Phil+Plait

彗星曾經(jīng)被認為是不祥的征兆。但實際上，它們和行星、小行星、塵埃一樣只不過是太陽系中的一類天體。雖然如此，但它們卻同時也是壯觀、有趣、值得研究的天體。就在100年前——1910年4月，哈雷彗星華麗地回歸，從距離地球2300萬千米遠的地方飛過。當(dāng)時它極為明亮，即便是在都市中也清晰可見。

根據(jù)計算，哈雷彗星的彗尾會掃過地球，這引發(fā)了大范圍的恐慌。因為在彗星中探測到了氰，人們擔(dān)心它會毒死地球上的生物。

100年后，雖然天文學(xué)家對彗星的認識有了長足的進步，但是彗星在一般人的眼中卻依然神秘。下面就是關(guān)于彗星你可能不知道的十件事情。

NO.1彗星的固體部分其實很小

從照片上看，彗星非常巨大。彗頭，也就是彗星最前端的大“絨球”，它的直徑可以達到數(shù)十萬千米。作為比較，太陽系中最大的行星——木星的直徑只有大約14萬千米。但你所看到的其實是由于太陽的加熱而從彗星的固體部分釋放出的密度極低的氣體。在大多數(shù)情況下，這些氣體的密度比地球上的實驗室所能達到的真空還要低。盡管如此，但它們卻具有良好的反射陽光的能力，因此看上去很亮。

彗星的固體部分被稱為彗核，它的直徑卻只有幾千米，遠遠小于彗頭。2007年，當(dāng)霍姆斯彗星開始遠離太陽的時候，它發(fā)生了爆發(fā)。從它的彗核突然釋放出的大量氣體在它的周圍形成了一片巨大的氣體云。即便當(dāng)時它已經(jīng)距離地球達數(shù)千萬千米，但這也使得它在夜空中很容易就能被看到。但它的彗核還是非常小，對于地面上所有的望遠鏡而言都只是一個小亮點。

NO.2 彗星都是“臟雪球”

那么彗核是由什么組成的呢？這并不是一個簡單的問題，因為每顆彗星都是不同的，而且還存在一些介于彗星和小行星之間的天體。

一般而言，彗核是一座山那么大的一個“臟雪球”，由巖石、塵埃、砂礫以及氨、二氧化碳、甲烷等混合而成。除此之外，還有水，許多許多的水。當(dāng)然這些水是以水冰的形式出現(xiàn)的。這些固態(tài)的揮發(fā)性物質(zhì)被統(tǒng)稱為“冰”。

當(dāng)彗星接近太陽的時候，這些冰會從固體直接升華成氣體，形成彗星巨大的彗頭以及長長的彗尾。當(dāng)這些氣體被釋放出來之后，天文學(xué)家就能使用望遠鏡來研究并確定它們的組成。20世紀80年代，喬托探測器發(fā)現(xiàn)從哈雷彗星中釋放出的物質(zhì)80%是水。

NO.3彗星在絕大多數(shù)時候看上去就像小行星

彗星通常都具有長長的橢圓形軌道。它們距離太陽越遠，運動得就越慢，因此它們會在遠離太陽的地方度過生命中99.9%的時間。這意味著彗核中的揮發(fā)性物質(zhì)會長時間處于冰凍狀態(tài)。事實上，由于太空中的低溫，彗核中的水所凝固成的冰甚至比地球上的巖石還要堅硬。

在哈雷彗星于1986年回歸前幾年，天文學(xué)家就開始對它進行跟蹤。在1982年當(dāng)它穿越土星軌道時，拍攝到了它的照片。由于距離太陽還極為遙遠沒有釋放出氣體，因此在照片中根本看不出它是一顆彗星。

小行星和彗星的區(qū)別可能就在于當(dāng)它們接近太陽時有多少物質(zhì)會被釋放出來。如果觀測到一塊石頭在太陽附近釋放出了少量的氣體，這算是小行星還是彗星？事實上，許多小行星有著類似彗星的軌道。這或許是受到木星引力影響的結(jié)果，又或者它們只不過揮發(fā)性物質(zhì)已經(jīng)消耗殆盡的彗星。

NO.4彗星每次接近太陽就會減小一些

和大自然中許多美麗的東西往往都是致命的一樣，彗星的美麗最終也會終結(jié)自己。

彗星是由凍結(jié)的氣體維系在一起的。當(dāng)它們從太陽旁經(jīng)過的時候，氣體會蒸發(fā)逃逸，彗星也會因此開始瓦解。如果這顆彗星主要是由氣體組成的，那它最后就會解體。2006年，哈勃空間望遠鏡就拍攝到了彗星73P在太陽附近瓦解的照片。即便主要是由巖石組成的彗星，氣體的流失會在巖石之間留下大的空隙，這會使得它的結(jié)構(gòu)變松垮。如果它恰巧又過于靠近木星的話，后者的引力就會把它撕碎。1994年，舒梅克-列維9號彗星就被粉碎成了幾十塊并最后撞上木星。它極有可能就是一顆由于流失氣體而無法抵抗木星引力的彗星。

