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天体生物学·黄姤

关于太空生物学最根本的一个题目，便是生命的劈头源自于那边，大概地球的生命是怎样劈头的。关于地球生命劈头的说法有许多个版本，此中一个版本是：彗星撞击地球，彗星携带着生命的种子一路堕落在地球上，从而造成了地球生命的显现。

有一些人对彗星格外感兴趣，是由于彗星隐蔽着太阳系诞生初期和地球生命劈头的隐秘。

彗星·恒星体系成员

50亿前太阳系方才诞生时，间隔太阳近来的几颗类地行星形成了岩石行星，它们分别是：水星、金星、地球、火星。

在岩石行星的外围则形成了类木行星“土星、木星”和冰巨星“天王星、海王星”。

很多个由冰冻气体和灰尘构成的碎片则被抛洒到了太阳系的外围，一部门停在了太阳风的边沿“柯伊伯带”，在这片酷寒的地区中拥有上万颗彗星。另一部门则被抛射到了太阳系引力的边沿“奥尔特云”在这里拥稀有十万亿颗彗星。

这些彗星储存着太阳系诞生以来最原始的物质信息，对付研究生命劈头有着非常大的意义。但是这些彗星离地球太远很难近间隔观看到，但因为一些彗星会在太阳引力的作用下，不测地进入到内太阳系而被观看到。尤其是存在于“柯伊伯带”的短周期彗星，在颠末地球时乃至能用肉眼观看到。这内里此中最著名的便是“哈雷彗星”。

短周期彗星

“哈雷彗星”是一颗围绕太阳运行的短周期彗星，76.1年绕太阳一周，是第1颗被记载运行周期的彗星，由英国物理学家“爱德蒙·哈雷（Edmond Halley)”起首测定其轨道并乐成预言回来时间而得名，同时人的平生中唯一可以最多两次用肉眼看到的彗星。

在1986年回来太阳系的时间，人类一连放射了4个探测器去跟踪“哈雷彗星”，近间隔拍摄到了哈雷彗星的彗核照片，哈雷彗星的彗核是一个巨细16×8km的天体，外貌裂纹非常多、外貌看起来出现玄色，估算质量约为3000亿吨。

哈雷彗星的彗核密度很低，因为彗星核根本是由水冰和干冰构成的，在冰升华后大部门灰尘都留下来，形成了如许的多孔布局。

哈雷彗星在靠近太阳时，彗核的冰物质会升华成气体，在太阳风和太阳辐射的压力下孕育发生长长的“彗尾”。

彗核内部压力增大，气体突破表壳，而且喷射出尘粒，形成一团困绕彗核的气体云，导致在彗星前端位置形成“彗发”。

每一次哈雷彗星靠近太阳时就会挥发失1.5亿吨物质，根据如许的挥发率盘算，也许100万年之后哈雷彗星就不复存在了。

哈雷彗星核体的反射率只有4%，比煤炭的反射率还要低，以是看起来是玄色。由于彗核中存在庞大的含碳有机分子，并且这些有机分子在地球形成初期坠落在地球的海洋中，通过极其庞大的演化，形成了地球上的生命。

图解：“哈雷彗星”

彗星探测器

人类放射的探测器已经乐成登岸过行星及卫星，但是要登岸一颗高速移动并不停喷发物质的彗星，难度是相称大的。

1993年，欧洲航空航天局ESA颁布了一项“罗塞塔打算”，和之前近间隔观看彗星的探测器差别，该打算将放射一个探测器进入彗星的轨道，围绕的彗星举行伴飞，然后再开释一个登岸器登岸彗星外貌，通过登岸器上的有机分子阐发仪器，对彗核的物质举行阐发，假如登岸乐成，对付解开地球生命的劈头将有庞大的关心。

“罗塞塔”石碑，是1799年在埃及的罗塞塔口岸都会发觉的一块花岗岩的石碑，制作于公元前196年上面用三种笔墨，分别是古希腊笔墨，古埃及笔墨和其时的普通笔墨篆刻了雷同的内容，固然内容平淡无奇，但是其时的古埃及笔墨已经失传了千年，石碑对付解读出古埃及笔墨做出了里程碑式的奉献。

图解：“罗赛塔”号

欧空局也盼望探测器可以或许像罗塞塔石碑，对付古埃及笔墨那样解开太阳系乃至地球生命劈头之谜，是以取名为“罗赛塔”号，而探测器中携带的登岸器取名为“菲莱（Philae）”。

“菲莱”是尼罗河中的一个小岛，小岛上有一座“菲莱古刹”，内里有一座飞来方尖碑，上面用古埃及笔墨和古希腊笔墨镌刻的两段铭文。笔墨学家通过研究菲莱方尖碑上的古希腊笔墨，为确定古埃及子音字母带来了极大的开导，是以这个探测器被定名为“罗赛塔”号，登录器被定名为“菲莱”号黑白常有寄意的。

