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在10年的时间里,60亿公里,7万张照片,人类在这颗彗星上发现了什么?生命的摇篮罗塞塔计划开始任务

一种理论认为,地球是由一颗携带地球上生命元素的彗星坠落而形成的,人类一直对彗星着迷,但彗星的速度如此之快,以至于很难捕捉到彗星或降落在彗星上。2004年,一个名为Rosetta的探测器花了十年时间才赶上一颗彗星并成功降落在它上面,在探索了它的组成之后,解开了这个世纪的谜团。

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罗塞塔

< h1级"pgc-h-right-arrow"数据轨道"652">生命的摇篮</h1>

五十亿年前,太阳系刚刚形成,太阳附近的几颗行星形成了岩石行星和巨型气体行星,留下了无数小行星,像幽灵一样只能绕太阳系外围。

小行星被太阳的引力抛出,变成了无数的冰冻气体和尘埃碎片,其中一些停在太阳风的边缘 - 柯伊伯带,那里有数以万计的彗星被投掷,另一个被抛射到太阳系引力的边缘 - 奥尔特云, 它有数百万亿颗彗星。

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太阳系的外围是数十亿颗彗星

这些彗星拥有太阳系中最原始的物质信息,但它们离地球太远,无法近距离观测,但由于一些彗星在太阳引力的影响下意外进入内太阳系,它们被人类观测到,特别是柯伊伯带中存在的短周期彗星。

这些彗星甚至可以用肉眼看到它们穿过地球,最着名的是哈雷彗星。

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哈雷彗星

哈雷彗星是一颗绕太阳运行76.1年的短周期彗星,是人类首次记录的彗星,以英国物理学家埃德蒙·哈雷(Edmond Halley)的名字命名,他首先测量了它的轨道并成功预测了返回时间。它也是一个人一生中唯一一颗可以用肉眼看到两次的彗星(你活了76岁以上)。

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埃德蒙·哈雷

哈雷彗星最近一次返回太阳系是在1986年,当时有四个探测器跟随哈雷彗星,哈雷彗核的第一张特写图像是清晰的,一块16x8公里大小的岩石,表皮上有裂缝,皱纹疤痕,肮脏而黑色,质量约为3000亿吨。

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哈雷彗星的真实照片

另一方面,彗星主要由水冰和干冰组成,当它们靠近太阳时,它们将内部的水冰融化成气体,并在太阳风和太阳辐射的压力下将其喷射出来,这就是为什么我们看到彗星有长尾巴。

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另外50万年,海利彗星每次接近太阳都会蒸发1.5亿吨物质,因此它将在大约一百万年后不复存在。

那么,为什么彗星携带着地球上生命的种子呢?

这是因为,首先,像哈雷彗星这样的彗星,其实表面反射率只有4%,比煤低,科学家估计是大量的含碳有机分子,可以简单地理解为(炭黑),而地球上的生命是碳基生命,碳是地球上生命不可缺少的元素, 再加上彗星上的水,氧气,几乎都是生命中最重要的。

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但是彗星是否含有与地球上的碳有机分子一致的碳有机分子?只有当它们实际上被"捕获"到彗星上时,才能理解这些。

最可行的方法是发射一个探测器,携带一个分析有机分子仪器的仪器,然后降落在彗星上找出答案,但任务看似简单,但实际风险非常高。

< h1级""pgc-h-right-arrow"数据轨道""688">罗塞塔项目</h1>

1999年,美国宇航局发射了星尘探测器,该探测器在2004年遇到了一颗名为怀尔德2号的彗星,当它接近彗星的尾部时,它伸出一个由气凝胶制成的巨型手套,从尾巴上收集彗星弹出的物质,并将其放回返回舱中,将其带回地球。

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星 尘

这是人类第一次从地月系统之外收集天体标本,但不幸的是,这次他们没有回收到想象中的有机碳分子,这些分子很可能在彗星的硬彗星壳中。

因此,另一个更令人兴奋的登陆彗星的计划开始了,1993年,欧洲航天局(ESA)公布了一项大胆的计划,称为罗塞塔项目,将探测器发射到彗星的轨道上并绕轨道运行。

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在保持与彗星相同的速度的同时,罗塞塔号将释放一个着陆器,降落在彗星的表面,然后通过着陆器上的有机分子分析仪器对彗星的核心进行现场分析。

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释放登录的罗塞塔号码(如图)

该传教所名为罗塞塔石碑,以罗塞塔石碑命名,1799年在埃及一个名为罗塞塔的港口城市发现了一座花岗岩石碑,建于公元前196年,有三种语言:古希腊语,古埃及语和当时流行的三种语言,古埃及文本早已失传了数千年。

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传奇罗塞塔石碑

通过这块石头上的其他文字,除了失落的古埃及文本外,这块石头还为古埃及文本的研究做出了里程碑式的贡献。因此,欧空局也希望探测器能够解开太阳系乃至地球上生命的奥秘,就像罗塞塔石碑对古埃及文本所做的那样,因此它被命名为罗塞塔号。