當(dāng)彗星從太陽旁經(jīng)過的時候會流失大量的物質(zhì)。這里的“大量”意味著每秒數(shù)百噸。相對于一顆彗星的總質(zhì)量這其實僅僅是一小部分，但考慮到這一過程所持續(xù)的時間以及它從太陽旁經(jīng)過的次數(shù)，質(zhì)量流失就會變得相當(dāng)可觀。因此我們看到的每顆彗星都在慢慢地“溶解”。就算是壯觀的哈雷彗星也終有一天會瓦解成石塊、砂礫、塵埃和氣體，從而消失。

NO.5彗星可以擁有兩條彗尾

彗星之所以這么引人注目很大程度上是因為它有一條長長的尾巴。但實際上它們的尾巴可不止一條。擁有兩條彗尾的彗星很普遍，例如海爾-波普彗星。當(dāng)氣體從彗頭被釋放出來之后，太陽風(fēng)—太陽發(fā)出的帶電粒子流——就會把它吹向后方。太陽風(fēng)的速度非?？?，遠遠大于彗星的運動速度，因此彗尾會筆直地向外延伸出去。太陽風(fēng)還會電離這些氣體，太陽風(fēng)中的磁場會把產(chǎn)生的離子搜集到一起并且拽著它們一起運動。當(dāng)電子和這些離子重新結(jié)合的時候就會發(fā)出光，其中以藍光為主。海爾-波普彗星藍色的離子尾就源自一氧化碳。

和氣體一起從彗核被吹出來的還有塵埃，其中包含有硅酸鹽、礦物以及其他穩(wěn)定的物質(zhì)。這些物質(zhì)的密度要比氣體高得多，因此不會屈從于太陽風(fēng)的擺布。由于反射陽光它們會呈現(xiàn)黃色或者紅色。在跟隨彗星一起運動的同時這條塵埃彗尾會彎曲。在許多彗星的照片中，你可以看到藍色的離子彗尾從彗頭筆直向后延伸，而黃色的塵埃彗尾則呈弧線向外延伸出數(shù)百萬千米。

在現(xiàn)實中，彗星還能擁有多條彗尾。由于至今尚不清楚的原因，塵埃尾還會分裂。一些彗星甚至?xí)卸噙_6條的彗尾。

NO.6彗星造成了流星雨

既然彗星在途經(jīng)太陽的過程中留下了數(shù)百萬噸的物質(zhì)。那么這些物質(zhì)又會怎么樣呢？

作用在這些物質(zhì)上的力非常微弱，因此它們會繼續(xù)沿著和彗星幾乎相同的軌道運動。它們可以繞著太陽運動幾十萬年，但不會永遠。有時彗星的軌道會和地球的相交，這意味著地球會穿過這些殘骸。通常地球每天會和大約100噸的這些物質(zhì)相遇。但如果地球穿越彗星軌道的話，這個數(shù)字就會急劇上升。當(dāng)這些物質(zhì)進入地球大氣燃燒的時候，就成了流星。endprint

沒錯，當(dāng)你抬頭觀看英仙座、獅子座、雙子座等流星雨時，你看到的正是彗星所留下的物質(zhì)。即便是一片雪花當(dāng)它以每秒100千米的速度撞入地球大氣層的時候，它的動能會轉(zhuǎn)化成熱和光，成為一顆閃亮的流星。有時你會碰上一些小的砂礫，它們會成為極為明亮的火流星，亮到它就算在天空中消失了卻還可以在你的眼睛里留下余象。

這同時也意味著流星雨和特定的彗星相連。源自哈雷彗星的流星雨有兩個：5月的寶瓶座η流星雨和10月的獵戶座流星雨。8月份的英仙座流星雨來自斯維夫特-塔特爾彗星，11月份的獅子座流星雨則發(fā)源自坦普爾-塔特爾彗星。這些流星雨之所以會在每年相同的時間出現(xiàn)，正是因為在那個時候地球正好位于地球軌道和彗星軌道的交點上。

但這些流星物質(zhì)的軌道并不是一成不變的。太陽光輻射、太陽風(fēng)、行星的引力都會影響它們，改變它們和地球相遇的時間和地點。因此流星雨也會隨著時間演化。此外，如果其母彗星近期正好回歸，那么流星物質(zhì)的密度就會升高。當(dāng)?shù)厍虼┻^這些物質(zhì)的時候，就會產(chǎn)生流星暴。20世紀90年代末獅子座流星雨就出現(xiàn)了多次強爆發(fā)，每小時的流星數(shù)高達數(shù)千顆。

NO.7彗星比小行星更危險

直徑10千米的小行星撞擊地球會造成巨大的蘑菇云、海嘯、死亡以及大災(zāi)難。但彗星其實在許多方面更為危險。即便它們的密度要比小行星低（冰之于巖石），但以下三點使得它們成為了更恐怖的殺手。