图解：“菲莱”号

罗赛塔号的重要使命便是探究50亿年前太阳系的劈头之谜，以及彗星是否为地球提供了生命诞生时所一定的有机物质和水分。

探测彗星的难度

有史以来第一次登岸彗星是一个很浩劫度的挑衅，下面给家人们展示一下：“罗赛塔”号与“菲莱”号是怎样降服重重困难乐成登岸彗星的全历程。

• 第一部门：运载火箭助推器失灵

“罗赛塔”号重约三吨，由一对长28米的太阳能帆板提供能源，帆板打开后相称于9层楼的高度，是一个非常庞大的探测器，罗塞塔号携带了10多种仪器，好比检测彗核物质的质谱仪和光谱仪，检察地形的高辨别率相机，同时还携带了一个100公斤重的“菲莱”登岸器。登录器上有一个采样体系，能在彗星外貌钻一个20厘米深的洞网络样本，而且当场对样本举行检测，检测效果将发送给“罗塞塔”号，再由罗赛塔号传回地球。

罗塞塔号的目的是一颗叫做“46P”的彗星，这是一颗短周期的木星族彗星，这颗彗星和太阳系的别的彗星一样，上面保存了太阳系形成初期的物质。

罗塞塔号打算于2003年1月放射，在2011年时和彗星会合，但是在2002年，本来用来放射罗塞塔号的欧航局的“Ariane5”运载火箭，在一次通例放射卫星的使命中，助推器失灵，放射三分钟后自行爆炸，两颗代价6.3亿欧元的卫星也随之报废。

变乱产生后，Ariane航天公司进入了观察取证阶段，制止了统统的放射运动，本来打算于一年今后放射的罗塞塔号，是以错过了放射窗口期，于是欧空局把目的转向了另一颗叫做67P的彗星。

该卫星是1969年由两名苏联天文学家“克利姆·伊万诺维奇· 丘留莫夫”和“斯维特拉娜·伊万诺夫娜·格拉西缅科”发觉的，这颗彗星和46P一样，同属于木星族彗星，但是更大更重一些，如许登岸的难度也随之增添。

• 第二部门：漫长的观光时间

2004年3月2日罗塞塔号放射升空，开始了长达10年的进程，“67P”这颗彗星的运行速率相称高，到达了每小时135000公里/小时，寄托罗塞塔号上的推进器和电力，是无法追上云云高速的彗星，以是只能借助行星的重力场举行加快大概减速，这便是“引力弹弓效应”。

图解：“引力弹弓效应”表示图

使用地球、火星和木星这些行星的引力，让罗赛塔号一级级加快大概减速，靠近67P彗星罗赛塔号在2005年的时间使用地球重力场加快，因为推迟了一年放射，罗赛塔号在2007年飞到火星使用火星的重力场举行减速，但是此次减速历程非常伤害，间隔火星外貌仅250公里，稍有失慎就会机毁，并且在奔腾历程中，探测器完全处于火星的暗影内里，太阳能帆板无法利用，如许罗赛塔后就一定待机，以便奔腾后重新启动。因为探测器自己的电池容量有限，以是一旦奔腾的时间过长，电池电量完全耗尽将会无法开机。

罗赛塔号不负众望，传回了火星大气层的照片，2007年罗塞塔号飞回地球，使用地球引力弹弓举行第2次加快。

2009年罗塞塔号最终一次绕回地球，此次将得到最大的动力，靠近67P彗星，2014年罗塞塔号最终来到了67P彗星的身边，这时才真正看到了这个彗星的模样，这是一颗双星布局的彗星，也便是早期有两颗彗星撞击融合而成，体积是4×3×1.3km，外貌布局非常庞大，处处都是绝壁和绝壁。

彗星并不是人们所想的那样是一个松软蓬松的雪球，而黑白常坚固的。在彗星靠近太阳的时间会不停地喷发，这会给登岸加大了难度。

原定打算是让罗塞塔号找到一个相对平展的位置，在降下“菲莱”号之前要对彗星的地形举行全面扫描，创建完备的3D布局。

图解：红标便是原定的登岸所在

• 第三部门：登岸产生不测

在2014年11月12日，罗塞塔号开释了“菲莱”号举行登录，将在彗星面临太阳的位置登岸，在一处相对平展的外貌上，另有大量的光照，同时要包管“菲莱”号之后的电力供暖应。

“菲莱”号的底部有两个鱼叉一样的装置，会在降落时插入彗核外貌举行牢固，由于彗星外貌的逃逸速率只有每秒一1m/s，这意味着假如是人登岸彗星，轻轻跳起来就有大概会飞向太空，再也无法返来，由于这颗彗星的引力着实是太薄弱了。

