20.23. Shoemaker Levy彗星¶
Comet Shoemaker-Levy
|原始的黑白图像导致了Shoemaker-Levy9号彗星的发现。|
大约在同一时间,他们的同事和小行星搜索小组成员大卫·利维进行了类似的观察。在向其他天文台报告了他们的发现之后,有消息称,点的奇怪排列实际上是由于一系列单独的彗星体,每一个都有一个小的昏迷和尾巴,沿着与木星相连的轨道伸展了70多万公里(434980英里)。1994年5月,有消息称,这颗名为Shoemaker-Levy9(S-L9)的彗星正在碰撞过程中,将在当年7月连续撞击木星。这将是一个独特的事件——人类第一次见证重大的行星撞击!
科学家认为S-L9彗星起源于海王星之外。经过几个世纪的旅行,各种各样的天体扰乱了它朝向木星的轨道,因此它变成了一颗短周期彗星,其非常偏心的轨道使它非常接近木星。计算表明,S-L9之前曾经过离木星表面近20000公里(12428英里)的地方,在罗氏极限范围内(距行星中心的距离,在这个距离内,行星的引力很可能会破坏经过的天体),然后分裂成21个碎片。每个核的直径小于2公里(1.25英里)。HST拍摄了这张戏剧性的图片:
|哈勃广域行星照相机2,苏梅克-列维彗星的照片,1994年5月9日。|
天文学界迅速有效地动员起来参加这次活动。随着对碰撞发生的时间和地点的更精确估计,科学家们意识到,高铁和伽利略至少可以观测到一些撞击,地球望远镜也应该能看到一些东西。关于会发生什么的猜测从没有发生太多的情况下进入木星大气层到巨大的火球。观察者网络中的预期很高。
首先击中的是上图中绳子左端的小原子核。标记为A(后面的标记为B、C、D…贯通W [省略了I和O] 这颗行星撞击了木星南半球,产生了可检测到的闪光,随后西班牙和智利的天文台观测到了羽流。下面,我们展示了通过装有甲烷过滤器的望远镜拍摄的彩色红外图像序列(该望远镜吸收大部分波长的辐射,但在2.3微米左右的窄带中通过辐射):
左下表面的变化亮点是撞击的热闪光(其上方的另一个亮椭圆是大红斑,右侧可见IO)。在接下来的六天里,天文学家们直接或者在木星快速旋转的过程中,当撞击痕迹进入视线时,监测到了随后的大部分撞击。伽利略的照相机拍到了几个在夜间活动的肢体。接下来,我们展示了7月22日W的撞击,间隔7秒,显示了撞击期间和撞击后不久的闪光(它看起来像一颗脱离行星的卫星,但实际上是一个瞬间的反应,设置在阴影肢体内的黑暗表面上):
其中一个最大的事件是7月18日G核的撞击。从这快速上升的羽流中,HST以时间序列成像,显示它在大约6分钟内达到3000公里(约1864英里)的高度:
HST通过一个绿色和基于甲烷的过滤器,成像了地表层中留下的疤痕(比地球直径大):
19-76: How do you explain that the impact of the G fragment, probably only a few kilometers in size, which on Earth would make a crater several hundred kilometers wide, actually made a visible scar on Jupiter that was at least as big as the Earth's diameter itself? `ANSWER <answers.html#19-76>`__
解释这一点以及其他的伤痕,我们可以看到,每一个原子核都会在木星外层大气中冲出一条隧道,使其气体受到震动、压缩和闪烁。来自彗星和大气层的物质进入半球状羽流,也以新月形云的形式(受撞击角的影响),与地球上与地面撞击有关的方式大致相同。形成疤痕的暗物质可能是来自木星大气的变色成分,如HCN或硫衍生物。与固体地面陨石坑不同,木星上的陨石坑逐渐消散,尽管它们的可见痕迹持续了几年。
在所有撞击发生后,下面三张木星的照片显示了这种持续性。首先是一个自然的颜色视图,由HST制作的一个侧面显示了撞击点。
第二张是从西班牙卡拉阿尔托天文台拍摄的彩色红外图像:
|西班牙卡拉阿尔托天文台拍摄的显示撞击伤疤的彩色红外图像。|
第三张图片是由HST的紫外线照相机拍摄的,它使疤痕H、Q、R、D、G和L(上半球的圆形物体是其中一个卫星的阴影)形成了鲜明的对比:
如果S-L9的任何碎片撞击地球,人类(当然是恐龙)以前从未经历过的巨大灾难将接踵而至。我们被警告了!
因此,结束这一探索太阳系的伟大旅程!前18节应该让你们相信,我们的地球是一个非常特别,但非常宜居的地方。但是,这一部分希望能让你看到这样一个事实,即太阳系的其他部分虽然不适宜居住,但其本身显然是令人着迷的。最近,天文学家在我们星系的其他地方发现了几个新的行星系统。谁知道我们自己之外还有什么不可思议的世界?也许有一天,我们会远程感知到一个姊妹行星,然后,当这项技术发展起来时,我们会通过探测器甚至我们的物种来访问它。
* 带着深深的悲痛,我们必须在这里报告一位好朋友和撞击原理老师尤金·M·舒梅克的死亡,他可能被恰当地称为“天文地质学之父”。1997年7月18日,他在澳大利亚内陆的一次汽车碰撞(具有讽刺意味的是,撞击)中死亡,当时他正在追寻在那片大陆上如此显眼的陨石坑。吉恩骨灰的一部分是在月球探矿者的船上,当探测器最终降落到月球表面时,从某种意义上说,这是他(成为月球宇航员)的一个长期目标,健康问题在阿波罗计划之前就被挫败了。