳系就已经被天文学家观测和记录到。在中国、巴比伦和中世纪的欧洲都有这颗彗星出现的清楚记录,但是当时并不知道这是同一颗彗星的再出现。这颗彗星的周期最早是英国人爱德蒙•哈雷测量出来的,因此这颗彗星就以他为名。哈雷彗星上一次回归是在1986年,而下一次回归将在2061年。 在1986年回归时,哈雷彗星成为第一颗被太空船详细观察的彗星,提供了第一手的彗核结构与彗发和彗尾形成机制的资料。现在我们知道哈雷彗星的表面主要是布满尘土的,没有挥发性的物质,并且只有一小部分是冰。 哈雷是第一颗被确认的周期彗星。直到文艺复兴之前,哲学家们一致认定彗星的本质是如亚里士多德所论述的,是地球大气中的一种扰动。这种想法在1577年被第谷推翻,他以视差的测量显示彗星必须在比月球之外更远的地方。许多人依然不认同彗星轨道是绕着太阳,并且假定它们在太阳系内的路径是遵循直线行进的。 在1687年,艾萨克•牛顿发表了他的《自然哲学的数学原理》,他在其中简略介绍了引力和运动的规律。虽然他一直怀疑在1680年和1681年相继出现的两颗彗星是掠过太阳之前和之后的彗星(后来发现他是正确的),但他对彗星的工作还未完成,因此未将彗星放入他的模型中。最后,是牛顿的朋友,编辑和出版者爱德蒙-哈雷使用了牛顿新的规律来计算木星和土星的引力对彗星轨道的影响。他的计算使得他在检视历史记录后,有能力确定在1682年出现的第二颗彗星和1531年(由阿皮昂观测)、1607年(由约翰•开普勒观测)出现的彗星有着几乎相同的轨道要素。哈雷因此推断这三颗彗星事实上是同一颗彗星每隔76年来一次,周期在75年~76年之间修正。在粗略估计行星引力对彗星的扰动之后,他预测这颗彗星在1758年将会再回来。直到1758年12月25日这颗彗星才被德国的一位农夫和业余天文学家约翰•帕利奇观测到,证明了哈雷的预测还是正确的。它受到木星和土星扰动的影响,延迟了618天,直到1759年3月13日才通过近日点。由三位法国数学家组成的小组,认为这个效果使它提前了一个月回归(与4月13日有一个月的误差),但是哈雷于1742年逝世,未能活着看见这颗彗星的回归。彗星回归的确认,首度证实了除了行星之外,还有其他的天体绕着太阳公转,这也是最早对牛顿物理学测试和解释能力的一个清楚的示范。 在1759年,法国天文学家尼可拉•路易•拉卡伊将这颗彗星命名为哈雷彗星,以显示对哈雷的尊敬。 在1世纪的犹太天文学家可能已经认为哈雷彗星是有周期性的。在一篇犹太法典的短文中提到“有一颗星隔70年出现一次,会使船长发生错误”。 最先和最完备的哈雷彗星记录皆出自中国。据考证,自秦始皇七年(公元前240年)至清宣统二年(1910年)共有29次记录,并符合计算结果。 在欧洲,哈雷彗星的记录也十分详尽,最早的记录在公元前11年,但哈雷彗星回归与其他彗星一样,往往被众多迷信的民众联想成稀罕的灾星,跟恐慌与灾祸扯上关系。以下是一些历史记录: 公元前613年,中国《春秋》“秋七月,有星孛入于北斗”。 公元前240年,中国《史记•始皇本纪》“始皇七年,彗星先出东方,见北方;五月见西方,十六日”。 公元前164年后半,巴比伦的黏土板有记录。 公元前12年10月,《新约圣经》有伯利恒之星的说法。 607年3月,日本书纪有记录。 684年10月,日本(天武12年)有记录。 989年9月,日本和中国皆有记录,这一年日本永延三年改元永祚元年。 1145年4月,日本天养二年改元为久安元年。 1301年10月,日本的《蠊仓年代记》、中国的《元史》中皆有记载。 直至1910年哈雷彗星回归时,尽管已是工业化的社会,人们仍对哈雷彗星充满恐惧。当时计算出来的结果显示:过近日点后的哈雷彗星彗尾将扫过地球,有些报纸故意夸大其恐怖性:彗尾中有毒气渗入大气层,并毒死地球上大部分人。