第一，彗星來自極為遙遠的海王星軌道以外的深空。因此它們相對于地球的速度非常高，其中一些可以達到每秒70千米。而大多數(shù)和地球相撞的小行星速度都在每秒20千米左右。速度大3.5倍意味著能量高差不多12倍，因此彗星撞擊的威力至少是同等質(zhì)量小行星的10倍。

第二，可能與地球發(fā)生碰撞的彗星要比小行星大得多。目前已知最大的具有撞擊風(fēng)險的小行星是托塔蒂斯（小行星4179號），它的直徑大約5千米。而海爾-波普彗星的彗核直徑大約為60千米，是托塔蒂斯的12倍。這意味著它的質(zhì)量是托塔蒂斯的數(shù)百倍。如果海爾-波普彗星撞上地球，其結(jié)果將遠遠超過把恐龍從地球上抹掉的那次撞擊，估計地球上一半以上的物種會滅絕。

第三，彗星的軌道極難預(yù)測。小行星的軌道通常較為容易測量，因此可以提前幾年預(yù)報它們的風(fēng)險。但彗星會噴射出氣體，這會像火箭引擎一樣推動彗核。在某些情況下，也許只能提前幾周做出碰撞預(yù)報。更糟糕的是，彗星來自遙遠黑暗的太空，只有在非常靠近我們的時候才能被發(fā)現(xiàn)。海爾-波普彗星是近幾十年來最亮的彗星之一，從發(fā)現(xiàn)到它途經(jīng)地球之間只隔了19個月。如果當(dāng)初它正處于一條會和地球相撞的軌道，那你也就不會看到這篇文章了。

當(dāng)然，好消息是這些撞擊事件都是非常罕見的。最近一次大的撞擊是在6500萬年前。它不太可能在不久的將來再次出現(xiàn)。

NO.8有7顆彗星已經(jīng)被探測器造訪過

人類已經(jīng)向太陽系中的每一顆行星派出了探測器。但令人驚訝的是，被機器人造訪過的彗星的數(shù)量也差不多與之相當(dāng)。它們是：

19P/博雷利彗星：深空1號探測器

81P/懷爾德2號彗星：星塵探測器

麥克諾特彗星：尤利西斯探測器

21P/賈科比尼-青納彗星：國際彗星探測器

26P/葛里格-斯克杰利厄普彗星：喬托探測器

哈雷彗星：喬托探測器、維佳1號和2號探測器、先驅(qū)探測器、翠聲探測器

坦普爾1號彗星：深度撞擊探測器

這其中絕大多數(shù)探測器都是從彗星附近飛過采集數(shù)據(jù)。但2005年深度撞擊探測器采取了主動出擊的策略。它所釋放出的撞擊體撞上了8千米長、5千米寬的坦普爾1號彗星，揚起了其表面之下的物質(zhì)供母船上的儀器研究。這一每秒10千米的撞擊在彗核上留下了一個直徑100米的環(huán)形山。

好戲還沒結(jié)束。2014年歐洲的羅塞塔探測器將會造訪67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星，屆時它會釋放出一個著陸器降落到該彗星的表面。這個任務(wù)可以算得上是目前正在進行中的空間任務(wù)中最讓人興奮的一個之一。

NO.9 SOHO是最好的全天候彗星獵手

400年來，彗星都是通過天文學(xué)家或者天文愛好者用肉眼或者望遠鏡一點一點地巡視天空而被發(fā)現(xiàn)的。但幾十年前，機器人開始登上了彗星搜尋的舞臺。程控望遠鏡可以更快速地掃視天空并且還能夠探測到更為暗弱的目標。這也使得天文愛好者發(fā)現(xiàn)彗星的數(shù)量變得越來越少。

但即便是地面上的程控巡天還是敵不過全天候的彗星獵手——太陽和日球?qū)犹綔y器（SOHO）。這個空間天文臺位于地球和太陽之間的連線上，距離地球150萬千米。在這個位置上SOHO可以一天24時不間斷地監(jiān)測太陽。從1995年發(fā)射至今，它一直緊盯著這顆距離我們最近的恒星。

SOHO使用一個金屬圓盤遮擋陽光，由此來探測太陽周圍較為暗弱的天體。迄今SOHO已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大約1700顆從非常靠近太陽的地方掠過或者撞入太陽的彗星。

NO.10白天也能看到彗星

人們一般都認為彗星是夜晚出現(xiàn)的天體，只有當(dāng)太陽下山之后才能被看到。但如果彗星足夠靠近地球或者以合適的角度足夠靠近太陽的話，它就會變得很明亮即使在白天也能看到。

2006年出現(xiàn)的麥克諾特彗星極為明亮。有人利用建筑物遮擋住太陽，在白天僅用肉眼就看到了它。

天文學(xué)家通常觀測的都是極為暗弱的天體。但如果有一個顆彗星亮到了白天也能看到，那這絕不僅僅是大自然賜予我們的美麗，更是一份神奇。（來源：科學(xué)松鼠會，2013-12-27）endprint