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Nov. 08 2022

從彗星身上的化學物質解讀太陽系初期

  • 65P/Gunn彗星的影像,由NASA的廣域紅外線巡天探測衛星  Wide-field Infrared Survey Explorer(WISE)拍攝。圖片來源: NASA

    65P/Gunn彗星的影像,由NASA的廣域紅外線巡天探測衛星 Wide-field Infrared Survey Explorer(WISE)拍攝。圖片來源: NASA

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來自美國中佛羅里達大學的新發表,研究結果支持彗星所噴發的分子,就是太陽系形成初期的物質。本篇期刊論文發表於《行星科學期刊》(The Planetary Science Journal)。

彗星是個由塵埃、岩石和冰所組成的小天體,當繞行靠近太陽時,被陽光加熱會釋出氣體。分析這些氣體的化學分子組成和比例,提供科學家重要的線索,研究彗星形成、太陽系誕生與演化的相關主題,除了理論要符合物理模型之外,還要加上觀測資料的佐證,讓太陽系的模型更加完備。

作者收集了25顆彗星的噴發氣體觀測資料:水、二氧化碳、和一氧化碳氣體的含量。由於這些觀測資料,來自其他科學研究團隊與不同天文望遠鏡的觀測結果,作者仔細地將各來源的數據做校正統整,分析後發現有半數的彗星,二氧化碳對一氧化碳的比例較高。

研究這批彗星最有趣的地方是,來自距離太陽十分遙遠之歐特雲帶(Oort Cloud)的彗星,從來沒有或極少會繞到太陽附近。而它們被陽光加熱的彗髮中,測量到的二氧化碳比一氧化碳來得多。相比平常軌道繞行於太陽附近的彗星,所測量到的比例是完全相反。這是以前從來沒有注意到的特性。

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還有一個有趣的發現,二氧化碳和一氧化碳的比例,與科學家預測太陽系外圍的環境一致。考慮彗星與太陽的距離,當彗星軌道來到雪線(編按:Snowline雪線現在的位置,距離太陽2.7個天文單位)之內,身上的二氧化碳產生率也高於一氧化碳。研究團隊認為,在太陽系外側歐特雲帶的彗星可能受到宇宙射線強烈地轟炸,以至於彗星外層幾乎無二氧化碳,等到接近太陽時,陽光和太陽風吹掉了彗星的外層,讓彗星露出內部的物質,得以釋放出更多的二氧化碳。這也與其他科學家提出的論點相同,一氧化碳和二氧化碳在彗髮的產生率(再轉換成碳氧比),可作為評估彗星產生地於何方的關鍵指數。

作者表示,研究計畫的下一步,將分析詹姆士.偉伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)觀測半人馬小行星(Centaur)的二氧化碳和一氧化碳之比例,用來與這次的彗星研究結果做比較。(編按:半人馬小行星為軌道不穩定的小行星,本質為小行星的岩石,同時兼具彗星會噴發氣體塵埃的特徵。)

 

資料來源:PHYS.ORG

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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