一颗直径约1公里的小彗星,在2017年的几个月里,完成了一件让天文学家瞠目结舌的事:它先是一点点慢下来,直到完全停住,然后调头,开始朝相反的方向旋转。这是人类第一次观测到天体如此"快"地改变自转方向。
这颗编号41P/Tuttle-Giacobini-Kresák的彗星,轨道周期约5.4年。它平时游荡在外太阳系,只有靠近太阳、轨道恰好经过地球附近时,我们才能瞥见它的身影。上一次这样的机会是在2017年。
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当年3月,天文学家记录到它的自转周期约为20小时——也就是说,它每20小时完成一次自转。两个月后,同一颗彗星的自转周期已经拉长到46至60小时,转速腰斩不止。加州大学洛杉矶分校的David Jewitt重新分析了哈勃太空望远镜在2017年12月拍摄的观测数据,发现这颗彗星再次加速,自转周期缩短到了约14小时。
数字上的波动背后,是一个反直觉的物理过程。华盛顿大学的Dmitrii Vavilov指出,这很可能是人类首次探测到天体以"快速"方式逆转自转方向。通常情况下,即便是这么小的一颗彗星,要发生如此显著的运动状态改变,时间尺度也是几十年甚至上百年。而41P完成这一整套"减速—归零—反向加速"的操作,只用了不到一年。
最简洁的解释指向一种我们相对熟悉的现象:喷气推进。当彗星靠近太阳,阳光加热使其表面的冰直接升华成气体。这些气体从彗星表面喷涌而出,形成类似火箭发动机的喷射效应。如果这股喷射恰好与彗星原有的自转方向相反,它就像一个无形的刹车,持续消耗彗星的角动量。当转速降到零,喷射仍在继续,彗星便被迫向反方向旋转,而且越转越快。
这听起来像是一个精巧的太空陀螺,但代价可能是毁灭性的。阿拉巴马州奥本大学的John Noonan表示,2027年底至2028年初41P再次接近地球时将非常值得追踪观测。他特别想知道,经历如此剧烈自转变化的彗星是否更容易解体——高速旋转产生的应力可能直接撕裂彗核。
Jewitt的预判更为直接:他认为这颗彗星的内核"很快就会自我毁灭"。有趣的是,这件事可能已经发生。如果41P真的在2017年之后某个时刻碎裂,它将提供一个罕见的研究窗口:一颗形成于太阳系早期的原始天体,其内部物质从未被阳光侵蚀,就这样暴露在我们眼前。
分析这些古老冰层的化学成分,不仅能让我们了解太阳系诞生初期的物质构成,还能作为参照基准,帮助我们追踪太阳系在数十亿年演化中化学成分发生了哪些变化。换句话说,一颗彗星的死亡,可能是另一段科学探索的开始。
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