实际上彗尾中的气体是陨星自然产生,不会毒死人类。当时有些偏僻村落的人们感到异常恐慌,有报道在中欧和东欧甚至有人因此自杀。 从1910回归开始,哈雷彗星有了照片和光谱纪录。这次回归最早是在1909年9月11日被发现,当时彗星光度16等,1910年5月中旬直至月底的彗核亮度达2等~3等,5月17日彗尾长达100度,往后更发展至140度之长。由于天文学家已预计5月20日地球经过哈雷彗星的彗尾(两者相距只有0.15 AU),这样引起包括气象学研究人员对环境的监测。这段时间拍下的彗头照片显示彗头复杂的结构,并且有晕状和鸟冠状的光芒,5月24日彗核中心分为两个,各被抛物线状物包围。当年8月时为9等星,翌年1月时变为13等~14等,那次回归最后的观测纪录是1911年6月16日。 哈雷彗星1986年初回归时,人类对它做了最详尽地观测。1982年10月16日率先被美国帕洛马山天文台5米反射望远镜以CCD拍摄到,当时光度为24.2等,当时暂定名为1982I。 由于1910年观测时没有计划,当时各天文台观测方法和仪器上没有互相联系,故没有良好成果。为更有效协调全球观测网络、世界各天文台和天文爱好者之间联合_观测,以美国喷气推进实验室为中心,由美国航空航天局赞助,并经国际天文学联会同意,由22位天文学家组成委员会于1982年8月16日在希腊举行的国际天文学联合会第r8次全体会议上正式成立“国际哈雷彗星观测计划”。计划有统一的观测原则,出版规范观测资料和方法,也考虑资料的整理,因此使比较研究更容易。此计划由1983年10月中旬开始直至1987年末,持续对哈雷彗星进行观测。 为了进一步观察哈雷彗星的详细情况,当时参加这场国际哈雷彗星观测计划的国家的所属机构中,美国航空航天局、苏联太空局、欧洲空间局以及日本宇宙空间研究所发射了7架宇宙探查器,其中由美国发射的ICE、欧洲发射的“乔托”号、日本发射的“先驱”号和“彗星”号以及苏联发射的“维加一”号和“维加二”号在天文迷中普遍被称做“哈雷舰队”。 1991年2月,欧洲南方天文台使用1.54米丹麦望远镜观测到哈雷彗星的亮度突然从25等增亮至21.5等,并出现20角秒(约20万千米)的彗发,这估计是受到一颗小行星的撞击或者太阳耀斑的激发所致。 20世纪最后一次拍摄中发现哈雷彗星是在1994年1月10日,是由智利的3.58米新技术望远镜观测到的。2003年3月6日,天文学家以南欧天文台3座8.2米YLT望远镜在长蛇座头部再次拍到了它(共有81张照片),距离地球27.26 AU(40.8亿千米),光度28.2等。天文学家相信,以现时观测技术,它在2023年过远日点(35.3 AU)时也可拍到其影像。 哈雷彗星下次过近日点为2061年7月28日。
再探哈雷彗星
最新的研究发现古希腊人可能在公元前466年就观测到了哈雷彗星,这项研究将哈雷彗星的最早观测记录提前了200年。研究表明哈雷彗星造访地球时希腊北部正在遭受一次陨石袭击,这一发现使人们对彗星有了新的认识。此项研究的主持人、杨百翰大学的哲学教授丹尼尔·格拉汉姆认为,“它就是关于彗星的可靠记录,证据与哈雷彗星完全一致”。 在过去几千年中,哈雷彗星是地球的常客。它每隔75年~76年就造访一次,而且人的肉眼能够观测到。哈雷彗星与地球最近一次的“亲密接触”是在1986年,下一次应该是2061年。1705年,英国天文学家埃德蒙德·哈雷指出,1682年人们观测到的彗星与人们在1531年和1607年观测到的彗星是相同的。他还进一步预言,该彗星会在1758年再次出现。当他的预言获得证实后,人们就以他的名字来命名这颗彗星。 从那以后科学家们就能够提前预知哈雷彗星将会在什么时候现身。