在长达7小时的登岸历程中，罗塞塔号要一向和彗星伴飞，“菲莱”号在登岸历程中也无法人工干涉，完全要寄托步伐的设定，终极颠末7个小时的等候，罗塞塔号最终发回了消息，“菲莱”号乐成登岸彗星，但随之而来的坏消息是飞来号的鱼叉并没有启动，这就意味着飞来号没有降落在预定所在，而“菲莱”号传回的第1张照片便是一张剧烈翻滚的照片。厥后才知道“菲莱”号降落在彗星外貌后，因为彗星的外貌和之前假想的纷歧样，登岸器连忙反弹，然后一向翻滚，此时期“菲莱”号的鱼叉一向实验牢固在彗星外貌，但都没有乐成。依据厥后发回的数据表现，“菲莱”号曾经一度腾空漂浮在太空中，荣幸的是弹跳时速率仅为每秒38CM/S，在长达两小时的翻滚中，最终“菲莱”号滚到了狭缝中，才制止了下来，这时的“菲莱”号离预定的登岸所在非常远，也无法担当的太阳光，因为“菲莱”号的电池容量有限，以是两天后飞来号电池耗尽举行了关机爱护。

图解：红标是鱼叉的位置

• 第四部门：“菲莱”号的复苏

罗塞塔号一向追随着彗星伴飞，等候搭档“菲莱”号的复苏，最终在长达7个月的漫长等候，于2015年6月，因为彗星越发靠近了太阳，“菲莱”号登岸器的狭缝处也迎来可以吸收到阳光，是以“菲莱”号的太阳能吸收器也得到了动力重新开机发回的信号，但是估计飞来号只有不到60个小时的事情时间，全部的事情都要争分夺秒，罗塞塔号厥后拍摄的照片中表现“菲莱”号以横躺式登岸，如许它的鱼叉放射器是处于腾空状态而无法事情，但是它的采样仪仍旧可以钻孔事情。

彗星拥有生命的根本化学元素

通太过析研究团队发觉“67P彗星”上有16种差别的有机化合物，这最终证明白之前科学家的料想。固然有机化合物并不料味着必然是生命，但是倒是组成生命的紧张物质.

同时“菲莱”号还发觉彗星上会下着一种混合着尘土的灰尘雾霾范例雪一样，这阐明彗星另有薄弱的大气，同时罗赛卡号在彗星67P四周的灰尘中发觉了磷和甘氨酸等有机化合物，而甘氨酸是组成DNA和细胞膜的要害化学元素，同时初次在67P彗星上发觉的磷，是地球上全部生物体内都有的一种要害元素存在于DNA和RNA的布局框架上。这一发觉评释彗星，非常有大概会将这些生命原质料带进地球，从而关心地球孕育发生生命。

地球上的水是来自于彗星吗？

早期地球刚形成时被很多颗携带水源的彗星轰击，形成的海洋，假如彗星的水身分和地球水身分同等，那么阐明如今的水，全部都来自于彗星。

“菲莱”号通过对彗星尘土微颗粒的阐发，发觉内里包罗有：碳、钠、镁、铝、硅、钙、铁，以及大量的氢和氧。

因为彗星一向都是阔别太阳，以是上面的物质便是太阳系形成初期的分子云身分，代表了最早期太阳系的物质组成，而大量的氢元素和氧元素便是液态水的泉源，而液态水则是形成碳基生命，不行缺少的物质。

颠末“菲莱”号对彗星上水蒸气的检测，发觉彗星上的水的氘含量和地球上有很大的差别。

氘是氢的同位素，通过对哈雷彗星和67P彗星的水蒸气研究评释，发觉哈雷、67P彗星的氘含量和地球上的水的氘含量都差别，这阐明了地球上的水并不是来自于彗星。

结语·任务

“菲莱”号在电池耗尽前完成了对彗星的探测研究，随着彗星不停阔别太阳，一向在彗星四周伴飞的“罗塞塔号”也将能量耗尽，欧空局做出了一项办法，便是让“罗塞塔号”坠毁在离“菲莱”号不远的地方，让两个探测器永久在一路，。

在罗塞塔号最终的坠落历程中拍摄了许多清楚的核合外貌照片，直到它终极坠毁在彗星外貌，传回了最终一张照片后，罗塞塔号失去了联络，永久停顿在了彗星外貌。

它们将随着67P彗星永久的运行下去，它们的使命无疑是巨大的，为人类生命劈头带来了更多的证据。

在地球诞生初期，很多颗携带生命物质的彗星飞向地球，终极一颗彗星携带的生命物质颠末极其庞大的历程生孕出了地球的生命。

作者：黄姤

95后·女·科普新星培训营学员，创作有关：天文、地质、化学、生物、物理等一些科学范畴的作品，接待存眷相互进修。