罗赛达任务测量彗星形状与表面温度

  欧洲太空总署（ESA）的罗赛达号任务（Rosetta）正在接近它的目标—67P/Churyumov-Gerasimenko彗星（简称为67P/CG彗星），不仅测量得出这颗彗星像是两块大石头沾黏在一起的花生米模样，而且测得其表面温度为摄氏零下70度。

　　在罗赛达号距离67P彗星约5,500公里远的2014年7月20日，太空船上的OSIRIS窄角相机捕捉到67P彗星的外型，长相如花生米般，是两块大岩石紧密连接在一起的结果。由这一系列观测影像，天文学家估算67P彗核的的自转周期约为12.4小时。

　　在67P彗核中间「脖子」部分则有个很深的沟槽，且在沟槽侧边似乎有个特别明亮的区域，可能是表面物质组成成分颗粒大小与其他区域不同所致，科学家猜测这会不会是新鲜的冰层露头，或是表层被物质重新覆盖的结果。也或者，这是地形效应所致。科学家认为这个「脖子」区域，必定藏有关于彗星演化的重要线索，当罗赛达号愈来愈靠近67P彗核，能更清晰地看到其表面地形特征时，科学家便能推测花生米的两端究竟是不同的两块岩石熔接在一起，还是本为同一块岩石，因撞击或侵蚀使其中间凹陷，才形成现今我们所见的模样。

　　任务科学家利用罗赛达号上的可见光、红外光和热感光谱仪相机VIRTIS（visible, infrared and thermal imaging spectrometer）在2014年7月13至21日期间测量67P彗星的表面温度，当时罗赛达号距离彗星约由14,000公里逐渐接近至5,000公里。在此距离，彗星在光谱相机上仅占据几个像素的大小，所以还无法确认每个地形特征的个别温度，但从它的红外辐射已足以推算其表面平均温度约为摄氏零下70度。测量当时的彗星距离太阳则约5亿5500万公里远，约为地球到太阳距离的3倍，故所获得的太阳辐射仅有地球的1/10左右。

　　虽然摄氏零下70度看起来很冷，但已经比原本理论预期的彗星表面温度还高了20~30度左右，因此不是如预期中的被冰覆盖，而是暗色的尘埃壳。这个结论相当有趣，因为这是这颗彗星面关于化学组成和物理性质的第一个线索。

　　确实，天文学家已知如哈雷彗星等其他彗星的表面因为被尘埃覆盖而非常暗，而也从之前的地面观测得知67P彗星表面反照率很低，绝对不可能有纯冰的表面。罗赛达号的测量，则提供了直接证据，证明67P彗星的表面绝大部分都被尘埃覆盖，而颜色较深的物质暴露在阳光下时，通常会比冰容易吸收太阳辐射而加温，然后再直接向外辐射，所以表面温度会比纯冰还高一些。

　　不过，以上仅是彗星表面的平均温度。当罗赛达号愈来愈接近67P彗星时而能看见彗星表面的地形特征时，科学家会开始测绘彗星表面个别地形的温度。除了全彗星温度测量外，VIRTIS也将研究彗星特定区域的表面温度日变化，以便了解彗星表面对于日照的反应速率有多快，由此能进一步了解彗星表层约数十公分深处物质的热传导性、密度和多孔性。这些讯息对未来罗赛达号登陆器Philae选择登陆地点很重要，毕竟愈靠近太阳，彗核将会愈活跃，增加登陆彗核表面的难度。

　　67P彗星预定将在2015年8月13日通过近日点前后的过程，罗赛达号和Philae登陆器将会测量彗星表面温度等物理性质和彗核气体每日如何变化。当彗星愈靠近太阳时，受到更多太阳辐射愈多，彗核中固态的冰会直接升华为气体，逸出彗核过程中会携带一部份尘粒进入太空，在彗核周围形成彗发。所以，愈靠近太阳，彗发愈大，某些案例中，彗发甚至扩张到直径约100万公里的程度。然后在太阳辐射压和太阳风的作用下，部分物质被带往与太阳相反的方向，形成主要由离子组成的离子尾和主要由尘粒组成的尘埃尾。

　　目前67P彗星已经发展出彗发，如右方影像（2014年7月25日拍摄结果），科学家希望能了解从现在到彗星过近日点后的整段旅程中，彗星究竟会如何发展、彗核表面物理特征如何改变、气体与尘埃释出速率与地形和组成成分的关联等等问题，由此深入认识这个太阳系的冰世界。

资料来源：KLC http://sci.esa.int/rosetta/54387-hints-of-features/ , 2014.07.24http://sci.esa.int/rosetta/54434-catching-up-with-the- comet-coma/ , 2014.07.31http://sci.esa.int/rosetta/54437-rosetta-takes-comets-temperature/ , 2014.08.01