科学家们也能够往前追溯,通过计算得出哈雷彗星在过去什么时间曾造访过地球,其中很多与历史记录吻合,比如巴比伦和中国的记录就证实了科学家计算出的哈雷彗星曾在公元前87年、公元前164年和公元前240年出现过。 “公元前240年的那次猜测更是神奇,”来自杨百翰大学的另一位研究者艾瑞克·海因茨说,“中国科学家甚至指出了当时彗星出现在天空中的确切位置。” 此前哈雷彗星最早的观测记录是中国天文学家在公元前240年的一次观测。但是古希腊人的记录显示他们曾在公元前466年观测到一颗可能就是哈雷的彗星。 当时的希腊的文献记录大都关注于当年发生的另一个引人注目的天文事件:一个四轮马车大的陨石降落在了希腊北部,亚里士多德和普林尼分别在事件发生100年和500年对该次事件做了记录。 其中有一些记录,包括亚里士多德写的,都提到当陨石击中地面时,天空中闪烁着一颗彗星。这一信息与数学模型推导出的哈雷彗星曾于公元前466年飞临地球的推断一致。 海因茨在接受“天空网”采访时说:“我们计算哈雷彗星的轨道元素,并试图推断在地球上哪些区域能够观测到哈雷彗星。我们想知道,当时希腊人是否能看到它?” 他们的答案是肯定的。 模型不仅表明希腊人当时能看到哈雷彗星,而且模型还表明人们在75天内都能看到彗星,这也与古希腊著名作家戴玛克斯的描述一致。海因茨说:“哈雷彗星确实可以在长达70天~75天内被观测到。” 研究人员还计算出当时的哈雷彗星有一条长长的、大大的尾巴,许多流星从这条尾巴飞经地球大气层。这一细节也被戴玛克斯记录下来。但是没有证据证明“四轮马车大的陨石”来自于哈雷彗星,或者撞击与彗星有关。但是,证明古希腊人记录哈雷彗星造访地球的证据并不完备,研究人员如是说。要想完全确定,研究人员需要更多细节,如彗星出现在哪个星座以及何时出现。 几个世纪后古巴比伦人和中国人对于彗星造访的记录就十分详细了。但是希腊人却没有做到如此细致,因此可以说这一信息不一定就是指公元前466年的彗星。 格拉汉姆说:“希腊人对天国诸神有详细描述,但是他们却懒于进行观察,他们的实践技能还稍逊一些。” 即便希腊人见到了哈雷彗星来访,但是他们可能实际并不知道这颗彗星是什么。格拉汉姆说当时许多希腊思想家认为彗星是光学幻想或者是奇怪天气的结果,如亚里士多德认为彗星与大风天气有关。 几千年来人们对彗星一直缺乏认识。纵观人类历史,彗星被视为一种超自然物体,预示着厄运。 例如,当彗星在1066年出现时,英国人就认为它会给他们带来不幸。当年晚些时候,英国人在黑斯廷斯战役中被诺曼底公爵威廉打败,国王哈罗德二世在战争中死去。英国人的恐惧在这个过程中发酵蔓延,而彗星就被看做是诺曼人入侵的先兆。但是研究者也指出公元前466年的事件帮助希腊人对宇宙有了更深刻的认识。陨石坠落对希腊和希腊人的天文思想有了持久的影响。 在之后的500年,地面上的太空陨石俨然成为了一个旅游景点。格拉汉姆说:“在那之前,没有证据显示希腊人甚至知道有流星雨。”他还补充说,希腊人曾观测到流星,但是他们将其看做是奇怪天气的表现形式。格拉汉姆还说,那次陨石事件有助于希腊人了解到天体是有重量的,庞大的,而不是像许多人认为的像云那样轻盈。伟大的思想家阿那克萨哥拉在那次陨石撞击前就提出了天体沉重机构理论,他认为彗星中包含着生命的种子。 当人们自此看到太空陨石,往往会相信阿那克萨哥拉的解释,而不再将它看做是上帝和女神发怒的表现。“很有趣的是,我发现流星不再和任何神话故事相联系,”格拉汉姆说,“当时的头条新闻都是有关科学解释的。”
彗星的死亡之旅
