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25年前彗星撞击木星事件,为地球敲响警钟!

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

25年前,人类第一次观测到彗星和行星的碰撞。1994年7月16日到22日,仅在一年前发现的苏梅克-列维九号彗星(SL9)的巨大碎片撞入木星,这一过程长达几天时间,在木星大气层制造了一个巨大,黑色的疤痕并且在其平流层造成卷流。

苏梅克-列维九号彗星的撞击给了科学家们研究新天体现象的机会。这也是一个警钟,太阳系中仍在发生着大碰撞,如果木星容易受到撞击,那么地球也同样如此,如果是地球被彗星撞击,那么会引起全球性大气层灾难,就像6500万年前导致恐龙灭绝的那次撞击一样。

NASA哈勃空间望远镜观测彗星可见光项目带头人,现任天文学研究大学协会执行副总海蒂·哈梅尔这样说道:“苏梅克-列维九号彗星的撞击像是重重一拳打在肚子上,它让我们深刻意识到监测我们的'邻居’是多么的重要,同时也让我们意识到在未来这种撞击对于地球会产生怎样的影响。”

图解:25年前,苏梅克-列维九号彗星撞击木星,这是人类第一次目睹星际大碰撞-----并且是全世界有目共睹的。我们之前看过太阳系内发生撞击留下的证据,但是没有亲眼目睹过撞击发生的过程。NASA360出品

彗星,是由冻结气体、岩石和灰尘混杂而成并且进行绕日运动的宇宙雪球,是对行星体造成破坏的其中一类物体。小行星----是另一类会对行星体造成破坏的物体,它是太阳系形成后残余的无气石状物质。6月30日国际小行星日,我们回顾具有历史意义的苏梅克-列维九号彗星事件,这件事让我们意识到寻找潜在星际撞击的重要性。

探索彗星

天文学家卡洛琳苏梅克夫妇和大卫列维在1993年3月发现了苏梅克-列维九号彗星。苏梅克夫妇是著名的天文学家,在他们的职业生涯中已经共同或分别发现彗星共计32枚。计算表明苏梅克-列维九号彗星受行星引力的影响会分裂成大块(某些可能会超过半英里宽),并且会围绕木星旋转且在1994年7月撞击木星。

图解:1994年5月17日拍到的苏梅克-列维九号彗星的碎片。这张图片包括全部21块碎片长达约710,000英里(1,140,000公里),几乎是月球到地球距离的3倍。这些碎片在1994年7月撞击了木星。

出品:美国国家航空航天局/欧洲航天局/ H.韦弗和E.史密斯(太空望远镜研究院)

这一消息让天文界惊喜不已----这是一次实际观察撞击的大好机会。其他行星和卫星布满陨石坑,但是我们从来没有观测过造成这些陨石坑的星际撞击。科学家已经确定很多地球上的陨石坑,更多的是因为撞击造成的,而非火山喷发,比如1英里宽(1.6千米宽)亚利桑那州流星陨石坑,93英里宽(150千米宽)墨西哥希克苏鲁伯陨石坑。苏梅克-列维九号彗星与木星的撞击将是一次特别的机会,让科学家研究撞击对于行星来说会有怎样的影响。

图解:天文学家们在马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所研究哈勃太空望远镜传来的苏梅克-列维九号彗星撞击木星的第一张影像。

出品:美国航天局 /太空望远镜科学研究院

全球观测活动

全世界的天文学家有一年的时间为这次撞击做准备,全世界很多地面望远镜加入这次观测。其中包括坐落于夏威夷大岛莫纳克亚山顶那架NASA红外望远镜(IRTF)。NASA也会通过两架航天器收集数据,一架是1989年发射线绕木星运行的航天器,另一个是哈勃太空望远镜。

图解:NASA红外望远镜设备,坐落于夏威夷大岛莫纳克亚山顶。1994年7月拍摄到苏梅克-列维九号彗星碎片C撞击木星夜区的画面。出品:美国航天局/喷气推进实验室

图解:1994年7月22日伽利略号木星探测器拍摄到了的四张木星影像还有苏梅克-列维九号彗星W碎片撞击木星夜区产生的明亮撞击点。当时航天器距离木星2.38亿公里(1.48亿英里),距离地球6.21亿公里。伽利略号从地球到木星的视线角度大约是40度,可以直接观察撞击。这些图像是是用绿色滤镜(可视光)以2 1/3秒间隔拍摄的。出品:美国航天局/喷气推进实验室

“苏梅克-列维九号彗星将彗星搜寻者、木星大气专家和天文学家聚集在一起共同商讨如何能够观测这次事件。”NASA近地物观测项目经理凯丽法斯特说道。为了观看苏梅克-列维九号彗星撞击,她第一时间赶到了IRTF。“提前通知并计划真的很必要,因为这让我们更加合理安排观察计划并让我们得到最满意的结果。”

天文学家齐聚夏威夷远红外望远镜设备基地(IRTF)为这次撞击做准备。这架望远镜于1970年代后期建造,为了旅行者任务探测外行星提供支持。这架望远镜对热很敏感,因此它的图像显示出彗星碎片撞击木星的巨大亮点。

