楚留莫夫-格拉西缅科彗星与它的两位人类使者

文/杜骏豪

2021年11月3日，楚留莫夫－格拉西缅科彗星（简称：67P/CG）到达了近日点，并于北京时间2021年11月12日8:50到达近地点，距离地球最近时约6100万千米。虽然它每6.44年绕太阳一周，但下一次离地球这么近要等到2214年11月16日了。

这颗黯淡的彗星亮度最高时仅有8等，但它仍旧是目前为止人类最为充分了解的彗星之一——2004年欧洲空间局发射了著名的罗塞塔号探测器与“菲莱号”着陆器前往彗星67P进行近距离探测，我们有幸一睹这颗彗星上嶙峋的峭壁与烂漫的光芒。

发现

1969年，24岁的格拉西缅科（1937-2016）在苏联阿拉木图天体物理研究所工作。9月11日她使用50 厘米口径马克苏托夫望远镜拍摄了一张科马斯·索拉彗星（编号32P）的照片。10月22日，她的同事，来自基辅国立大学天文台的楚留莫夫（1945- ）检查这组照片时发现一颗光斑与彗星32P的理论位置有所偏差，甚至比彗星32P还要明亮——那是一颗新的彗星！

他们立即向国际天文学联合会报告了观测数据，就这样，一颗新的彗星在误打误撞中被发现了。这颗彗星被命名为楚留莫夫-格拉西缅科彗星，编号67P。

彗星通常在偏心率很高的椭圆轨道、抛物线轨道或双曲轨道上运行，并且它们的轨道周期范围很广，从几年到几百万年不等，因此彗星常被人们称作“时间胶囊”。

2020年7月回归的新智彗星（编号C/2020 F3）周期为4500年左右，上一次回归地球时，它正被建造胡夫金字塔的工人们凝视。更为著名的哈雷彗星（编号1P）周期为76.1年，足够幸运的人能够在一生中见证两次哈雷彗星的回归。而楚留莫夫-格拉西缅科彗星的周期为6.44年，上一次回归时，地球上还未曾有新冠病毒肆虐，下一次回归时，地球又将变成什么样呢？

彗星表面多有挥发性的冰与尘埃，在接近太阳时，太阳辐射及太阳风会将这些冰与尘埃吹起，形成长长的彗发，彗发甚至会绵延一个天文单位以上。彗星回归时最为震撼人心的便是它长长的彗发，也就是在中国古代封建社会被视为不祥之兆的“扫把星”。

现代天文学界有观点认为彗星可能是地球上大量水的源头：大约40亿年前，彗星撞击年轻的地球带来了大量的水，使地球形成海洋，能够孕育生命。此外，也有研究证明彗星含有多环芳烃、氨等物质，在撞击地球后可能会形成氨基酸甚至蛋白质等大分子物质，为早期生命孕育提供条件。对彗星的研究与探测向来离不开对地球生命起源的思索与追寻。

探测

▲ 彗星67P与它的喷流，罗塞塔探测器于2015年4月15日距离彗星约162千米时拍摄

▲ 彗星67P轨迹图示

截至2021年11月，共有4584颗彗星被发现、命名。然而这仅占潜在彗星总数的极小部分，因为外太阳系中类彗星体的数量估计有1万亿之多。彗星67P是幸运的，它有幸成为这万亿颗彗星中有人类探测器拜访的8颗彗星之一，并且是人类第一颗实施软着陆的彗星——欧空局在2004年发射了重达3吨的罗塞塔号探测器，并携带了一颗重约100千克的菲莱号着陆器，前往67P彗星探测。

“罗塞塔号”名字来源于罗塞塔石碑，上面刻有公元前196年埃及国王托勒密五世的诏书。菲莱着陆器的名字与之相似，来源于菲莱方尖碑，上面刻有希腊和古埃及象形文字双语的铭文。考古学家通过这两具石碑解读出已失传千余年的埃及象形文字。“罗塞塔号”与“菲莱号”的名字也有如此的韵味——科学家们希望它们解读太阳系与地球亿万年来形成、演化乃至生命起源的的奥秘。值得一提的是，有着小巧外形的“菲莱号”在中国互联网获得了另一个可爱的外号——韭菜号。

原本，“罗塞塔号”与“菲莱号”的目的地并非彗星67P，而是一颗叫做维尔塔宁（Wirtanen，编号46P）的短周期彗星。按计划两个探测器于2003年1月乘坐第二枚阿里安-5ECA运载火箭升空，于9年后到达46P展开探测。然而2002年12月，第一枚阿里安-5ECA火箭发射失败了，“罗塞塔”与“菲莱”的发射任务被迫推迟。新的发射时间已不足以探测46P，工程师们重新规划探测器的飞行轨道，彗星67P脱颖而出，成为了“罗塞塔号”与“菲莱号”的新目的地。