2011年12月15日晚些时候,一颗彗星掠过太阳表层,可能会导致其自身毁灭。SOHO卫星能够全程观测到这一“表演”。这类彗星通常被称做克鲁兹族彗星,或者是“掠日彗星”,这种称谓主要起因于它会掠过太阳表面。 这颗掠日彗星,正式名为C/2011 W3(洛夫乔伊),是由澳大利亚业余天文学家特里·洛夫乔伊2011年11月27日发现的。洛夫乔伊在他的群发邮件中写道:“当知道W3是一颗掠日彗星时我惊呆了。对我而言,这是一个特别有意义的发现,因为长久以来,我一直沉迷于掠日彗星。” 洛弗乔伊彗星在太阳日冕中通过近日点,距离太阳表面约140 000千米。它到达近日点的时间是在美国东部时间12月15日19时(格林尼治标准时间12月16日0时)。专家表示,此举将有可能摧毁这颗彗星。 尽管太空中小的星体飞向太阳的机会相当频繁,但是天文学家很少提前知道此类接触,并通过卫星观察此类事件。一些卫星,如欧洲空间局的SOHO飞船(中文全称是:太阳和日球层探测器)和美国航空航天局的STEREO(中文全称是:日地关系观测器)卫星将密切关注此事。 华盛顿海军研究实验室研究员卡尔·巴特姆在写给“太空网”的邮件中说:“能提前知道掠日彗星飞向太阳是极为罕见的,SOHO平均每隔三天能发现一颗掠日彗星,但是这将是40年来第一颗可以从地面看到的掠日彗星。” 此事对于研究这些特殊彗星的科学家来说,是一种特殊礼遇。“我研究掠日彗星有8年了,一直在翘首等待像这么明亮彗星的出现,”巴特姆写道,“考虑到这类彗星几百年的轨道周期和十分随意的出镜率,我一直不确定有生之年是否能碰到一次,但是我很高兴现在就能看到了。” 巴特姆设立了一个掠日彗星网站,专门关注那些被SOHO和STEREO发现的彗星。 “太空气象”网站介绍说,当这颗彗星到达近日点时,它会变得像木星或金星那样明亮。但是刺眼的阳光会使人们不敢直视事件的发生。太空气象网站还介绍说,“如此近的距离,太阳光绝对会摧毁这个冰冷的闯入者,释放出的水蒸气云和彗星尘埃会反射大量太阳光线”。 尽管SOHO和其他太阳观测器能观察到洛夫乔伊彗星经过太阳,但是地球上的观测者却看不到。“显而易见,彗星和太阳如此接近,观测者能看到它的唯一时间就是在白天,但这种机会有可能被炫目的太阳光抹杀掉,”巴特姆建议,“一个微乎其微的机会就是彗星发出的光亮度完全超乎我们的想象,观测者可以通过屏蔽彗星身后像一幢大建筑一样的太阳观测到它,但是这种机会有可能根本就不存在。” 重要警告:人们不应该在掠日彗星靠近太阳时进行裸眼观测,使用没有安装适当滤镜的双筒望远镜或天文望远镜也不行,如果你坚持那样做,会对眼睛造成严重损害。
镜头中的彗星
业余天文爱好者在彗星的观测实践中,一直是一支不可忽视的重要力量,以下图片均来自这些爱好者手中的普通照相机。
彗星.冰河.灭绝
大约12900年前进入加拿大东部冰川的太空陨石可能会帮助我们了解一些大型动物,如毛茸茸的猛犸象和可能是地球上最早的人类居民“克洛维斯人”灭绝的真相。一项新的研究表明,动物灭绝缘于三个因素的共同影响。 新的证据来源于新近发现的纳米尺寸大小的钻石,研究人员认为它是迄今为止能够解释动物为何在更新世晚期灭绝的最有力证据。 对于是什么原因导致冰河世纪时期北美3/4的大型动物和“克洛维斯人”(“克洛维斯人”存在于石器时代,此时刚刚移居到北美大陆)灭绝这一灾难性事件,科学家一直众说纷纭。 迄今为止,人类过度狩猎和气候变化这两种主要解释并不足以解释大灭绝。但是如果加上彗星的影响因素,这三个因素结合的话,就足以引发一次“完美风暴”。美国亚利桑纳州地质咨询公司研究员艾伦·韦斯特披露了这一观点。 韦斯特说:“我们没办法分清这三种因素在那次大型动物灭绝事件中各自起了多大影响,但是可以确定的是这三种因素——彗星、气候变化和人类作用——共同发生了作用。” 彗星是“罪魁祸首”并不是一个新主张,《科学家》曾报道过从纳米钻石、玻璃碳和稀土元素铱身上找到了证明彗星的证据。科学家发现六角形钻石确属首次,这种所谓的六角形纳米钻石只存在于陨石或陨石坑。 