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罗塞塔解密


地球生命来自彗星?




欧洲空间局正踌躇满志地努力实现一个“世界第一”:将机器人送往彗星。古代迷信将彗星比作“天神之剑”,其实这些天体所承载的故事远比迷信传说神奇得多:那里是人类和生命的起点。溯源的故事将在瑞士首都伯尔尼得到部分解码。

“罗塞塔号”上配有很多32米宽的太阳能板。这架探测器计划将一个迷你冰箱大小的机器人“菲莱”放置于彗星表面。整个降落过程将持续7小时。 (ESA)

“罗塞塔号”上配有很多32米宽的太阳能板。这架探测器计划将一个迷你冰箱大小的机器人“菲莱”放置于彗星表面。整个降落过程将持续7小时。

(ESA)

“彗星是构成各个行星的砖块”

Kathrin Altwegg, 伯尔尼大学

伯尔尼大学宇宙化学专家、欧洲空间局(ESA)Rosina项目(英、德)的主要研究员Kathrin Altwegg解释说:“彗星很可能是各个行星凝聚成形的第一元素,至少我们有理由相信这一点。”探测器“罗塞塔号”(Rosetta)(英)所携带的分量最重的科研仪器是一套(两架)质谱仪和一部压力传感器,它们是用来对物质及(从彗星蒸发到太空中的)气体进行分析的。

在彗星的构成成分中,水分比例最多达到50%,其余便是灰尘。它们就像一个个“脏脏的大雪球”。当某个彗星进入太阳系的寒冷区域,其水分便凝成固状,但当它接近太阳时,热度会使其水分蒸发、灰尘飞扬,形成壮观的“彗发”景观,它最远能延至几百万公里之外,曾让古人惊诧不已。

彗星可谓构筑行星的“砖块”,其中含有如此之高的水分比例,这也毫不奇怪,因为宇宙中的水十分丰沛。最初状态的地球一定也水量丰富。不过,在它的形成过程中,地球还是个热熔的岩浆球,极度的高温使所有水分都挥发到了太空中。那么,如今地球上的水是从哪里来的呢?其中一种解释就是:地球上的水从彗星而来。

“原理是这样的:在行星形成8亿年之后,它们遭遇到了一次小天体、小行星和彗星的剧烈撞击,”Kathrin Altwegg讲解说:“如果我们现在考量月球陨石坑的年龄,它们也都是在38亿年前出现的。”在地球上,由于侵蚀风化的作用,几乎所有遭受陨石撞击的痕迹都已消失。但是,海洋的水很有可能就是彗星留下来的。

而彗星带给地球还不仅仅是水-我们都知道,彗星上还存在有机分子。Kathrin Altwegg详细解释道:“这些有机分子算不上生命,它们就如同氨基酸。在受到彗星撞击之后,地球上之所以这么快(一亿年对宇宙来说也就是一瞬间)就出现了生命,正是因为这些有机分子。因为从有机分子的基础上创造具有生命的细胞,这远比从孤立原子出发创造生命简单得多。”

10-60亿公里

也就是说,生命的“原材”来自于太空?这是机器人罗塞塔号试图解密的问题之一。近两百年前,法国语言学家商博良(Champollion)通过研究“罗塞塔石碑”的文字,破解了古埃及象形文字。由此而来,科研人员也选了 “罗塞塔”这个名字为探测器命名。

2004年3月2日,罗塞塔号进入太空。2014年8月初,这架探测器与彗星67P/Churyumov–Gerasimenko(简称Chury彗星)会合。该彗星的运行轨道距地球4亿公里远,位于火星和木星之间。如此计算下来,罗塞塔号在10年间“行走”了60亿公里。由于太空中不存在直线飞行(除非有科幻小说中的推进设备),罗塞塔号“不得不”环绕了太阳4周,并且3次接近地球、一次接近火星,以获得重力助推,来实现加速。在接近Chury彗星轨道时,为了不错过这次“约会”,罗塞塔号必须8次启动电抗器,以实现“刹车减速”,最终成功进入Chury的轨道。

