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千万别炸毁彗星

世界经理人·科技 TECH.ICXO.COM ( 日期:2005-05-20 12:01)

 

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   计划在2005年进行的一次太空探测,有可能成为人类第一次毁灭天体之举。

“深度撞击”网站   http://deepimpact.jpl.nasa.gov/

    尽管事情已过去了两年多,美国天文学家哈尔·维弗却至今仍在埋怨自己。那是2000年7月,当时他领导的研究小组让哈勃太空望远镜对准“莱尼尔”彗星,准备对其实施进一步的观察。可是,就在“莱尼尔”快要运行到距离太阳最近的位置(近日点)时,哈勃却转移了注意力,因而错过了天象观测史上迄今为止最为壮观、最富有戏剧性的一幕:“莱尼尔”彗星在顷刻间土崩瓦解、灰飞烟灭、彻底消失。

    即便对专门研究彗星的科学家来说,“莱尼尔”的解体也是一种前所未有的拍案惊奇。虽然维弗把这颗彗星在解体之前和之后的照片都拍摄了下来,并把它们发表在著名的《科学》杂志中,引起了人们的广泛兴趣,但是他至今仍然懊恼不已。尽管那些照片也算得上是弥足珍贵、不同凡响,可毕竟哈勃没能抓住更令人叹为观止的那一幕——“莱尼尔”彗星的毁灭性分裂。

hspace=0    不过,也许维弗很快就能抓住另一次机会。美国航空航天局计划,于2005年用“深度撞击号”宇宙飞船探测“邓佩尔1号”彗星。这是怎样的太空探测计划呢?这艘飞船的设计使命是向地球发回有关彗星内部结构的第一批图像。眼下,人们只知道彗星是由岩石和冰构成的,而“深度撞击号”飞船的任务就是在“邓佩尔1号”彗星的表面挖一个20米深的坑,以便让我们一窥彗星内部的情况。不幸的是,这正是此次任务可能遭遇大麻烦之处——最近的一系列实验结果暗示,彗星可能是一触即发的太空炸弹,哪怕最微弱的撞击   —— 比如来自一个陨石、一块太空碎片或一艘飞船的一部分——也可能引起它的爆炸。

    早在2002年初,美国天文学家丹·杜达就开始考虑“深度撞击号”飞船可能对“邓佩尔1号”彗星造成何种影响。当时,杜达在美国航空航天局阿梅斯分局的垂直性碰撞研究中心工作,这里有一支长度达好几米的实验枪,它能帮助专家们测试高速撞击的后果。在这里,杜达和另一名科学家用子弹轰击陨石,希望以此查明由星际飞船在太空中捕捉到的尘埃是怎样产生的。除此之外,他们也见缝插针,抓紧空闲时间来进行另一项实验。

    早在1998年,以小行星为研究对象而进行的电脑模拟实验就表明,根据被撞小行星表面组成的不同,对其进行撞击所造成的后果也不相同。比如,密度较大的小行星能比多孔的小行星承受更严重的撞击。杜达由此想到:如果对他所知的最蓬松材料——聚苯乙烯泡沫进行撞击,后果会怎样呢?

    在最初的实验中,杜达和同事向减压实验舱内的直径为11.4厘米的聚苯乙烯泡沫球发射直径为3毫米的铝质子弹,弹速接近每秒两千米,是普通步枪子弹速度的大约两倍。他们估计,铝弹能径直穿越泡沫球,从另一边飞出来,而泡沫球则不会遭到太大损伤。可完全出乎他们预料的是,泡沫球竟然被彻底炸毁了。不解之下,他们又继续实验,看究竟有多少种方法能把聚苯乙烯泡沫球炸毁。其中最让人不可思议的一种情况是,他们向泡沫球发射微型聚苯乙烯子弹,泡沫球竟然还是被炸毁了。

    杜达和同事断定,微型子弹撞击泡沫球时产生的热量不算大,因此不足以引起泡沫球爆炸。那么,引起泡沫球爆炸的原因是什么呢?经过分析,他们恍然大悟:是射击造成了实验舱与聚苯乙烯泡沫球(压力水平为大气压)压力失衡,其中前者压力相对很小,于是,泡沫球就像充气过足的气球一样炸裂了。

   杜达等人相信,聚苯乙烯泡沫球的性质与低密度小行星和彗核等蓬松的天体应该相似。考虑到压力严重失衡的后果是毁灭性的,于是他们又一下子想到了彗星顷刻间灰飞烟灭的可能原因:当彗星靠近太阳时,彗星的组成成分之一——冰受热蒸发,但蒸气被困在彗星内部无法逃逸,于是彗星内部急剧升压。这时,要想引爆彗星,只需对它进行不算严重的撞击,也就是只要让彗星的结构遭到一点点破坏即可。而对“深度撞击号”飞船所要撞击的“邓佩尔1号”彗星而言,哪怕是来自一颗直径仅1米的小行星的碰撞也是致命的。