研究组成员俄勒冈大学的考古学家道格拉斯·肯尼特指出“六角形钻石”形成需要高温高压,这与彗星曾经受到的影响相吻合,“迄今为止只在地球上的陨石和陨石坑中发现过这种钻石,这可能是彗星影响最强有力的证据”。 钻石的发现 研究小组在位于圣罗莎岛的阿灵顿峡谷中4米的岩石下发现了这种微小钻石,圣罗莎岛是连接南加州海岸对面的三个北部海峡群岛的一片陆地:研究人员在北美和欧洲都发现了这种钻石,根据钻石证据和其他相关材料,研究人员对大型动物的灭绝是怎样发生的做了如下结论: 一个或几个直径有2000米大小的彗星物体降落在加拿大,与此同时,研究人员认为彗星是以一个倾斜角度撞击地球,由此抛出了一大部分冰雪,这也解释了为什么科学家仍然没有发现一个陨石坑。 这一事件也引发了一波大规模火灾,在圣罗莎岛和北美发现钻石的时候,发现的烟尘也支持这一观点。这些大火可能使附近的大型动物和人类遭受灭顶之灾。 研究人员声称,北部海峡群岛的猛犸象的灭绝也与彗星的撞击有关。 大严寒 大撞击的长期影响,也使得那些勉强存活下来的幸存者最终也未能幸免。 “类似彗星撞击引发的爆炸会产生大量的水蒸气(彗星主要是由冰组成的),因此会使得北半球大部乌云密布,”韦斯特说,“这会导致气温骤降。”与此同时,大火也会使空气中布满阻挡太阳光线的粉尘、烟尘、水蒸气和氮氧化合物,其结果就是大严寒的瞬间到来。事实上,韦斯特和他的同事认为彗星也导致了称为“新仙女木期”的冰期。 韦斯特在“生动科学网”上说:“这有点像是生活在迈阿密的人,在不到一年的时间中突然生活在了相当于加拿大蒙特利尔的气候下,这就意味着棕榈树不再能够存活。” 已经适应温暖气候的植物会死去,使得大型动物很难再找到食物,韦斯特如是说。韦斯特和他的团队仍在努力找出在这些有12900年历史的沉积岩中是如何发现六角形钻石和其他类型钻石的,研究人员认为泥土在高温高压下会形成这种六角形钻石。此外,彗星内部的一些二氧化碳冰也会在作用下转化为这种罕见的纳米钻石。 该项研究得到了美国国家科学基金会的支持,详细的研究成果将会在美国《国家科学院学报》上公布。
在美国加利福尼亚州南部附近一座岛屿上发现的罕见钻石巩固了一种富有争议的想法,即大约1.29万前的彗星撞击导致北美洲地区的大型动物灭绝,一个早期人类文明也因此毁于一旦。
在北美沉积物中发现的类似“纳米钻石”于2009年初亮相,它们充当了证明太空岩石撞击地球导致古代大灭绝的证据。根据这一理论,在上一个冰川期,数量惊人的彗星碎片降落在北美地区并引发大量野火。最初的温度和压力在土壤中形成了微型钻石。
但这些热量也同样融化冰原,融化带来的大量淡水“关闭”了一个关键性洋流,让当地本该进入的解冻期化为泡影,气候同时朝反方向发展。突然间的再次降温杀死了剑齿虎、惧狼以及猛犸等哺乳动物,北美地区一些最为早期的人类居民也难逃此劫,克洛维斯文明就此消亡。
反对这一理论的人对钻石证据产生怀疑,他们表示此前发现的微型钻石缺少晶体结构,因此无法与地外物体撞击产生的“震动”联系在一起。研究报告作者表示,新发现的钻石拥有独特的六边形结构,只有在地球上已知曾发生撞击的地区发现的钻石才拥有这种结构。研究报告联合执笔人、加州大学圣芭芭拉分校地质学家詹姆斯·肯奈特说:“钻石的发现对这一假设非常重要,原因就在于:除此之外很难对过去可能发生的事情进行解释。”
大约1.3万年前,加州圣罗莎岛还是一座“超级岛屿”的组成部分,“超级岛屿”现在已经分裂成洛杉矶西部的海峡群岛。“超级岛屿”的气候非常寒冷,远远超过现在,岛上被杜松林覆盖,生活着侏儒猛犸和一些已知最为早期的美洲居民。
在圣罗莎岛古代沉积层中的发现的六边形钻石与其它类型的纳米钻石以及野火产生的大量木炭混杂在一起。肯奈特及其同事的研究报告刊登在《国家科学院院刊》上。肯奈特说:“这座岛屿曾经是一个地狱。”大约在同一时期,大型哺乳动物从北美大陆消失。圣罗莎岛的化石记录显示侏儒猛犸从此消失,原有植被不复存在,草地和橡树林开始出现。肯奈特说,所有这些证据都指向气候突然发生变化,这种突然变化应该是由“某种宇宙撞击”导致的。
