“罗塞塔”：告诉你彗星的模样？( 三 ) _小知识

“罗塞塔”在去年8月与彗星67P/GC成功对接后便对其展开了各项研究。科学家们收获的第一个惊喜是“罗塞塔”的可见光及红外遥控成像系统 OSIRIS (Optical Spectrocopic and Infrared Remote Imaging System) 于8月3日所拍摄的彗核高清照片，人们通过该照片才了解到67P/GC的外形是大小两个半球以一窄颈相连的“玩具鸭形”，而不是之前预想的“土豆形” 。这一发现意味着选取适宜着陆地点的难度将有所增加，但同时，这样一个形状特别的研究对象又将为我们了解彗星的形成过程提供更为丰富的信息。

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67P/GC的双半球结构是由一个完整天体被侵蚀而成，还是在45亿年前由两个小天体碰撞聚合而成尚无定论。科学家们根据所收集的图像资料将67P/GC的表面形态归纳为尘埃覆盖（dust-covered）、硬性材料形成的坑洞和环状结构（brittle materials producing fine fragments with pits and circular structures）、大型洼地（large-scale depressions）、平滑区域（smooth）以及暴露的坚固表面（exposed consolidated surfaces）五类，并据地貌特征将彗表划分为19个不同区域（图3）。表面形态的多样性似乎暗示着67P/GC可能是由小天体或星际残体碰撞聚集而成，尤其是彗核表面还发现了一些被称为“恐龙蛋”的3米左右的瘤状结构，被认为是通过撞击合并到彗表的岩块。但另一方面，不同的彗表区域在波长550nm所测得的星体反照率都为5.9%左右，也就是说，虽然彗表形态不均一，但其色度很一致。因此，有科学家认为67P/GC的彗核是由星际尘埃缓慢聚集（hierarchical accretion）形成的原始微行星，但在漫长的演化过程中，与其他星体的碰撞以及太阳蚀刻等作用导致了彗星表面结构的多样性。

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【“罗塞塔”：告诉你彗星的模样？】一致的星体反照率暗示了彗核外层物质的相似性，彗核的内部结构则只能通过总体密度及自旋方式加以了解和推测。 “罗塞塔”的射电科学检测仪（RSI, Radio Science Investigation）根据射频信号振幅、频率和极性的变化对彗核的内部结构、重力场和运行轨道都进行了一系列的表征。根据RSI的测量， 67P/GC的质量约为1013千克，仅为地球的六千亿分之一。彗核较小的“头部”为2.6×2.3×1.8公里，较大的“身体”为4.1×3.3×1.8公里，总体积约21.4立方公里。据此计算，彗核的平均密度约为470千克/立方米，与木头的密度相似。这意味着67P/GC的内部结构是相对疏松的，紧实的冰尘混合物密度大概为1500~2000千克/立方米，据此估计， 67P/GC彗核的孔隙度为70~80% 。另外，彗核以12.4小时为周期自转，其自转轴的方向与在彗核密度均匀的假设条件下所导出的最大转动惯量轴的方向一致。简而言之， 67P/GC的内核应该是结构松散而密度均匀的。这再次支持了彗核是由气体冰和星际尘埃在微弱的引力作用下逐渐聚集而成的理论假说。
“罗塞塔”机载的成像系统OSIRIS展示了彗表结构的多样性，射电设备RSI反映了核内结构的均一性，而可见及红外热成像光谱仪VIRTIS（Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) 则通过特征吸收光谱对彗核表面的化学成分进行了检测。根据VIRTIS的测量数据，彗核表面有种类丰富的碳氢、氧氢和氮氢分子，但水冰的含量却很低。尤其值得注意的是， VIRTIS通过红外吸收光谱在67P/GC的表面鉴别出了可作为氨基酸前体的羧酸分子。这一发现其实并不令人意外，因为早在2006年NASA的科学家们就从星尘号航天器在81P/Wild 2彗发区所收集的样品中鉴别出了氨基酸，但此次“罗塞塔”所在67P/GC所发现的有机分子更为原始和多样，暗示了其更古老的起源。