“通常,人们以为太阳系是静态的,你无法立刻看到它有大的改变,”碰撞发生时任IRTF经理的约翰·雷纳继续说道,“但是,突然目睹这些碰撞,看到那些巨大的明亮的光点出现在太阳系最大的行星上时,那时的感觉真是非同寻常。”

尽管来自IRTF和众多地面的天文台的观测结果令人震惊,但是地球上的望远镜并没有实际观察到撞击发生,因为撞击发生在木星的“夜”区。只有行星旋转时地面的望远镜能够看到撞击后的画面。但是美国航天局的伽利略号航天器却有机会现场观看。撞击发生时,伽利略号正在研究木星及其卫星的轨道上运转,且以正确的方向接近撞击点并目睹了彗星碎片撞击木星画面。相距2.38亿公里(1.48亿英里)的伽利略号拍摄到了珍贵的照片。

当然,最棒的画面,还是来自哈勃---在它的第一次服务任务中进行了关键的维修。哈勃通过高分辨率镜头在地球大气之上拍到精美的高质量的画面,这些画面可以让科学家追踪木星云顶塌陷的痕迹和羽流的走势。慢慢的,随着木星自转,彗星撞击形成的深色痕迹开始显现。天文学家观察到暗物质扩散,烟羽的轮廓,以及爆炸废墟那独一无二的细节。为了让公众了解最新画面,哈勃新闻发布会每天都在举行并持续了一整周。哈默尔回忆起最初对哈勃望远镜是否会观测到画面表示怀疑,因为与巨大的气态星球相比,彗星是如此之小。当图像出现时,她几乎几天没睡。“我非常的震惊,而且非常兴奋”她说道,“参与这个项目真的是太棒了,这个项目会改变我们对木星的认知,并且改变我们对太阳系中碰撞的理解。”

撞击科学

全世界的科学家见证了21块碎片撞击木星大气层后产生的结果。每次撞击都有物质飞回撞击到木星大气,产生的碎片作为地球上科学家研究木星风的标记。在此次事件之前,观察云层踪迹是研究气态巨行星大气层如何传输物质的最基本的方法。但是像氨和氰化氢这样的物质却从木星最上层的云层下方进入了平流层,由于这些分子的流动,让科学家们有了新的方法来追踪风。即使今天,科学家们也能从木星大气层中侦测到碰撞后的氰化氢。

这些观察还可以帮助我们改进撞击基本模型,并且让我们了解更多,大体上就是撞击后微粒如何在大气中传输。因为我们不能在实际生活中测试撞击,当然,除非是很小规模,比如在实验室中将一个卵石射入一块岩石---苏梅克列维九号彗星撞击给科学家们提供了一次自然的试验,来研究巨大撞击如何影响像行星这样的物体。研究苏梅克列维九号彗星撞击木星可以帮助科学家们强化他们的模型,来了解如果彗星或小行星撞击地球可能发生的情况。

人类的警钟

在SL9撞击事件之前,并没有“行星防御”这种说法。很多组科学家在追踪近地物体(NEOs):距地球轨道3000万英里(5000万公里)以内的小行星。但是回顾1990年代中期,只有少数科学家(包括苏梅克)在太阳系中寻找小行星。

在撞击发生这年,一个由林德利·约翰逊(美国航天局首任行星防御管)领导的空军研究小组一直试着说服他们的长官,发现并追踪近地小行星任务应该是空军太空感知任务之一。当苏梅克九号彗星与木星相撞时,约翰逊的研究成为空军研究未来太空能力的主要内容。

1988年,国会在支持近地小行星研究的科学家和哈勃拍摄的关于木星碰撞影像的影响下,正式要求美国航天局在我们1公里以外找到90%的小行星。截止到2010年末,美国航天局已经完成该目标。如今,该机构正在努力寻找至少90%的小行星,其宽度介于450-3,000英尺(140-1,000米)之间,大约占到小行星的三分之一。

“苏梅克-列维九号彗星事件让我们知道,不仅是过去,即使是现在,我们在撞击面前也是脆弱的。”约翰逊说道,“这些撞击事件就在太阳系中发生,我们应该尽我们所能在危险的物体带来撞击地球的威胁之前找到它们。”

图解:横幅图片:这张图片是由美国航天局哈勃望远镜拍摄到的木星图片。记录了苏梅克九号彗星碎片“D”和“G”撞击点。其中图片上较大的点,是在美国东部时间1994年7月18日凌晨3:28由碎片G撞击产生的。它从南方以45度角撞击木星大气,并且产生的弹射沿该方向向后抛。在碎片G的左侧较小的一点,是由碎片D于美国东部时间1994年7月17日上午7:45撞击形成的。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Karl Hille- Monkey

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1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://www./feature/goddard/2019/how-historic-jupiter-comet-impact-led-to-planetary-defense

Tags: Comets, Goddard Space Flight Center, Hubble Space Telescope, Jupiter, Solar System

https://www./feature/goddard/2019/how-historic-jupiter-comet-impact-led-to-planetary-defense

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