罗塞塔在两年的时间里测量了彗星上的水量

   日期:2020-05-22     浏览:18    评论:0    
核心提示:罗塞塔在两年的时间里测量了彗星上的水量在过去的两年里,罗塞塔一直密切关注着67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的许多特性,追踪这

罗塞塔在两年的时间里测量了彗星上的水量

在过去的两年里,罗塞塔一直密切关注着67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的许多特性,追踪这些特性是如何沿着彗星轨道变化的。一个非常关键的方面涉及到彗星释放到太空中的水蒸气量,以及在离太阳不同距离时水的产生率是如何变化的。这是第一次,罗塞塔使科学家能够在两年多的时间里监测这个数量及其在原地的演化。


美国密歇根大学(University of Michigan)的肯尼斯·c·汉森(Kenneth C. Hansen)领导了一项新研究,根据罗塞塔离子和中性分析轨道光谱仪(Rosetta Orbiter光谱仪)的数据,测量水的产量,并与其他罗塞塔仪器的水的测量值进行比较。

所有乐器的组合显示了整体增加生产的水,从几数万公斤每天当罗塞塔第一次达到了彗星,在2014年8月,几乎每天100 000 000公斤近日点附近,离太阳最近的点沿着彗星的轨道,2015年8月。此外,ROSINA的数据显示,在近日点之后的几个月里,水产量达到顶峰之后,会急剧下降。

汉森说:“我们惊喜地发现,在这个前所未有的关于木星类彗星产水速率演化的研究中,所有不同仪器收集的数据之间存在如此好的一致性。”

科学家们分析了来自ROSINA公司近两年的数据,该公司使用双聚焦质谱仪(DFMS)检测中性水分子。

用不同仪器测量67P/C-G彗星产水速率。资料来源:汉森等(2016)
汉森补充说:“这绝不是小事:罗西娜在彗星周围的特定地点进行局部测量,我们需要一个模型将测量扩展到整个大气层。”

最简单的模型是围绕核心的球形逸出气体分布,但是,考虑到67P/C-G彗星的复杂形状和季节循环,这将是一个非常粗略的近似。由于这个原因,ROSINA团队开发了一系列的数值模拟来精确地描述彗星产生的水,这些在另一项由密歇根大学的Nicolas Fougere领导的独立研究中提出。

从这些显示67P/C-G彗星产水率高度不均匀的模拟中,汉森和他的同事们推导出了一个经验模型,然后他们用这个模型将当地ROSINA的测量值转化为对总体产水率的估计。

结果显示,在最初几个月的观测中,当彗星离太阳的距离在3.5到1.7个天文单位(au)之间时,水主要是在彗星的北半球产生的。

 

然后,在2015年5月,春分标志着长达5.5年的北方夏季的结束和短暂而激烈的南方夏季的开始。当时,彗星距太阳约1.7天文单位,科学家们预计,产水的峰值将缓慢地从北半球漂移到南半球;相反,这种转变的发生比预期的更为突然。这可能是由于复杂的形状的核,这导致高度可变的照明条件,包括自阴影效应。

彗星67P在北半球夏季产水速率的模拟。图片改编自汉森等人(2016)。信贷:kc汉森
正如预期的那样,水的产量在2015年8月底到9月初之间达到峰值,大约是在彗星近日点(距离太阳1.24天文单位,8月13日)后的三周。这些数据暗示了在这一时期可能存在的产水率的变化:这些变化可能是由于航天器相对于彗星的运动,但也可能是对排气动力学的实际变化的指示,并将成为未来深入研究的主题。

除了罗西娜的测量结果,汉森和他的同事还整理了一系列之前发表的67P/C-G产水率的测量结果。这些包括观察微波仪器的罗塞塔飞行器执行(米罗)之前和之后不久罗塞塔已经达到彗星,可见光和红外热成像光谱仪的数据(VIRTIS)获得2014年11月至2015年1月,和测量离子成分分析仪、罗塞塔的一部分等离子体财团(RPC)套仪器,获得2014年10月至2015年4月。

RPC-ICA不直接探测水,而是测量不同电离氦离子的比例;由于氦离子主要来自太阳风中的阿尔法粒子(He2+)与中性分子(如彗星大气中的水)的碰撞,

 
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