彗星67P||前生的500万次回眸,才换来今生的撞,在,一,起?

彗星67P||前生的500万次回眸,才换来今生的撞,在,一,起?

我们知道,大天体(行星和矮行星)大多是近乎球形的,这是由于大天体的体积和质量足够大,其自身重力可以使天体维持流体静力学平衡。而小天体则不然,大多数小行星和彗星都长得随心随欲。

彗星和小行星大小和形状举例。来源:

ESA

不过非要总结归类的话,也不是完全无迹可寻,最常用的标准就是长宽比啦。虽然同样是不规则形态,有些小天体长宽比比较小,还是一个敦厚的大土豆;而有些长宽比比较大,就像一个细长的雪茄了,比如下面这几个小行星

更夸张的就是去年新发现的第一颗来自太阳系外的星际来客‘Oumuamua,长宽比高达10:1,假想图长这样:

‘Oumuamua形状的假想图。来源:NASA

而这些长宽比较大的小天体里,还有一种更加奇特的形态:哑铃型,或者叫双头型(bilobate)、双叶型、鸭子型……顾名思义,就是明显可以看到两端粗中间细。最典型的就是被罗塞塔号详细观测过的彗星67P/Churyumov–Gerasimenko 了,除此之外还有比如彗星1P/Halley(也就是我们说的哈雷彗星)、19P/Borrelly等等。

这类哑铃型小天体是如何形成的?一直以来人们有两种猜测:

侵蚀说:一整块细长型小天体经过局部性的质量损失(由于彗星在近日点附近的排起作用)和风化侵蚀形成的;

撞击说:两个小天体各自形成,然后因为碰撞而连接起来的。

那么彗星67P是哪一种呢?2014年抵达彗星67P并开展了长达两年近距离观测的罗塞塔号探测器给出了明确的答案(Massironi et al., Nature, 2015)。

罗塞塔号的OSIRIS相机,不仅获取了彗星67P表面所有的区域的影像并进行了分区,而且还以高达7米/像素的高分辨率精细测绘了彗星67P的地层

彗星67P上各个区域。来源:

Comet rotation and regions

和地球上相似,每个时期会产生这个时期对应的地层,而在没有发生倒转和差异侵蚀的情况下,新产生的地层会不断叠加在旧的地层之上,地质学家们正是通过研究地层来了解地球上过去曾经发生过的地质事件。

地球上的地层。来源:维基

由于彗星的地质活动比较活跃,所以彗星上的地层也很常见,断层中暴露出来的地层会形成台阶一样的台地。罗塞塔号影像显示,彗星67P的两个头上都有明显台地和地层。通过对这些地层的详细测绘,可以重现彗星67P全球的浅层地层分布。

显然,侵蚀说和撞击说产生的地层特征应当是不同的。如果哑铃结构是由局部侵蚀产生的,那么靠近侵蚀部分的地层方向和重力方向就不垂直了。

罗塞塔号通过影响数据重现了彗星67P表层向下650米深的地层结构,发现彗星67P的浅表层各地层之间过渡平缓分界处没有显著突变通过台地平面和暴露出来的地层轮廓反推的内部地层与局部重力方向基本垂直表明彗星67P是两个各自独立形成的“洋葱头”重组而成而不是一个大洋葱被局部侵蚀形成的

多视角的地层和重力方向关系,黄色为重力方向,虚线为地层位置,两者几乎处处近乎垂直。(Massironi et al., Nature, 2015 Fig. E7)

但是问题来了,如果彗星67P是撞击合并而成的,又要如何保持原本的地层和内部结构,而不被猛烈的撞击产生的热所融化重铸呢?只有一种可能:这种撞击必须非常温和,两个撞击体速度都非常慢,撞击也不会产生特别大的能量和热量

也就是说,故事可能是这样的:很多年以前,两颗已经成型了的千米级彗核,慢悠悠地相遇了,然后迎头相撞(慢慢的碰),合二为一……这是什么?这是一个虐死单身狗的爱情传奇啊!考虑到这两颗洋葱的表面特征、成分、地层特征都如此相像(表明两者在合并之前经历了非常相似的吸积过程),这个概率就更加低到匪夷所思了,可能是上辈子拯救了银河系吧。

不过,这种低速吸积和撞击只可能发生在太阳系形成早期,也就意味着这类双头哑铃型彗星应当在太阳系的早期就已经完成合并了

最后,敲黑板划重点:彗星67P是由两个已经成型、具有洋葱一样的丰富地层结构、成分和表面特征相似的千米级彗核,以非常小的相对速度缓慢碰撞并融合在了一起。至于这种相遇和结合,到底是什么引起的,到底是不是茫茫人海里的缘分,依然还有很多争议。近期,人们对这类双头彗星的形成原因又有了新的理论和猜想,等着看下一篇吧。(为了写下一篇我才写的这篇我会乱说?)

拓展阅读

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