科學家第一次在67P彗星表面發現水冰

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Water ice

這是科學家第一次在67P/丘留莫夫-格拉西緬科(67P/Churyumov-Gerasimenko)彗星上發現水冰。我們早已知道在此彗星周圍有水蒸氣一直以雲霧的(不變的)狀態出現,然而這是第一次在其地表上獲得偵測結果。

像67P這樣的彗星核(中)心,皆以富含水分為主要組成結構而知名,但所有彗星的共同面臨的主題是,缺乏水冰於其地表上。而過去也只有在其他一個彗星,坦普爾1號彗星(Temple 1)上曾發現過這樣的線索存在。

由隸屬羅馬國家天體物理學研究中心之下,太空天體物理暨行星學研究所(INAF-IAPS)的Gianrico Filacchione所帶領的科學家團隊,透過羅賽塔號(Rosetta spacecraft)上的可見光、紅外光和熱感光譜儀相機(Visual InfraRed Thermal Imaging Spectrometer;VIRTIS-M),來探測彗星上的印和闐區域(Imhotep)。其調查結果刊登於《Nature》期刊上。

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Filacchione說道:「彗星上出現水是過去早就知道的,因為我們看到許多的水蒸氣一直在那。但這是第一次我們在其表面上發現有水沉積,因此我們可以有機會看到此彗星內部結構以及組成此彗星核的成分。」

Comet imhotep

透過可見光、紅外光和熱感光譜儀相機在四周都被黑色物質所包圍的印和闐區域發現約有5%的豐富水冰,而特別的是,水冰從地面延伸而起,以「牆」或者說陡坡的形式被發現,並以它們的基本樣貌,1毫米大小的水冰顆粒呈現出來。

67P彗星繞行太陽的軌道週期是6.44年,在2015年8月達到它的近日點,而此時是它最為活躍的時刻。但有趣的是,Filacchione提及,這些特別的水冰區域有可能在之前的近日點時就已裸露出來,並且自那時候起,就一直維持裸露在外。

在兩個印和闐區域都有水冰的發現,一個約100公尺(330英尺)寬,而另一個約50公尺(165英尺)寬。通常用來偵測的方法是,透過成像光譜儀(imaging spectroscopy)來檢測,而此儀器需要仰賴地表受到太陽光的照射方能得知結果,但在印和闐區這裡,儘管有些部分處於陰暗處,但也正因如此,進而導致一直呈現出的水冰狀態。不過,就像彗星的夜晚部分一般,67P彗星上其他更為黑暗的地表上,實際上也許還有更多的水冰存在。

Filacchione說:「我們不排除在陽光無法照射到彗星的部分已有水冰形成,但就目前的偵測的方法而言,我們未能得以偵測到它們。」

正如前面所述,發現水冰的重要性在於,它使得科學家們可以探測彗星的內部結構。而通常在一段活動增強的時期,如塵土自表面被吹拂之後,物質成分就可以顯露出來,正因如此,使得其核心架構能夠備受研究調查,而水冰也因為如此靠近其地表,因此它能夠促進彗星結構組織的資訊模擬。

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Filacchione補充道:「彗星其實是充滿活力的天體。它們要運行經過2.7個天文單位 (Astronomical Units ;AU,一個天文單位等於地球到太陽的平均距離) 的冰霜期,此定義為水冰活動的開始。而此,讓我們得以有機會更了解太陽系是如何形成,因為它們是太陽系組成結構的殘存者。」

在近日點時,彗星將通過活動增強期,藉以將第表下的水冰裸露出來。

來源: Iflscience