▲2014年12月10日“罗塞塔号”在距离彗星20.1千米处拍摄的彗星67P上嶙峋的峭壁

▲67P彗星表面的高山、峭壁展现出异世界的风貌

▲“菲莱号”分离着陆想象图

▲“菲莱号”成功着陆想象图

▲2014年11月12日正在降落的“菲莱号”

2004年3月2日，阿里安-5G+火箭搭载着“罗塞塔号”与“菲莱号”，终于从法属圭亚那的库鲁航天中心顺利升空——这仅仅是旅途的起点。“罗塞塔号”与“菲莱号”前往彗星67P的路，要走10年。

2014年8月6日，“罗塞塔号”终于来到了10年旅行的终点，并在9月10日成功绕着彗星67P直径只有4.2千米的彗核旋转，成为了第一颗“人造彗星卫星”。在如此近距离的观测条件下，“罗塞塔号”拍摄了无与伦比的美妙画面——小黄鸭般的双瓣彗星结构、稀薄晨雾般的喷射物、数千米高的悬崖、犬牙交错的地貌，那是一个人类未曾设想过的世界。

控制中心操控“罗塞塔”来到最近距离彗星只有8千米的地方，对彗星表面成像，为“菲莱”选定合适的着陆点。2014年9月15日，欧空局宣布将67P头部一块平整、光滑的高原定为“菲莱号”的着陆点，该着陆点被命名为Agilkia。“菲莱号”着陆后，要在表面近距离研究彗星的形貌，并对彗星表面存在的化合物进行检测，特别是氨基酸等有机物。

“菲莱号”于协调世界时间2014年11月12日08:35从“罗塞塔号”分离，并以大约每秒1米的相对速度接近67P，整个着陆下降过程持续了近7个小时。由于彗星67P的重力只有地球的万分之一，在与彗星表面接触瞬间，“菲莱号”将向彗星发射两个“鱼叉”以防止着陆器反弹。遗憾的是，“鱼叉”并没有正常发射，它在15:33第一次触碰到67P，但随即被反弹了两次，在17:33才停下来。

▲被卡在石缝中的“菲莱号”

“菲莱号”发回的报告显示，它似乎着陆在一片阴影之中，整体倾斜了30度，无法获得充足的太阳能，两天之后，电池电量耗尽，“罗塞塔”与可怜的“菲莱号”失联了。在接下来的几个月内，“罗塞塔”努力地寻找“菲莱”，但只在2015年的6月13日至7月9日之间有几次短暂、间歇性的联系。“菲莱号”发回的有限数据显示，彗星67P周围富含氧气，这让研究者们对太阳系的起源有了全新的认识。此外，“菲莱号”还探测到了乙酰胺、丙酮、甲基异氰酸酯和丙醛等化合物，这些均是首次在彗星上发现的物质。

从此之后，“菲莱号”便杳无音讯。2016年7月，失望的科学家们永久关闭了“罗塞塔”与“菲莱”的通信链路。

两个月后的2016年9月5日，“罗塞塔号”的太阳能板效率下降，它的生命也即将走到尽头。就在它即将与地面研究者永别前，地面工作人员惊喜地在“罗塞塔”发回的照片中找到了“菲莱”的身影！照片显示，“菲莱”被卡在彗星67P一条黑暗幽深的裂缝中，身体侧翻，这就是接近两年来，“菲莱号”与“罗塞塔号”无法正常通信的原因。

虽然“菲莱”的任务并不圆满，但“罗塞塔”的一生却收获颇多。“罗塞塔”观察到当彗星接近近日点时表面发生的众多变化，比如在某些平坦地区一天之内突然覆盖了几米厚的新沉积物、“小黄鸭”的颈部沟壑在通过近日点后被侵蚀得更深、数十米宽的巨石在短时间内移动了超过100米，以及彗星表面的山体滑坡。此外，“罗塞塔”还发现彗星67P的水蒸汽成分与地球上水源大有不同：彗星表面的水中，氢与氘的比例为地球水的3倍，这说明地球上的水不太可能来自像67P这样的彗星。

不到一个月后的2016年9月30日，整个任务落下帷幕。任务中心操控“罗塞塔号”缓慢坠向彗星67P的一个130米直径的坑中。“罗塞塔”与它的挚友菲莱号在彗星表面重逢，并将永远尘封在那里。

欧洲空间局为“罗塞塔”与“菲莱”绘制了憨态可掬的拟人化形象，并制作为动画连续剧，随任务的进行不断更新剧集，到任务结束后汇编为一部25分钟的短片，感兴趣的读者可以在此欣赏这部有趣的动漫，同时更加深入地了解罗塞塔与菲莱号的传奇一生。（视频播放网址：https://v.qq.com/x/page/b0385y7acai.html）

当你在望远镜中欣赏楚留莫夫－格拉西缅科彗星壮美的彗发时，别忘了还有两位人类的使者在这个暗淡的光点上长眠。

▲漂浮在太空中的“小黄鸭”彗星