探测器可搭载“太阳顺风车”,实时观测彗星形成过程

北京时间10月21日消息,据国外媒体报道,美国芝加哥大学科学家近日称,邻近木星的“半人马天体”可能为我们揭晓太阳系秘密提供重要线索。在太阳系木星和海王星之间的区域,潜伏着数以万计的小冰块和岩石,偶尔部分小冰块和岩石会碰撞在木星轨道,被木星引力捕获并抛入太阳系内部,朝向太阳和地球。

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NASA发射露西号,首次探索太阳系小行星

这被认为是许多近地轨道彗星的“起源之地”,目前一项最新研究揭示了这个鲜为人知的天体系统动力学,这些发现包括:一艘可以抵达木星的宇宙飞船,它在木星轨道上停留,直到某颗半人马天体被木星引力捕获,然后实时观察它如何变成彗星。

研究报告作者、芝加哥大学博士后研究员达瑞尔·塞利格曼说:“这是一个惊人的机会,可以首次看到一颗原始彗星‘诞生之旅’,它将提供关于彗星如何运动和为什么运动、太阳系如何形成、甚至类地行星如何形成的宝贵信息。”

在过去50年里,由于发现了几个主要的小行星带,科学家修改了太阳系是如何形成的理论观点,目前他们认为,太阳系并非几颗大型行星“安静”原地进化,而是一个更加动态和不稳定的系统,大块冰和岩石分散开来,相互撞击,重新形成并在太阳系内移动。

这些天体多数最终合并成太阳系八大行星,其余的仍分散在太阳系范围内,塞利格曼称,通过深入分析半人马天体,我们发现太阳系实际上是一个非常动态、充满活力的行星系统,并且它一直处于变化状态。

科学家对火星附近的小行星带以及海王星之外的柯伊伯小行星带非常熟悉,但在木星和海王星之间,潜伏着另一种不太为人所知的天体,这就是半人马天体,由于它们的分类介于小行星和彗星之间,便以一种神秘的混合体生物命名。

偶尔这些半人马天体会被吸入太阳系内部,变成彗星,塞利格曼说:“这些天体非常古老,包含着太阳系早期从未被融化过的冰,当一个天体接近太阳时,冰升华并产生美丽的长尾巴。因此,彗星之所以有趣,不仅是因为它们很漂亮,它们具有重要的研究价值,为我们提供了一种探测遥远太阳系物质化学成分的方法。”

在这项研究中,科学家研究了半人马天体的数量,以及这些天体偶尔成为飞向太阳的彗星的潜在机制,他们分析称,大约一半的半人马天体彗星是通过与木星和土星轨道相互作用而被推入太阳系内部,另一半由于太接近木星,被引力束缚在木星轨道上,伴随着木星公转,当木星达到近日点区域时,再被太阳引力吸引。

塞利格曼说:“彗星非常有趣,不仅因为它们外形很漂亮,它们还为我们提供了一种探测遥远太阳系物质化学成分的方法。”

后一种机制为更好地观察这些即将成为彗星的天体提供了一个完美的方法,科学家表示,太空机构可以向木星发射一艘宇宙飞船,让它在轨道上运行,直到半人马天体碰撞木星轨道,然后宇宙飞船可以在半人马天体上搭载“顺风车”,在半人马天体朝向太阳运行的时候,当它演变成彗星的过程中进行实时勘测。

这是一个记录美丽蜕变的过程,但极具破坏性,彗星美丽的彗尾是由于温度上升产生的——彗星的冰被燃烧而形成,彗星中的冰是由不同种类的分子和气体组成的,它们在到达太阳的过程中在不同的位置开始燃烧,通过测量彗尾,航天器可以了解彗星的构成成分。塞利格曼说:“你可以弄清楚典型的彗星冰何时开始燃烧形成彗尾,以及彗星的详细内部结构,这些都是很难通过陆基望远镜实现的。”

与此同时,彗星表面随着温度升高而爆发,产生一些凹坑,塞利格曼说:“将这些变化记录下来将有助于人们理解太阳系动力机制,这将对于理解太阳系如何形成类地行星提供重要线索。”

科学家称,虽然这个想法听起来很复杂,但是美国宇航局和其他太空机构已拥有实现这一目标的技术,宇宙飞船甚至可抵达太阳系外部,美国宇航局“朱诺号”任务正在拍摄木星,它抵达木星轨道用了大约5年时间。近期的其他任务也表明,即使在天体处于移动时也有可能登陆它,OSIRIS-Rex探测器勘测了3.2亿公里之外的一颗小行星,日本“隼鸟2号”飞船从另一颗小行星带回了一些岩石样本。

此外,还有一些亟待开启的太空探索任务,1年半前,科学家发现一颗神秘的半人马天体,将它命名为“LD2”,它可能会在2063年被吸入木星轨道,随着望远镜技术越来越先进,科学家可能不久会发现更多这样的天体。塞利格曼说:“在未来40年里,很有可能会发现10个其他天体目标,进入木星轨道的宇宙飞船可以勘测其中任何一个目标。”

此外,塞利格曼说:“我们的彗星勘测记录可追溯至几千年前,如果现今能够近距离观察这一过程,这是超酷的事情!”

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