彗星|首次!科學(xué)家在距太陽(yáng)3億多英里的彗星低溫大氣層中,發(fā)現(xiàn)了鐵和鎳原子
天文學(xué)家在太陽(yáng)系內(nèi)外的彗星內(nèi),發(fā)現(xiàn)了重金屬蒸汽。來(lái)自比利時(shí)Liège大學(xué)的專家們,研究了來(lái)自歐洲南方天文臺(tái)超大望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù),以觀察彗星的大氣層。
他們發(fā)現(xiàn),鐵和鎳存在于整個(gè)太陽(yáng)系的彗星的大氣中,甚至那些存在于遠(yuǎn)離太陽(yáng)的彗星,而另一項(xiàng)利用歐洲南方天文臺(tái)數(shù)據(jù)的研究顯示,星際彗星“鮑里索夫”(Borisov)的大氣中有鎳蒸汽。
重金屬通常與高溫環(huán)境有關(guān),這是首次在遙遠(yuǎn)彗星的低溫大氣層中發(fā)現(xiàn)。
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該研究的主要作者簡(jiǎn)·曼弗羅伊德(Jean Manfroid)表示:“在我們過(guò)去20年觀察到的所有彗星的大氣中發(fā)現(xiàn)鐵原子和鎳原子,這真是令人驚訝——其中大約有20顆,甚至在那些遠(yuǎn)離太陽(yáng)、處于寒冷空間環(huán)境的彗星中,也發(fā)現(xiàn)了鐵原子和鎳原子。”
天文學(xué)家們知道,重金屬存在于彗星塵埃和巖石的內(nèi)部,但固態(tài)金屬通常不會(huì)在低溫下變成氣態(tài)(升華),所以它們不可能在凍結(jié)的彗星的大氣中被發(fā)現(xiàn)。
現(xiàn)在,在距離太陽(yáng)3億多英里的彗星上,甚至發(fā)現(xiàn)了鎳和鐵的蒸汽,這是地球與太陽(yáng)距離的三倍多。
比利時(shí)的研究小組在彗星的大氣中發(fā)現(xiàn)的鐵和鎳的含量,是大致相同的。而其他我們太陽(yáng)系中的物質(zhì),例如在太陽(yáng)和隕石中發(fā)現(xiàn)的物質(zhì),一般而言鐵的含量是鎳的10倍。
這個(gè)新結(jié)果對(duì)天文學(xué)家理解早期太陽(yáng)系有一定的意義,盡管該團(tuán)隊(duì)仍在探索這一方面。
“彗星形成于大約46億年前,在非常年輕的太陽(yáng)系中,從那時(shí)起就沒(méi)有改變過(guò)。同樣來(lái)自Liège大學(xué)的研究合著者伊曼紐爾·杰因(Emmanuel Jehin)表示。從這個(gè)意義上說(shuō),它們就像天文學(xué)家的化石。
這支比利時(shí)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)用ESO的VLT研究這些“化石”物體近20年,直到現(xiàn)在,他們才發(fā)現(xiàn)它們的大氣中有鎳和鐵的存在。
該團(tuán)隊(duì)使用了ESO VLT上的紫外線和視覺(jué)梯級(jí)光譜儀(UVES)的數(shù)據(jù),該儀器使用了一種叫做光譜學(xué)的技術(shù),來(lái)分析與太陽(yáng)不同距離的彗星的大氣。
這項(xiàng)技術(shù)使天文學(xué)家能夠揭示宇宙物體的化學(xué)組成:每一種化學(xué)元素在物體發(fā)出的光的光譜中留下一個(gè)獨(dú)特的標(biāo)記——一組線。
這個(gè)比利時(shí)的研究小組,在他們的UVES數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了微弱的、未被識(shí)別的光譜線。經(jīng)過(guò)更近距離的觀察,他們注意到這些線是鐵和鎳的中性原子存在的信號(hào)。
重元素難以識(shí)別的一個(gè)原因是,它們的存在量非常小:研究小組估計(jì),在彗星的大氣中,每100公斤的水中只有1克的鐵,和大約相同數(shù)量的鎳。“鐵的含量通常是鎳的10倍,在彗星大氣層中,我們發(fā)現(xiàn)這兩種元素的含量是相同的。”
“我們得出的結(jié)論是,它們可能來(lái)自于彗核表面的一種特殊物質(zhì),在相當(dāng)?shù)偷臏囟认律A,并以相同的比例釋放出鐵和鎳,”合著者Damien Hutsemékers說(shuō)。
雖然該團(tuán)隊(duì)還不確定這可能是什么物質(zhì),但ESO即將推出的超大望遠(yuǎn)鏡將允許研究人員確認(rèn)這些彗星大氣中發(fā)現(xiàn)的鐵和鎳原子的來(lái)源。
比利時(shí)的研究小組希望,他們的研究能為未來(lái)的研究鋪平道路。
日前發(fā)表在《自然》雜志上的另一項(xiàng)引人注目的研究表明——星際彗星2I/Borisov的大氣中也存在重金屬:波蘭的一個(gè)團(tuán)隊(duì)觀察到了這顆彗星,這是第一顆造訪我們太陽(yáng)系的外星彗星。大約一年半前,這顆彗星飛過(guò)歐洲天文臺(tái)VLT上的X射手?jǐn)z譜儀觀察到了這顆彗星。他們發(fā)現(xiàn)2I/Borisov的大氣中含有氣態(tài)鎳。“一開(kāi)始,我們很難相信原子鎳真的存在于離太陽(yáng)那么遠(yuǎn)的2I/Borisov中。”
這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝,因?yàn)樵谶@兩項(xiàng)研究之前,含有重金屬原子的氣體只在炎熱的環(huán)境中被觀察到,比如在超熱的系外行星的大氣中,或者在太接近太陽(yáng)的蒸發(fā)彗星中。
“鮑里索夫”(Borisov)彗星是在距離太陽(yáng)約3億公里時(shí)被觀測(cè)到的,大約是地球與太陽(yáng)距離的兩倍。基于新的發(fā)現(xiàn),科學(xué)家們?nèi)缃窳私獾健獨(dú)鈶B(tài)鎳存在于銀河系其他角落的彗星大氣中。這也意味著,在其他行星系中,也有類似于我們太陽(yáng)系的彗星。
譯/前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組
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