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博物馆中的罗塞塔石碑

探测器中携带的着陆器名为Philai,是尼罗河上的一个岛屿,该岛有一座Philae神庙,带有Philae方尖碑,上面刻有两个古埃及和古希腊字符铭文。

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菲莱岛

所以探测器被命名为罗塞塔号,着陆器被命名为菲莱,这是非常道德的。

罗塞塔号的主要任务是探索50亿年前太阳系起源的奥秘,以及彗星是否为地球提供了分娩所需的有机物质和水。

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红色圆圈是着陆器菲莱

菲莱着陆器有一个采样系统,可以在彗星表面钻一个20厘米深的洞,收集样本,并在现场进行测试,然后将结果发送到罗塞塔号并送回地球进行分析。

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著陆器

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罗塞塔的目标是一颗名为46P的彗星,这是一颗短周期的木星彗星,像太阳系中的其他彗星一样,保留了太阳系早期的物质。

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46P彗星

这颗彗星只有1.2公里宽,所以很难降落在这么小的彗星上。

罗塞塔号原定于2003年1月发射,并于2011年与彗星会合,但在2002年,欧洲航天局的阿丽亚娜5号运载火箭最初用于发射罗塞塔号,由于助推器故障,在发射后三分钟报废。

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发射失败的阿丽亚娜火箭

事故发生后,阿丽亚娜空间公司进入了调查和取证阶段,停止了所有发射活动,原定于一年后发射的罗塞塔号,因此错过了发射窗口。

因此,欧空局将注意力转向了另一颗名为67P的彗星,这颗彗星于1969年由两名苏联天文学家发现,与46P一样,属于木星的彗星,但更大更重。

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彗星67P

这颗67P彗星的时速为130,000公里/小时,是声速的108倍,如果它依靠罗塞塔号上的推进器,它将无法赶上这样一颗高速彗星,因此它只能被行星的引力场加速或减速, 也称为重力弹弓效应。

利用地球,火星和木星的引力,这些行星加速并减速了罗塞塔号的第一级,接近彗星67P。

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重力弹弓效果

罗塞塔号在2005年利用地球的重力场加速,经过长达一年的发射延迟,罗塞塔号于2007年飞往火星,利用地球的引力场减速,但减速是危险的,距离火星表面仅250公里,如果它不小心不小心被"摧毁"。

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而在飞跃过程中,火星车完全处于火星的阴影下,太阳帆无法使用,所以罗塞塔号必须待命,为了在跳跃后重新启动,因为探测器本身的电池容量有限,所以一旦跳跃时间太长,电池将无法打开。

幸运的是,罗塞塔号没有辜负人们的期望,成功地飞越了火星,并传回了火星大气层的照片。

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罗塞塔号拍摄火星

2007年,罗塞塔号飞回地球,准备使用地球引力弹弓进行第二次加速,当它穿过火星和木星之间的小行星带时,它遇到了一颗直径为2867的小行星,直径5公里,并拍摄了一颗钻石形状的小行星的照片。

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2867

2009年,罗塞塔号绕地球的最后一次轨道将使其最大功率接近彗星67P,引力弹弓将允许探测器利用行星之间的引力加速到最大值。

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2010年,罗塞塔号跃过了一颗名为21 Lutetia的小行星,这是一颗直径100公里的巨型小行星,是人类观测到的最后一颗小行星。

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恐怖21 卢腾西亚

2014年,罗塞塔号花了整整十年的时间才终于来到67P彗星,直到那时人们才真正看到了它的样子。

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这是一颗双星结构的彗星,即早期的两颗彗星受到核聚变的影响,大小为4公里×3公里×1.3公里,表面结构非常复杂,到处都是悬崖和悬崖,与之前拍摄的小行星表面光滑相比,着陆彗星比着陆小行星更难。

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67P的真面目

彗星并不像人们所期望的那样,是一个蓬松,蓬松的雪球,但非常坚硬,彗星在接近太阳时不断喷发,这使得着陆更加困难。

他们计划让罗塞塔号找到一个相对平坦的位置,然后降低菲莱,所以罗塞塔号开始对彗星的地形进行全面扫描,并建造了一个完整的3D结构。

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67P 3D模型

最后,罗塞塔号找到了一个合适的着陆点,因此在2014年11月12日,罗塞塔号释放了菲莱号,降落在彗星面向太阳的这一点。

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释放着陆器

着陆点相对平坦,并且有足够的光线来保证后菲莱的动力,后菲莱的底部有两个类似鱼叉的装置,插入彗星的核心表面,以便在着陆时固定。

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假想着陆

因为彗星表面逃逸速度只有1m/s,这意味着如果一个人降落在彗星上,一个小小的跳跃可能会飞入太空,永远不会回来,因为彗星的引力太弱了,所以没有人能保证着陆器不会反弹回来,着陆只能成功一次, 没有第二次机会。

