罗塞塔号航天器在67P彗星上记录了尘埃喷射的爆发

活动彗星：2016年7月3日，欧空局罗塞塔号航天飞机上的OSIRIS广角摄像头看到了67P /丘里莫夫-格拉西缅科的一团尘埃。羽流起源于伊姆霍特普地区。© OSIRIS团队的ESA / Rosetta / MPS MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP /

罗塞塔航天器的五种仪器揭示了67P / Chruyumov-Gerasimenko上的尘埃喷发。

彗星在绕太阳飞行时向太空喷出的令人印象深刻的尘埃喷射并不仅是由于冷冻水的升华而产生的。在某些情况下，进一步的过程会加剧爆发。可能的情况包括释放存储在地表以下的加压气体或将一种冷冻水转换为在能量上更有利的一种。这些是马克斯·普朗克太阳能系统研究所的科学家领导的一项研究的结果，该研究人员检查了去年发生的罗塞塔彗星67P / Chruyumov-Gerasimenko的尘埃喷射。

2016年7月3日，当太阳升过罗塞塔彗星的Imhotep地区时，一切都正确了：当表面变暖并开始向太空中发射灰尘时，罗塞塔的轨迹将探测器引导穿过云层。同时，科学相机系统OSIRIS的视点恰好恰好聚焦在喷泉起源的彗星的表面区域上。探针上的总共五种仪器能够在接下来的几个小时内记录爆发情况。

“这真是好运。该研究负责人MPS的杰西卡·阿加瓦尔（Jessica Agarwal）说，这是不可能的。毕竟，通常不会事先警告就出现粉尘暴发。因此，大多数此类事件都是由Rosetta在彗星呆了两年多时目睹的，只能用远方的一种仪器记录下来。在极少数情况下，罗塞塔（Rosetta）偶然地飞过尘埃喷射流时，彗星表面上关键点的图像丢失了。“从2016年7月3日的大量测量数据中，我们能够重构出前所未有的详细进展和爆发特征，” Agarwal说。

两种原位仪器GIADA（谷物冲击分析仪和粉尘累积器）和COSIMA（彗星二次离子质量分析仪）从喷嘴中捕获了单个粉尘颗粒，并能够确定颗粒的速度，大小和平均密度。COSIMA团队成员MPS的Sihane Merouane解释说：“这是COSIMA首次能够帮助表征特定的粉尘喷射器。”由于仪器通常会收集几个星期的粒子，因此很难将它们分配给一个特定事件。COSIMA数据表明，与其他捕获的彗星材料相比，来自喷射流的颗粒更容易破碎。“它们必须非常快或相对松散地构造，” MPS研究人员，COSIMA团队的首席研究员Martin Hilchenbach说。

粉尘来源：2016年7月3日的烟流被发现在充满冰的凹陷中，靠近靠近框架底部的大石头。此图像是假色的合成图像，其中淡蓝色的斑点突出了水冰的存在和位置。© OSIRIS团队的ESA / Rosetta / MPS MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP /

此外，光谱仪爱丽丝（Alice）能够追踪由于尘埃爆发引起的亮度增加，并检测到云中的微小冰粒。甚至来自罗塞塔（Rosetta）的一个恒星传感器（用于确定航天器在太空中的位置）也为这一难题做出了贡献：爆发开始后不久，恒星跟踪仪记录了彗彗形彗星辐射强度的增加，并记录了接下来几个小时辐射强度的变化情况。

“ 2016年7月3日事件的独特方面是表面的高分辨率图像，” OSIRIS首席研究员MPS科学家Holger Sierks说。研究人员确定了一个凹陷内直径约十米的圆形区域作为射流的起点。正如对OSIRIS数据的分析所显示的，该区域的表面含有冷冻水。

通常，科学家认为，彗星表面上的冷冻气体（例如水）是造成粉尘产生的原因。在太阳的影响下，这些物质直接进入气态。流入太空的气体会带走尘埃颗粒，从而产生可见的射流。通常这些发生在日出后不久。

但是，当前的研究表明，仅此过程不能解释2016年7月3日的事件。每秒产生约18公斤的粉尘，这架喷气机比传统机型预测的要“尘土飞扬”。“另外一个充满活力的过程必须发挥作用-必须从表面下方释放能量来支撑烟羽，”阿加瓦尔（Agarwal）说。

可以想到的是，例如，在彗星的表面下方存在填充有压缩气体的空腔。日出时，辐射开始加热上方的表面，形成裂纹，气体逸出。根据另一种理论，地下无定形冰的沉积起着决定性的作用。在这种类型的冷冻水中，单个分子不像结晶冰的情况那样排列成格子状结构，而是排列得更加混乱。由于结晶状态在能量上更有利，因此在从非晶态冰到结晶冰的转变过程中释放了能量。通过太阳光输入的能量可以开始这种转变。到底是在去年7月3日进行的过程尚不清楚。

出版物：J. Agarwal等人，“ 2016年7月3日爆发以来67P彗星地下能量存储的证据”，MNRAS，2017年； doi：10.1093 / mnras / stx2386