彗星?那是 45 亿年前的你

当欧洲航天局的菲莱着陆器在 67P/C-G 彗星松散的彗核表面弹跳并着陆时,这不仅仅是太空探索,更是一次时间旅行。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


你好,祖先!彗星表面,菲莱着陆器的一只着陆脚(图片来源:ESA/Rosetta/Philae/CIVA)

当欧洲航天局的 菲莱着陆器 在 67P/C-G 彗星松散的彗核表面弹跳并着陆时,这不仅仅是太空探索,更是一次时间旅行。

这项卓越的航天器设计和操作壮举,将我们带到了一个几乎没有改变原始状态的地方,它是尘埃星云一小部分的凝聚和聚集,该星云在 45.7 亿年前自身的重量下坍缩,形成了我们的太阳系。


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67P/C-G 彗星属于一个被称为木星族的 彗星天体家族。这些天体的轨道周期约为 20 年或更短,并且不断受到木星引力场的扰动。因此,它们可能是暂时的闯入者,有时会被抛入太阳,甚至抛出太阳系。对 67P 轨道历史的详细分析(它仅在 1969 年被发现)表明,大约在 1840 年,与木星的一次更近距离的遭遇改变了它的轨道,使其不再仅仅接近太阳 4 个天文单位 (AU),而是开始接近 3 个天文单位。之后发生了更多的轨道偏移,可能在 1959 年左右,它被扰动到目前的轨道,使其在 6.45 年的周期内最接近太阳 1.29 个天文单位。

木星族彗星来自哪里?它们的轨道倾角相对较低(轨道相对于主要行星的平面倾斜很小),目前最合理的推测是,大多数来自柯伊伯带,这是一个位于海王星轨道之外的区域。数十亿年来的引力扰动导致其中一些寒冷天体的轨道足够接近,以至于被巨大的木星的影响捕获,并被驱赶到太阳系内部。

因此,67P/C-G 是古代历史的一部分。它形成于内行星轨道之外,是原始太阳星云的物质以及原恒星、原行星盘中发生的化学和物理过程的混合物——原行星盘是一个旋转的、轨道运行的结构,行星胚胎在那里开辟了自己的领地,可能就像 最近在 ALMA 望远镜对 HL Tauri 系统观察到的非凡结构一样。

HL Tauri 系统,一个只有几百万年历史的原行星盘(图片来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))

这个彗星核包含硅酸盐固体,从尘埃到脆弱的岩石,以及大量的挥发物——水、二氧化碳以及可能富含更丰富的有机物,其中可能包括氨基酸的前体(如果不是真正的氨基酸)。罗塞塔 已经嗅到了一种令人兴奋的混合物 从彗核中沸腾而出。

尽管 67P/C-G 在过去 45 亿年的大部分时间里有效地保持了静止状态;但数十亿甚至数万亿的兄弟姐妹和表亲——从更干燥、更岩石的小行星到富含金属的行星胚胎——共同构建了年轻地球的表面,并沉积了它的化学冲刷物。生命似乎在几亿年后从同样的冲刷物中出现。

因此,将 67P 彗星表面的照片视为我们家庭相册的一部分并非疯狂的想法。你身体的某些部分——你细胞中的原子——正是来自这种地方。这些元素已经花了 45 亿年的时间在地球的 生物地球化学 系统中循环。也许它们中的一些曾经是其他生物体的组成部分:细菌、植物,甚至恐龙,在数十亿年的时间里被使用和丢弃了数百万次。但现在它们是你的一部分。你只是这些更深远历史组成部分的短暂容器——这段历史正在被一个小型机器人着陆器所检验,而这个着陆器本身也是由完全相同的古代原子混合物构建而成的。

 

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