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6年前,这个探测器在彗星上葬身,科学家终于知道它是怎么死的了
2004年,欧洲宇航局发射了著名的罗塞塔号彗星探测器,它的目的地,是67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星(以下简称67P/C-G彗星)。
经过10年的飞行,罗塞塔号终于准备实施酝酿已久的壮举——将菲莱登陆器投放到67P/C-G彗星上。这是人类第一次尝试在彗星表面登陆、穿过彗发的迷雾直接对彗核进行探索的伟大行动。可惜,理想很丰满,现实很骨感。从登陆行动的一开始,事情就朝着科学家没有预料到的方向发展。
2014年11月12日,菲莱号从罗塞塔号飞船上分离。在当时,科学家已经发现它有一个推进器没有正常工作了。
根据计划,菲莱号将会降落在彗星的阿吉基亚着陆点。可是,当它着陆后,原本用于固定在表面的锚定设备没有正常工作,结果菲莱号工作了一阵子后又被弹了起来。由于彗星引力小,加上其表面结构十分独特,菲莱号一度弹跳到1公里高空,并且在落地后又反复弹跳了多次。雪上加霜的是,它停留的位置几乎是科学家最不愿看到的地方,那就是阿拜多斯山谷。
要知道,菲莱号上携带着太阳能电池板,这是它的动力源。而它最终的着陆点偏偏是悬崖下面,伸手不见五指。绝望,这是负责这个项目的每一个工作人员的第一感受。
(图片说明:菲莱号失联前最后传回的彗星图像)
2015年7月,菲莱号曾经借着彗星靠近太阳的时机获取了一点点能量,并向地球发回了“你好,地球!能听见我吗?”的消息,从此杳无音信,在67P/C-G彗星阴暗的峡谷中,孤独地等候着。
经过了22个月的时间,他们才利用罗塞塔号飞船确定了菲莱号的具体位置。但是,它最初的着陆点到底在哪里,却始终悬而未决。
欧洲航天局的天文学家Laurence O'Rourke指出:“菲莱号在最后给我们留下了一个谜题,等着我解开。找到它的着陆点非常重要,因为菲莱号上的传感器表明,它已经挖开了地表,极有可能已经挖到了隐藏在地下的原始冰层,这能让我们获得看到数十亿年前的原始冰的宝贵机会。”
唯一能够帮助科学家找到着陆点的,就是罗塞塔号飞船。研究人员借助它的光谱仪等设备,在67P/C-G彗星上反复寻找,寄希望于能够发现它表面的明显亮斑,这是他们推测的原始冰层可能具备的特征。但是,彗星表面的亮度变化并不明显,因此这样的寻找过程无异于大海捞针。
不过,他们注意到了着陆器本身的一些数据。在菲莱号上,有一个名叫罗塞塔磁力计/等离子体监测器(ROMAP)的设备,提供了一些数据。它原本是为了检测彗星附近磁场变化的设备,但是在菲莱号坠落在彗星表面时,48厘米长的磁力计吊杆发生了弯曲。而这,就是研究人员的突破口。
由于在坠落时吊杆在着陆器内部的位置发生了偏移,这就可以帮助研究人员推测菲莱号破冰的时长。同时,研究人员还借此推测出了菲莱号运动过程中的加速状况。
最终,研究人员终于破解了这个困扰了我们6年的难题,还原了菲莱号降落在67P/C-G彗星上之后发生的事。
研究人员指出,在短短2分钟的时间内,菲莱号着陆器就至少4次与彗星表面接触。其中一次,菲莱号花了大约3秒钟,在彗星表面下沉了大约25厘米。研究人员指出,根据彗星表面的重力,这个缓慢的下沉速度并不算慢。
O'Rourke指出:“从上面俯视的话,菲莱号撞击的巨石形状就像是一个头骨,因此我觉得给它起个绰号叫做'头骨山脊’。'骷髅脸部“的’右眼'是由菲莱号从上方对尘埃的压缩造成的,而巨石之间的裂缝就是头骨的裂缝,是菲莱号像风车一样从中穿越的痕迹。”
接下来,他们回去从罗塞塔号拍摄的菲莱号登陆照片,终于找到了“头骨山脊”的痕迹。那是一块面积大约3.5平方米的裸露冰块,菲莱号就是在和它有了一面之缘后又被甩开。这里的冰块反射的太阳光比周围要多一些,因此的确更亮一点,但由于它一直处于阴影中,所以长时间来并没有被发现。
通过这一系列的研究,研究人员不仅在很大程度上还原了菲莱号登陆和工作的过程,还对67P/C-G彗星有了全新的认识。
O'Rourke介绍说:“仅仅凭借菲莱号踏上裂缝侧的一个简单动作,就让我们能够计算出:这颗拥有着几十亿年寿命的古老冰-尘混合物其实极其柔软,甚至比卡布奇诺上的浮沫还要柔软,或者说是比海边的浪花上的泡沫还要蓬松。”
(图片说明:67P/C-G彗星)
通过这些数据,研究人员进一步计算了彗星的孔隙度。结果表明,67P/C-G彗星内大约有75%的部分都是中空的,这和当初的推测是比较一致的,和火山形成的浮岩差不多。研究人员形容说,这颗彗星上的岩石甚至看起来都不像是一块沉甸甸的巨石,而是像泡沫塑料。
对此,科学家也表示有点不可思议:这么一块看起来几乎只比一盘散沙稍微密实一点的石块,竟然在太阳系中已经穿行了45亿年,却依然能够保持为一个整体,不得不感慨宇宙的手笔的确让我们惊叹。
德国DLR行星研究所的天文学家Jean-Baptiste Vincent指出:“在这个尘埃团中,将彗星的冰块固定在一起的机械张力只有12帕,这基本上比没有也多不到哪里去了。”
(图片说明:67P/C-G彗星尺寸示意图)
虽然菲莱号探测器几乎没有进行任何探索,就报废在了67P/C-G彗星上,但它依然给科学家们提供了宝贵的信息。科学探索的路上,失败是在所难免的,重要的是如何从失败中吸取教训。通过菲莱号着陆器仅有的一些信息,我们可以确定未来的彗星探测器该如何设计,注意哪些问题,因此它也不算是彻底的浪费。
下一次的彗星探测任务,将是一次成功的探测,科学家们有信心。
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