“深度撞击号”飞船的任务,简直可以说是在一个大得多的规模上重复杜达等人的实验。按照预定计划,“深度撞击号”将向“邓佩尔1号”的彗核发射一枚重达350千克的铜“弹”,届时它将以接近5吨梯恩梯的能量轰击彗核,从而在“邓佩尔1号”彗星表面炸出一个足球场大小、深度相当于7层楼高的大坑,从而让“邓佩尔1号”的内部结构充分暴露出来。但是现在看来,铜弹将“邓佩尔1号”彻底炸毁的可能性达到百分之三,虽不算高,但也不容忽视。

hspace=0    如果“深度撞击号”飞船到时候真的把“邓佩尔1号”彗星给撞毁了,就是人类第一次毁灭天体之举,虽然这一后果与当初希望的结果大相径庭,但也算不上是一场灾难。当彗星解体时,飞船与彗星的距离将在500千米以上,因此飞船应该能够安全地观测彗星。这并不是说不存在危险:彗核中有大量尘埃,当彗星中的冰受热融化时,这些尘埃就会以极高的速度喷射出来,最终可能会击中飞船的要害部位,甚至击穿飞船的保护层。由于这个原因,“深度撞击号”被设计成能够实时(即当场)把观测数据传送回地球,以免“出师未捷身先死”。

    也有人相信,“深度撞击号”将“邓佩尔1号”撞毁的可能性很小,因为“邓佩尔1号”是一颗不活跃的彗星,它在短轨道中低速运行,看来它已把自己身上的大多数挥发性材料给挥发掉了。但另一位美国天文学家哈尔·列维森认为,杜达有关彗星爆炸的研究结论是令人信服的,因为它相当符合对彗星所作的天文观测结果。根据列维森的计算,太阳系中99%的彗星看来都神秘地消失了(见背景知识:失落于太空)。不仅如此,那些仍在我们周围晃荡的彗星同那些已经消失的彗星相比,具有明显不同的特点。

   在已失踪的彗星中,有相当大一部分是长周期彗星。它们从很远处朝着太阳飞奔而来,因此升温迅速,来不及安全地释放内部的气体,内部压力急剧上升,最终导致彗星爆裂。另一方面,那些从不“迷路”、因而从未进入过太阳系的彗星看来就没有那么容易消失。宇宙飞船探测到了超过500颗掠过太阳的微型彗星,它们被认为是大彗星分解后的残骸。这些大彗星很靠近太阳,所以相当持久地保持着高温,因而不会面临突然的、灾难性的加热,于是它们的分裂就没有那么猛烈,也就得以留下可见的残骸。

    当然,杜达也承认,现在还无法对“深度撞击号”飞船会怎样影响“邓佩尔1号”彗星作出完全肯定的预测,因为迄今为止无人知道彗星的内部结构是否真的与聚苯乙烯泡沫球相似。不管撞击结果会怎样,即使只是一次壮观的大爆炸也是相当诱人的,难怪已错过一次绝好机会的维弗这回显得有些迫不及待了。不管届时是否会出现他期待中的大爆炸,有一点是肯定的——他将再也不会看偏——哪怕只是一会儿。

本文图片由美国宇航局提供

    背景知识

     失落于太空

    彗星一旦进入近地轨道,就应该定期回归,然而,事实并非如此。轨道计算表明,天文学家观测到的大多数彗星都是第一次经过内太阳系。

    天文学家一直是这样解释彗星为什么会从人们的视线中消失的。一旦太阳将彗星中的冰蒸发掉,彗星就只剩下不反光的彗核,因而在地球上就看不见它们的踪迹了。彗星经过太阳系的次数越多,被加热的次数也越多,地球上的人们也就越不容易看见它们。

    这种解释看似很有道理,但在2001年,美国天文学家哈尔·列维森及其同事却证明它错了。在此之前不久,发现了两颗看起来像是在彗星轨道中运行的近地(靠近地球的)小行星,它们被认为是彗星解体之后留下的彗核。如果真是这样,内太阳系就应该充满了这样的岩石。

   列维森分析了对近地天体进行观测所获得的数据,从而算出了这样的彗核总数,并与估计应有的“死彗核”数量进行比较,结果发现,原本应有的彗星中竟有多达99%都消失得无影无踪。为什么?是它们爆炸解体了吗?现在还无定论。但是,如果它们真的是爆炸了,那么我们的天空中无疑就充满了“烟花爆竹”。列维森承认自己尚未找到问题的全部答案,但他说,无论彗星在经过太阳系时发生了什么情况,都是一种灾难性的、却又很普遍的现象。


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http://www.donature.com/work/ReadNews.asp?NewsID=21

来源:大自然探索

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收录时间:2005-05-20 12:01
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