在七个小时的着陆过程中,罗塞塔号将继续与彗星一起飞行,菲莱将无法在着陆过程中手动干预,完全依赖于程序设置。

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最终,经过七个小时的等待,罗塞塔号终于得到了好消息,菲莱成功降落在彗星上,但坏消息是菲莱的鱼叉没有启动,这意味着菲莱没有降落在预定的位置。

菲莱发回的第一张照片是一张猛烈的翻滚。

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菲莱的第一张照片

后来得知,在菲莱降落在彗星表面后,着陆器反弹并滚动,在此期间,菲莱的鱼叉一直试图将其固定在彗星表面,但没有成功,因为彗星的表面与之前的设想不同。

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菲莱一直在彗星表面滚动

根据后来发回的数据,菲莱曾经起飞并漂流到太空中,但速度只有38厘米/秒,在两个小时的战役中,菲莱终于滚进了一条石缝里才停下来。

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菲莱被困在岩石接缝中

而这里离着陆点很远,无法接受阳光,因为菲莱的电量有限,所以两天后,菲莱电池耗尽,进行停机保护。

此时,人们认为罗塞塔号一直跟踪着彗星,等待着菲莱醒来,这仍然是有希望的。

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2015年6月,当彗星靠近太阳,阳光照射在菲莱着陆的狭缝上时,菲莱的太阳能接收器获得了动力,再次打开,并发回了一个信号。

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但菲莱预计工作时间不到60小时,所有这些都将与时间赛跑,罗塞塔后来的照片显示它降落在一个非常尴尬的水平位置,以至于它的鱼叉发射器悬挂着,无法工作。

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菲莱躺在接缝处

但令人惊讶的是,菲莱的采样器仍然可以钻孔,这真是个好消息,当人们得知此事时,他们欢呼雀跃。

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欧洲航天局员工

菲莱花了两天时间将分析成分送回地球,通过分析,研究小组在彗星67P上发现了16种不同的有机化合物,证实了之前科学家的假设,即有机化合物虽然不一定是生命,但却是构成生命的重要物质。

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菲莱拍摄的彗星表面照片

同时,菲莱还发现,这颗彗星会是一片尘土飞扬的"雪",其实是一片尘埃雾霾,说明这颗彗星的大气层仍然很弱,有一定的大气环境。

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在美妙的彗星上下雪

与此同时,罗塞塔号在彗星67P周围的尘埃中发现了磷和甘氨酸等有机化合物,这是构成DNA和细胞膜的关键化学物质,以及首先在彗星67P上发现的磷,这是在DNA和RNA的结构框架中发现的地球上所有生物体中发现的关键元素。

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这一发现表明,彗星可能会将构成生命的原材料带到地球上,从而帮助在地球上创造生命。

水从地球上来在哪里,一种理论认为,早期地球刚形成的时候,就被数亿颗携带水的彗星轰击,最终形成了一片海洋,如果彗星的水成分与地球的水成分一致,那么我们现在喝的水, 我们洗澡的水,都是彗星。

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菲莱分析了这颗彗星的尘埃颗粒,发现它含有碳、钠、镁、铝、硅、钙、铁,以及大量的氢气和氧气,因为彗星一直远离太阳,所以上述物质是形成早期太阳系分子云的成分,代表了最早的太阳系物质组成。

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而且大量的氢气和氧气是液态水的来源,液态水是形成碳基生命所必需的,所以这次的另一个重要任务是研究彗星上的水是否与地球上的水一致。

菲莱探测到彗星上的水蒸气后,发现彗星上的水量与地球上的水量有很大不同,氡是氢的同位素,到目前为止,人类已经研究了哈雷彗星和彗星67P的水蒸气,发现它们的氡含量与地球上的水不同, 这可能表明地球上的水可能不是来自彗星。

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其余的可能是地球上的水来自小行星撞击或地球自身的环境,尽管即使彗星不是地球上的主要水源,它们仍然有可能将生命作为关键组成部分发送到地球。

菲莱在电池耗尽之前就做到了这一点,随着彗星远离太阳并绕着彗星飞行,罗塞塔号耗尽了能量,欧空局决定采取撞毁罗塞塔的步骤,离菲莱不远,让两个探测器永远在一起,一家人永远在一起。

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在罗塞塔号的最后一次下降过程中,拍摄了许多彗星核心表面的清晰图像,直到它最终落在彗星表面并送回了最后一个,使罗塞塔号失去联系并永远停留在彗星表面。

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罗塞塔坠机前的最后一张照片

到这个时候,罗塞塔号的任务已经完美了,他们将永远与彗星67P一起运行,他们的任务无疑会很棒,为人类生命的起源带来更多证据,我们可以想象,在地球诞生的早期,无数携带生命物质的彗星飞向地球, 最终,一颗携带生命物质的彗星,经过极其复杂的过程,在地球上诞生了生命。

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地球就像一个人类的卵细胞,在数十亿个精子(彗星)的冲击下,最终形成了一个束缚的生命,这看似巧合,更像是一种必需品,从人类到宇宙,不断循环这个过程。

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