彗星尾巴碎片里有什么？欧美的太阳轨道飞行器发现了一些秘密

文/小钳

去年，一颗本该出现在我们的夜空中的彗星，在出现人类视野中之前分裂解体。虽然你错失了在夜空中看到这颗美丽彗星的机会，但是现在，它却给我们带来了另一个罕见而美妙的“礼物”。

当这颗彗星孤零零的尾巴继续穿越太阳系时，一艘绕太阳运行的轨道飞行器机缘巧合地穿过了它的尾巴。多亏欧洲航天局的太阳轨道飞行器，让我们现在有机会对一颗解体彗星的尾部有了惊鸿一瞥。

这些发现已经在英国皇家天文学会学会的《皇家天文学会2021年会》上发表。

2019年12月份，人们发现了彗星 c/2019 Y4(ATLAS) ，这让热衷于观测彗星的天文爱好者们兴奋不已。因为从它围绕太阳运行的预计轨道来看，它将距离地球足够近，届时近到仅凭肉眼就可以被观测到。然而世事难料，在它即将到达那个点之前——也远在它预期的近日点之前——彗星解体了。

▲上图: 2020年4月20日，哈勃空间望远镜太空望远镜拍摄的 c/2019y4号彗星(ATLAS)照片，这是迄今为止这颗彗星固体核破裂的最清晰照片。

去年4月，哈勃太空望远镜拍摄到的照片显示了这颗彗星的碎片，由于彗星上的冰物质在离太阳越来越近的温度中升华而破碎。这其实并不罕见，但它确实破灭了我们看到这颗彗星的希望。

对于 c/2019 Y4(ATLAS)，科学家也给予了其他希望。在它被观测到之后不久，操控太阳轨道卫星的团队注意到太阳轨道器的路径将带它穿过彗星的尾巴。当然这艘太阳轨道器显然不是专门为了这场遭遇而设计的，它的仪器设备也不应该在这个时候打开，但是好奇心驱使着科学家们，为什么不试着看看他们能发现一些什么呢？

当彗星解体时，研究小组认为，既然他们已经做好了试试看的准备，那么他们也可以继续依计行事，即使可能探测结果为零。然而，当太阳轨道飞行器按计划与彗星尾巴“会合”时，它确实探测到了一些东西。

现在，科学家们已经重现了这次“太空遭遇”，以确切了解探测器探测到了什么。

由伦敦大学学院物理学家 Lorenzo Matteini 领导的研究小组写道: “我们已经确定了2020年6月4日初观测到的磁场结构，它与全磁场反转、局部磁流减速和大等离子体密度以及增强的尘埃和高能离子事件有关”。

“我们将这种结构解释为低磁场和高密度物体周围的磁场，正如彗星特有磁尾的那样。在这个大型结构的内部和周围，发现了几个离子范围的波动，它们与彗星拾取离子不稳定性所产生的小型波和结构相一致

换句话说，太阳轨道器的仪器探测到了彗星尾部的磁场，这些磁场嵌入了周围的行星际磁场。这使他们能够更多地了解 c/2019 Y4(ATLAS)的离子尾。

彗星有两条尾巴。一条是尘埃尾巴，这些尘埃是由彗星冰物质升华而成，是由彗星抛射出的尘埃构成的，这些尘埃作为冰冷的物质升华，在彗星的原子核周围形成一个被称为“彗发”的尘埃大气层。而来自太阳和太阳风的辐射压力将尘埃推开，从而形成一条尾巴。

另一方面，当太阳紫外线使彗发中的分子离子化时，就会产生离子尾。由此产生的等离子体产生了磁气圈; 它也被太阳风推开，这就是离子尾。

研究小组的结果表明，彗星解体后，离子尾的磁场还会保持一段时间。嵌入在太阳风中的磁场在离子尾部的磁场周围弯曲和悬垂。

他们说，探测器的测量结果与嵌入在太阳风中的彗星磁场和等离子体结构相吻合，要么与破碎的彗星碎片相吻合，要么与之前断开的尾巴的一部分相吻合。

“这是一个非常独特的事件，也是一个令人兴奋的机会，让我们能够对彗尾的组成和结构进行前所未有的详细研究,”马特伊尼说。

“伴随着帕克太阳探测器和太阳轨道器比以往任何时候都更接近太阳。我们希冀，这些天缘奇遇的事件可能在未来变得更加普遍!”

文中的太阳轨道飞行器是欧洲航天局和美国航空航天局联合研制的，它能够在距太阳约7700万公里处观测太阳，处于地球和太阳中间。它对将对太阳极区展开高分辨率观测，让人们窥见太阳两极的真面目，同时也将揭示太阳磁场的秘密，更好地探究太阳与地球的关系，进一步推动人类对太阳系的认知。

咱们在航天领域取得的进步有目共睹，其发展速度更是令人振奋，所以我认为在“探月工程”顺利展开的同时，“探日工程”也有必要加快步伐了！