“8月初,当我们看到来自这颗彗星的信号时,感觉奇妙极了,” Kathrin Altwegg回忆道:“前行速度为每小时2.4万公里的”探测器必须成功减速,并且在无垠的太阳系中锁定4公里远的物体。这是一次巨大的成功。但是,这次行动燃耗了600公斤的联氨,几乎是我们所有的燃料。

臭哄哄的彗星

自从与彗星会合后,罗塞塔号发出的图片不断引发感叹。原来通过天文望远镜对彗星反射光的分析,人们认为Chury彗星表层应该如“土豆般浑圆而平滑”,出人意料的是,事实并非如此。Chury看起来更像一只“洗澡鸭”。不难推测,“鸭子的颈部”是在一次次接近太阳的过程中被融化了,彗星也因此一分为二。

探测器以距彗星表面几十公里的距离环绕彗星运行。至于Chury彗星的构成成分,仪器目前已发回大量信息。 “我们发现了很多不同的分子,有些分子还是首次在彗星上探测到。这些分子的混合,使得彗星散发出一股臭鸡蛋的味道,比如,硫化氢加上氨和其他一些不好闻的气味,”Kathrin Altwegg继续介绍到:“更重要的是,我们还发现了大量的有机分子,我们现在还没有全部确认它们的类别。”

“罗塞塔每天都给我们发回数据。1986年,探测器‘乔托号’(Giotto)接近哈雷彗星的期间,它的行进速度是子弹的70倍,我们10年以后才得以对它搜集的数据进行分析,当时的技术实在无法和今天同日而语啊…”Kathrin Altwegg感叹道。

轻如羽毛

如果罗塞塔号能够实现它更为“疯狂的赌注”-将一个小机器人放置于彗星表面,那今后获取的信息还要多,研究人员就更有的忙了。格林威治标准时间11月12日8点35分,菲莱号(Philae)登陆器将开始它历时7小时的降落。这项史无前例的计划需要非常精密的行动安排。

由于Chury彗星表层只存在极微小的重力,菲莱号的重量还不及一克,所以它很有可能被重新弹回太空。不过,彗星至少不会像我们吹羽毛一样把菲莱号吹走。为了避免反弹的可能,菲莱号装配了锚定装置,保证其可以在星球表层“抛锚”。不过,这些鱼钩似的叉脚必须找到稳固的物体来依附。Kathrin Altwegg提醒道:“彗星表面并非真正结实的冰面,70%的面积都空旷虚无,就好像非常细碎的扬雪所包裹,而谁也不会知道一片迷蒙中将会发生什么。”

“罗塞塔号肩负的是一项文化使命。如果人类不去探寻相关的根本问题,那我们可能还停留在动物水平。”

Kathrin Altwegg, 伯尔尼大学

如果行动成功,研究人员的喜悦可想而知。而那些未来从彗星表面直接提取的样本,也必将激起科学家们无比高涨的好奇。

追求新的认知

这一切的努力都是为了什么?是为了弄清太阳系、地球和生命的形成。Kathrin Altwegg承认:“这确实没有什么实际用处,世界粮食不会因此而增多,环境问题也不会因此而解决。但这是一个人类的根本问题。我们想知道地球上的水是否是彗星带来的,还有那些有机分子,是不是因为它们,才如此之快地产生出生命。当然,我们还想了解,太阳系中发生的事情是否也会出现在别的星系中。这一切其实都是为了知道,我们是否是宇宙中唯一的生命。”

光谱仪和照相机-瑞士制造

Rosina(罗塞塔轨道器离子与中性分析光谱仪)重35公斤,配有两台质谱仪(能够根据分子的体积来探测及识别分子)和一部压力传感器。这部仪器的研发由伯尔尼大学物理研究所牵头,在各国研究机构和企业的共同合作下完成,它已经搜集到关于彗尾构成的关键信息。

菲莱(Philae)登陆器上配有7部电荷耦合器件相机,能够采集立体全景图像。菲莱已经向地球传送了一些美妙图景,包括以火星和彗星为背景的自拍。这些相机由瑞士纳沙泰尔Space-X公司以及法国空间天体物理学研究所(Institut Astrophysique Spatiale)和国家空间研究中心(Centre national d’études spatiales)共同研发制造。


(翻译:郭倢), 瑞士资讯swissinfo.ch

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