西雅图华盛顿大学地球科学家,同样对过去气候变化进行研究的埃里克·施泰格表示,肯奈特的研究小组发现了一个引人注目的彗星撞击案例。对于1.29万年前的降温,科学家已经进行了深入研究,似乎没有什么必要用类似这样的撞击来解释降温。施泰格说:“我们无法证明撞击是降温所必需的,它的出现只是一种巧合。它无法解释过去出现的所有类似气候事件。我们需要更多证据,至少也应该是一些证据,而不是仅仅一个。”
对于降温,一种普遍被人接受的解释是:洋流运送热量方式出现的一系列周期性快速变化。但在肯奈特看来,这种解释无法完全说明他以及同事在能够与冰川期大灭绝联系在一起的考古学与地质学记录中发现的现象。他说:“如果这个假设不成立,1.29万年前并未发生宇宙撞击,我们便要得出这样一种结论,冰川期解冻期不可能出现气候大逆转。”
新仙女木事件
1.29万年前,北美长毛猛犸象、剑齿虎、骆驼和树獭、美洲狮突然灭绝,与此同时,克劳维斯人也突然消失。此后,地球经历了一个长达1300年的气候强变冷的“春寒期”,即新仙女木 (YoungerDryas)期。研究人员指出:纳米钻石需要在宇宙爆炸产生的高温和高压环境下才能形成。凯内特说:“除了外层空间的力量,没有其他理由能够解释这些钻石的出现。”他认为,这次彗星撞击地球,类似于大约6500万年前令恐龙绝种的彗星撞击。
冰河世纪结束以后,地球气候于大约1.7万年前开始变暖,气温逐渐地回升。两极、北美和北欧的冰川开始消融,海平面逐渐上升,渤海、黄海、挪威海的草原被水淹没。到了1.3万年前,北美和北欧的冰雪已经融化了相当大一部分,南北半球春暖花开,一片繁荣景象。但是,就在这时,在12640年前,气温又骤然下降了,世界各地转入严寒,两极和阿尔卑斯、青藏高原等地的冰盖扩张,许多本来迁移到高纬度地区的动植物大批死亡。这一次降温是很突然的,在短短十年内,地球平均气温下降了大约7、8℃。这次降温持续了上千年,直到11500年前,气温才又突然回升。这就是地球历史上著名的新仙女木事件(The Younger Dryas Event,简称YD)。它的得名来由是:在欧洲这一时期的沉积层中,发现了北极地区的一种草本植物,仙女木的残骸。更早的地层里也有同样的两次发现,分别称为老仙女木事件和中仙女木事件。
科学家认为,爆炸产生的热量和压力可能融化了格陵兰冰层,改变了气流并对气候产生影响,并引起灰尘的出现,而这些灰尘遮蔽了太阳,降低了气温,最后危及到植物和动物。
该发现对近几十年来争议最大的3个问题做出了解释。这3个问题是:克劳维斯人的突然消失、巨兽的灭绝以及地球温度的骤降之谜。以前,人们一致认为是气温骤降导致了克劳维斯人的灭绝。
凯内特说:“这些发现提供了强有力的证据,表明大约1.29万年前发生的彗星撞地球事件影响了北美的植物、动物和人类。”
8200年事件也是一次降温事件,在温暖的冰后期气候背景下,气温忽然下降。它发生在8490年-8200年之间,持续不过两百多年,而且气温下降的幅度、涉及的范围远远不及新仙女木事件。
彗星?代表灾难?
在科学不发达的古代,无论是中国还是欧洲,人们对彗星都产生过迷信和恐惧,认为只要彗星一出现,战争、饥荒、洪水、瘟疫等灾祸就会降临。
两千多年前的我国秦始皇时期,曾经出现过大彗星。有人认为,这预示着秦朝即将灭亡。
公元前44年,古罗马帝国统帅恺撒去世。恰巧在第二年,天空中出现了彗星。于是古罗马人认为,这颗彗星是运载恺撒上天的灵车。
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