海爾—博普彗星
彗星一直以來都是個麻煩。在古代,天空中出現彗星是不祥的預兆。1066年天空出現了彗星,同一年諾曼人便入侵英格蘭。(這顆彗星預告了薩克遜人的災禍,卻為諾曼人帶來了好運。)對17世紀的科學思維來說,彗星也是個麻煩。當時艾薩克.牛頓描述宇宙就像時鐘一樣,行星在自然律的驅動下,像時鐘的指針般有秩序地運動。這樣的宇宙容不下會毫無預警出現在天空、過一段時間又會忽然消失的天體。
經過挑選近代較為明亮的彗星
凱薩彗星(CAESAR’S COMET): 公元前 44 年
1577 年大彗星: 1577 年
1744 年大彗星: 1744 年
三月大彗星: 1843 年
九月大彗星: 1882 年
威斯特彗星(COMET WEST): 1976 年
哈雷彗星(HALLEY’S COMET): 1986 年
百武2號彗星(COMET HYAKUTAKE): 1996 年
海爾-博普彗星(COMET HALE-BOPP): 1997 年
麥克諾特彗星(COMET MCNAUGHT): 2007 年
我們目前對彗星的了解,始於牛頓與友人愛德蒙.哈雷(Edmond Halley,1656-1742)的一頓晚餐,哈雷後來成為英國皇家天文學家。哈雷當時問牛頓說,如果彗星也遵守牛頓的萬有引力定律,那它的軌道會是什麼樣子?牛頓其實已經想出了解答,只是沒有花時間發表。他告訴哈雷,彗星會以橢圓形路徑橫越太陽系。哈雷根據這個理論,檢驗了26顆彗星的資料,並驚訝地發現,其中有三顆彗星擁有同一條橢圓路徑。很顯然那並非三顆彗星,而是同一顆彗星在不同時間造訪了三次。於是哈雷奠定了有些彗星有細長的橢圓軌道、還會定期接近地球的概念,並且預測這顆彗星(現已稱為哈雷慧星)會在1758年再次造訪。於是在1758年的耶誕夜,當一位德國業餘天文學家看到那顆彗星時,就宣告了牛頓鐘表宇宙觀的勝利。
在那之後,歷史學家發現中國和巴比倫都有觀察到哈雷慧星的紀錄,最早可追溯到公元前240年。哈雷慧星上次接近地球是在1986年,下次造訪將會在2061年。
髒雪球
我們現在對彗星的認識,來自美國天文學家弗雷德.惠普爾(Fred Whipple,1906-2004)在1950年代早期提出的理論,彗星也因此得到「髒雪球」的名號,後來證實這的確是很適當的描述。
彗星的主體稱為彗核,大小從直徑數百公尺到數十公里不等。多數經過科學家分析的彗核都含有塵埃、埋在水冰中的礦物顆粒與甲烷、氨等痕量成分,有時甚至還有氨基酸等複雜分子。
彗星距離太陽很遠時,彗核在寒冷的太空中基本上是冰凍的固態;接近太陽時溫度會提高,揮發物質便開始解凍,形成兩種構造:一種是圍繞彗核的薄薄一層大氣,稱為彗髮;另一種是彗星的尾巴,也就是我們想到彗星時,最先聯想到的形象。事實上,每顆彗星都有兩條尾巴。一條是由彗核升溫時釋出的氣體所構成,在太陽風(從太陽流出的粒子)吹拂下,形成一條永遠指向與太陽相反方向的尾巴。另一條尾巴則是從彗星表面釋出的塵埃,它們幾乎都會留在彗星經過的軌道上,就像一條滿身是泥的狗在地毯上留下的痕跡。
彗星通常可分為長週期和短週期。短週期彗星運行一周的時間低於200年,普遍認為它們是在海王星軌道外側的柯伊伯帶所形成。長週期彗星的週期可能長達數千年,它們的誕生處應該在更遠的地方:由許多冰球構成的歐特雲。
天文學家已經記錄了數千顆彗星,每年大約會有一顆彗星以肉眼可見的距離經過地球,不過,它們大多都不怎麼顯眼。每十年才會有一顆明亮易見的彗星經過,像是1997年的海爾—博普彗星(Hale-Bopp)。可惜的是,哈雷彗星上次造訪時不怎麼壯觀,看起來像一顆暗淡的星星,而它下次的造訪預期也不會多精采。彗星要引人注目,必須在尾巴成長到最大亮度時近距離通過地球,但是要滿足這些條件並不容易。
太空船與彗星
20世紀後期,太空船開始造訪彗星,有時是飛越,還有一次從彗尾採集樣本帶回地球。至今執行了十幾次彗星任務,不過,這裡只會介紹其中兩次:深度撞擊號(Deep Impact)與星塵號(Stardust)任務。
2005年, 深度撞擊號( 後來改名為EPOXI)釋出一個探測器,在坦普爾1號彗星上撞出一個坑。研究撞飛的物質後,科學家確定彗星中大部分的水冰都位在表層塵埃底下。
星塵號於1999年發射,在2004年飛越維爾特2號彗星(Wild 2)的尾巴,將採集到的彗尾樣本吸收到太空船內的特殊物質中,保存於膠囊內,在2006年送回地球。這次任務的成果在天文學界掀起一陣討論,因為這些樣本顯示,彗星含有某些只會在高溫下形成的物質顆粒,更支持了太陽系形成時(見45頁),肯定比原來想像的更動盪不安的說法。
最後也應該提到,有些科學家認為,由於彗星中含有大量的水與有機分子,它們可能在地球早期的發展上扮演了很重要的角色。還有人提出,在地球上形成海洋的水,甚至是促成生命誕生的分子都來自彗星。
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