“菲莱”发布科学成果:彗星上找到构成生命基石的有机化合物!_派派后花园

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[趣味科普] “菲莱”发布科学成果:彗星上找到构成生命基石的有机化合物!

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举报 只看楼主 使用道具 楼主   发表于: 2015-08-09 0
去年11月,欧洲空间局的“罗塞塔”(Rosetta)探测器释放“菲莱”(Philae)着陆器,成功登陆67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星,而且还不止一次。科学家对“菲莱”发回的数据进行了初步科学分析,这些结果昨天(7月31日)公布在专门出版的《科学》(Science)杂志特刊上。科学家在彗星表面发现了可能构成生命基础的复杂分子,测量了彗星表面温度的昼夜变化,还评估了彗星的表面性质及内部结构。

那些数据是“菲莱”在长达7个小时的下落期间,以及在预定着陆地点Agilkia首次触地时采集的,后者触发了一系列预先设定好的科学实验。然而,首次触地后不久,“菲莱”又被反弹到半空,因此一部分测量是在着陆器再次悬空的2个小时内,在离彗星表面有大约100米高的空中完成的。最终,“菲莱”搁置于一处名为Abydos的悬崖底部。

“菲莱”完成了大约80%的预定科学实验,64个小时之后由于电量不足而陷入休眠。然而,由于“菲莱”在彗星表面意外反弹,最终它在不止一处地点采集到了数据,让科学家能够比对彗星上的不同地点。

飞行测量

在首次触地之后,“菲莱”上用于嗅探气体的设备Ptolemy和COSAC分析了进入着陆器的物质样本,测定了彗星上气体和尘埃的化学成分,这些都是太阳系早期遗留至今的重要的原始物质。

COSAC分析了首次触地时进入着陆器底部试管中的物质样本,主要是易挥发的、不含冰的尘埃颗粒。分析揭示了16种由碳和富含氮的成分构成的有机化合物,包括4种此前从未在彗星上探测到过的化合物——异氰酸甲酯(methyl isocyanate)、丙酮(acetone)、丙醛(propionaldehyde)和乙酰胺(acetamide)。

与此同时,Ptolemy则采样了进入着陆器顶部试管中的周边气体,检测到了彗发气体的主要成分——水蒸气、一氧化碳和和二氧化碳,还有少量含碳有机化合物,包括甲醛(formaldehyde)。

重要之处在于,Ptolemy和COSAC检测出的这些化学成分之中,有一些在生命基石——氨基酸、糖类和核碱基的前生物合成(prebiotic synthesis)中起着关键作用。举例来说,甲醛可以形成核糖(ribose),而核糖最终产生了DNA之类的分子。

在彗星这样的太阳系早期遗存中发现如此复杂的分子,暗示太阳系早期就在发生的那些化学过程,可能在促进前生物物质形成的过程中起到了关键作用。

比较着陆点

“菲莱”上的ROLIS相机在落向Agilkia的途中拍摄了照片,CIVA相机则在落向Abydos的途中拍摄了照片,使得科学家能够对这两处地点的地形地貌进行直观的比较。

ROLIS在首次触地前不久拍摄的一组照片显示,地表由形状各异、宽达几米的“巨石”,10-50厘米大小的粗糙“石块”,以及不到10厘米宽的细小颗粒构成。

科学家原先认为,Agilkia的浮土层可能厚达2米,但在这组照片上看来,这个地点似乎没有细腻尘埃的堆积。

ROLIS的视场内能够看到的最大“巨石”高约5米,外形特别崎岖,而且有裂纹贯穿其中,暗示有侵蚀作用将彗星上的“巨石”分解为更小的“石块”。

这块“巨石”的身后还拖着锥形的碎屑“长尾”,类似的情形在“罗塞塔”航拍的许多照片上也有出现。这种现象提供了线索,帮助科学家更好地了解,在这颗不断受到侵蚀的彗星上,颗粒物如何从一处地点上浮,然后又在另一处地点沉积下来。

在1000多米以外的Abydos,CIVA的7台显微相机拍摄的照片,不仅揭示了周围地形精细到毫米量级的细节,还帮助科学家弄清了“菲莱”最终着地的朝向。

着陆器倾斜着倒在一面悬崖之下,崖壁距离“菲莱”具有开口的一面仅有1米,立体成像展示出了7米以外的地形,还有一台相机对准上方的天空。

这些照片揭示出彗星的悬崖上到处都是大大小小的裂缝。重要的是,“菲莱”周围的物质主要是深色块状物,可能由富含有机物的颗粒构成。亮斑可能代表着不同的矿物构成,甚至可能是富含冰的物质。

从表面到地下

MUPUS装置还给Abydos的物理性质提供了实测数据。它刺出的穿透性探头显示,在这里采集的地表和地下物质样本要比第一个着陆地点Agilkia坚硬许多。

这些结果表明,在Abydos这个最终着陆地点,不到3厘米厚的薄薄一层尘土,覆盖在更加坚硬致密的冰尘混合物上。而在Agilkia,更坚硬的这层混合物或许远远深埋在“菲莱”能够探测的深度之下。

“菲莱”侧面开口处的MUPUS热传感器,揭示了当地温度在–180℃和–145℃之间变化,变化与彗星上12.4小时一天的昼夜变化相符。根据实测温度的迅速上升和下降,科学家还能推算出此处的热惯性(thermal inertia),同样表明这里只有薄薄一层尘土覆盖在致密的冰尘壳之上。

而在地表之下,CONSERT装置则为彗星整体内部结构提供了独一无二的信息,它发出无线电波穿透彗核,在着陆器与轨道器“罗塞塔”之间传播。

结果显示,彗星“大黄鸭”形状的头部是由非常松散的尘埃和冰构成的(尘埃和冰的体积比例介于0.4–2.6之间,而孔隙度约为75–85%),内部结构在几十米大小的尺度上相当均匀。

此外,CONSERT还被用来三角定位“菲莱”在彗星表面上的最终位置,目前最好的结果锁定在了一片21×34米的区域之内。

着陆器首要科学家、CIVA设备首席研究员让-皮埃尔·毕布伦(Jean-Pierre Bibring)说,“整体而言,这些首次在彗星表面上执行的开创性测量,大大改变了我们对于这些天体的认识,还将继续影响我们对于太阳系历史的认知。”

着陆器负责人斯特凡·尤拉米克(Stephan Ulamec)说,“随着‘菲莱’在6月中旬重新与地面取得联系,我们希望它能够再次开工,继续这场令人兴奋的探险,有机会展开更多科学测量,拍摄新的照片,向我们展示过去8个月来彗星表面有什么改变,或者‘菲莱’所处的位置有什么变化。”

欧洲空间局的“罗塞塔”项目科学家尼古拉斯·阿尔托贝利(Nicolas Altobelli)说,“对多个地点的这些实地观测,给‘罗塞塔’过去一年多来覆盖整颗彗星的遥感测量确立了基准。”

“随着彗星近日点的临近,我们正在安全的距离上忙于监测这颗彗星的活动,寻找表面特征发生的任何变化,我们希望‘菲莱’能够在彗星表面它所处的位置上,给我们发回补充性的报道。”(编辑:Steed)

小时候一直对外太空很有兴趣,我相信外星生命是存在的,只是还未发觉,现在正在逐渐找到生命的痕迹,希望在我有生之年能看到外星生命体的存在。

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