比珠峰大一倍的K2彗星,正在靠近地球!科學家們為何會困惑不已?

在我們太陽系的遙遠邊緣區域,存在著無數由冰晶物質所構成的小型天體,那里終年黑暗寒冷,共同構成了太陽系內彗星的「家園」,這個區域被天文學家們稱為奧爾特云。我們人類目前最遠的探測器-旅行者1號,雖然已經飛行了40多年,但仍然沒有進入這個遙遠的地帶,即使到達了,也無法再向我們傳回任何信號。

奧爾特云距離太陽,有著2000到200000萬個天文單位,那里分布著數十億的冰凍「雪球」和太空巖石碎片,它們沿著固有的規律和線路游蕩、漂浮。有時會在引力擾動以及彼此碰撞的過程中,將一些冰凍天體推出原有的軌道,有一部分進入到內太陽系中,當非常靠近地球時,我們在地球上或許就能看到它們的身影。

神秘的巨大彗星-K2

而來自奧爾特云的彗星一旦以圍繞太陽公轉的方式開始「蘇醒」,那麼以后就會按照固有的周期、以各不相同的橢圓軌道在太陽系中「翩翩起舞」,直到它們撞上其他星球,或者被太陽的熱量全部蒸發,從而消失在太陽系的歷史長河中。

K2彗星就是一個代表。2017年5月,科學家們利用夏威夷全景巡天望遠鏡和快速反應系統,第一次發現了這個天體。當時,這顆彗星與太陽的距離,是日地距離的17倍。K2的發現,讓科學家們懷著一種近乎崇敬、敬畏和著迷的心情來看待它與太陽的「親密接觸」。

之所以會有這樣的心情,有科學家表示,第一個方面,就是K2這顆彗星的體積非常大,據估測,直徑差不多有18公里,是世界最高峰珠穆朗瑪海拔的2倍還多,絕對屬于一個大家伙,比絕大部分造訪內太陽系彗星都要龐大很多。

第二個方面,這顆彗星屬于首次被發現,這就意味著它在奧爾特星云中,已經沉睡了至少幾十億年的時間,直到它受到了一次意想不到的重力撞擊,可能來自一顆經過太陽系外緣的系外小行星。由于 K2過去幾乎沒有接觸過內太陽系這麼集中的熱量,它應該攜帶著早已從其他典型彗星上消失的化學物質,而這些化學物質則極有可能形成于太陽系誕生的初期,用太陽系的「活化石」來形容K2應該不為過。

第三個方面,K2上面存在本不該有的「光環」。彗星的構成,通常都是由水、氨、甲烷等凍結的冰塊以及夾雜許多固體塵埃粒子的「臟雪球」,在遠離恒星時,很難被觀測出來。而當靠近恒星時,由于接受恒星輻射強度的增加,彗星表面的冰晶物質開始發生升華,形成綿延數萬甚至幾十萬公里的彗發和彗尾。

而在太陽系中,一般只有當彗星進入木星以內的軌道時(約5個天文單位),才會顯示出可以辨識的彗發和彗尾結構,但是,K2彗星被發現時,正是由于它表面已經形成了比較明顯的「光暈」層,而那時K2距離太陽,居然是處在海王星的軌道之外,達到了23個天文單位。

而這一點,正是科學家們普遍感到困惑不解的地方。是什麼力量,在距離太陽如此遙遠的地方,讓一顆彗星出現了「氣體升華」的現象呢?這顯然是不可思議的。

最有可能的推測

由于在拍攝關于K2的第一張照片時,它已經展現了這樣極其特殊的形態,說明它在此之前,即在離開奧爾特云向內太陽系進發的某個瞬間,就已經形成了這樣的光暈「面貌」。那麼,在距離太陽接近30個天文單位的區域,其平均溫度頂多只有30K-40K甚至更低,無論是小巖石碎片還是水分子,都不可能發生揮發的。

自從K2被發現以后,它一直是一個令科學家著迷的發現。有科學家表示,天文學家看到K2的特征,應該在宇宙中不是獨一無二的,相反,這可能是第一次朝太陽飛行的彗星所表現的典型行為,只是我們以前并沒有發現而已。

因此,有一種可能性就顯得比較大了,那就是第一次「踏上」內太陽系之旅的K2彗星,內部含有著一種融點溫度極低的氣體物質,在隨后的旅程中,這些物質揮發得會越來越少,直到以后的周期內這種物質再也難以存在,這就解釋了其他周期性彗星,在進入內太陽系后但沒有抵達木星軌道時,并不會有光暈現象產生的原因。

沿著這個思路,科學家們認為,K2彗星中含有的這種特殊物質,極有可能是一氧化碳,這種氣體的融點為-205攝氏度,在有30K-40K的環境中是很難完全凝結成固體,是比較容易發生升華的。當K2彗星向太陽系的行星區域移動時,其表面附近的一氧化碳冰變成了氣體,像恒定的風一樣流入行星際空間,而這股風掀起了彗星表面的塵埃顆粒,形成了圓形的泡沫狀彗發,最終通過天文望遠鏡捕捉到了這種特殊的光暈現象。

我們在地球上能用肉眼看到K2嗎?

雖然K2彗星的個頭很大,但是它于7月13日最接近地球時的距離,差不多有2個天文單位遠,由于此時距離太陽也將很遠,所以太陽輻射不可能在彗星表面形成非常強烈的升華和明亮的揚塵活動。

當K2于12月份達到近日點時,與太陽的距離也有1.8個天文單位遠,也就是說處于火星軌道之外,也不會受到太多的太陽輻射,因此所形成的彗發和彗尾現象可能非常不明顯,它是一個非常黯淡無奇的觀天目標,別說用肉眼了,即使用一般的天文望遠鏡或許都看不到。

幸運的是,近期剛剛公開一組宇宙深空超清圖像的韋伯太空望遠鏡,可能會關注K2彗星,如果正好對準了這顆彗星,那麼我們不但能看到彗星的形態,應用韋伯望遠鏡強大的光譜儀,將能更詳細地揭示彗星的化學組成以及內部的塵埃特征,屆時其表面的光暈是不是由一氧化碳所引發,應該能給我們一個可靠的答案。


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