简介：通过分析三维图像 ， 利用压力模型 ， 研究者得出压力塑造了彗星表面的地质特征 ， 并且旋转的地质压力形成了双瓣的彗星 。
彗星别具一格、疑云重重的双瓣状或许掌握着有关其形成的线索 。
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罗赛塔传回的双瓣彗星(67P/Churyumov-Gerasimenko)图片 图源：Physics.org
最近有感觉压力很大吗？没事 ， 还有彗星陪你 。 据最近欧空局(ESA)发现 ， 地质压力是促成彗星67P/Churyumov-Gerasimenko如今形状的主要因素 。
瓣状小型冰彗星在太阳系中很常见 。 它们可能的一种形成方式为45亿年前两个原始天体在形成早期的缓慢碰撞 。 利用罗塞塔号在“67P/C-G”探测两年获得的新数据 ， 天文学家们发现了彗星如今形状的成因 。
研究者利用压力模型 ， 并对于罗赛塔号OSIRIS相机拍摄的高清图片进行3D分析 ， 探查了彗星的表面和内部 。
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罗赛塔号探测器由于能源不足 ， 以撞向67P/C-G彗星完成最后的使命 。图源：Time Magzine
“我们发现彗星表面向下五百米充斥着断层和断裂 ， 并且横向绵延数百米 。 ”该研究的领头作者、艾克斯?马赛大学的克里斯托弗?马托蒂(Christophe Matonti)说道 。 “这些地质特征是由剪应力造成的 。 剪应力是一种机械力 ， 经常出现在地球的地震和冰川 ， 以及其它类地行星上 ， 当两个物体在不同方向上相互推动时形成 。 这非常激动人心：这个发现揭示了彗星的形状、内部结构、以及它是如何随时间变化的 。 ”
研究者的模型发现剪应力在彗星的“颈部”处作用力最大 ， 也就是链接两瓣的最薄位置 。
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剪应力示意图 图源：bristol.ac.uk
“就好像彗星两瓣中的物质都在拉伸移动 ， 扭曲了彗星中间的“颈部” ， 通过机械侵蚀使其变薄 。 ”马赛大学的研究合著者奥利维亚?格莱森(Olivier Groussin)解释说：“我们认为是彗星的自转和它最初对称的形状造成了这样的影响 。 当这些凸出物绕着彗星重心旋转时 ， 在彗星“颈部”和“头部”相接的地方形成了一个扭矩 。 ”
这些观测表明剪应力作用在整个彗星上 ， 尤其是在彗星的“颈部” 。 地质断层在67P/C-G上传播之深 ， 也证明了彗星内部由易碎物质构成 。 这一点之前并不为人知 。
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67P彗星表面的断层 图源：The Planetary Society
“热过程解释不了我们的任何发现 。 ”斯特灵大学的合著者尼克?安璀(Nick Attree)说道 。 “只有我们考虑剪应力在彗星全身、尤其是“颈部”作用时 ， 才能解释彗星的形状 。 剪应力在数十亿年间不断破坏中间部分使它变形 。 ”
升华是另一个影响彗星外观的常见过程 。 升华使冰变成水蒸气 ， 在此过程中将彗星尘埃拖进太空 。 当彗星近距离接触太阳时 ， 它极速升温并导致冰融化 。 罗塞塔号在67P/C-G彗星上捕捉到的一些剧烈爆发正来源于此 。 新的发现揭示了双瓣彗星是如何随时间演变 。
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67P/C-G彗星上的剧烈爆发 图源：欧空局(ESA)
据信 ， 彗星在太阳系早年形成 ， 并藏于太阳系外围巨大的云团中 ， 直到轨道开始转向太阳系内部 。 67P/C-G彗星就是在太阳系初期的“建造”阶段有了它双瓣的雏形 。
新的研究发现 ， 尽管彗星与太阳相距甚远 ， 剪应力将在彗星形成后的数十亿年中不断作用 ， 而升华侵蚀则接管之后数百万年 ， 继续打磨彗星的形状 ， 尤其作用在彗星已经被剪应力打薄的“颈部” 。
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67P/C-G彗星在过去的45亿年中受许多张力影响 ， 逐渐变成现在的双瓣状
图源：C. Matonti 等(2019)
令人激动的是 ， NASA的新视野号探测器最近带回了飞越小行星486958的图像 。 小行星486958是一个位于柯伊伯带(彗星和其它太阳系边缘微小天体的聚集处)的海王星外天体 。 图像显示此天体也是双瓣状 ， 尽管与罗赛塔号监测的彗星相比更加扁平 。
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柯伊伯带小行星486958的首次成像(左)与罗赛塔号两年前拍摄的彗星(右)外形惊人地相似 。图源：左 - NASA/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/美国西南研究院；右 - 欧空局/罗赛塔号/NAVCAM导航相机
“他们的相似度极高 ， 但是同样的压力结构似乎并不存在于小行星486958 。 ”克里斯托弗说道 。 随着探测器带回更多细节的照片和仔细的分析 ， 时间会告诉我们小行星486958是否有过与67P/C-G类似的经历 。
“彗星对于我们了解太阳系的形成和演变至关重要 。 ”欧空局罗赛塔计划负责人马特?泰勒(Matt Taylor)说道 。 “我们仅仅通过宇宙飞船观测过少量彗星 ， 而67P是目前我们看过最细节的彗星 。 罗赛塔号为我们揭开了这些冰态太阳系观光者的许多谜团 。 根据最新的结果 ， 我们可以前所未有地探索太阳系边缘和它诞生之初的样子 。 ”
BY:Lee Cavendish
FY: 小朴先森
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