第九章彗星

流浪漢的假說

彗星是宇宙天體中的“流浪漢”，它不是每年每天都能見到的天體，彗星分周期彗星和非周期彗星兩種，即使是周期彗星的周期也不一定，有的幾年回歸一次，有的幾十年回歸一次，有的上百年和上千年回歸一次。還有的非周期彗星是一去不複返。周期彗星的運行軌跡多是橢圓形和拋物線狀；而非周期彗星的軌跡是開放形和雙曲線狀。這種運行軌道是受天體間萬有引力作用所至。在行星的攝動下，有的周期彗星變為非周期彗星；反之，有的非周期彗星也可變為周期彗星。

如果彗星的壽命真的十分短暫，而且它們的命運隻能是四分五裂，形成大量的宇宙塵埃而最終步入消亡，那為什麽直至今日，仍有大量的彗星遨遊於天際中呢?為什麽在太陽係形成至今的46億年的漫長歲月裏，彗星仍未消失殆盡呢?上述問題的答案隻可能有兩個：其一，彗星形成的速度與其消亡的速度是同樣迅速的；其二，宇宙中的彗星實在太多了，即使在46億年後的今天仍未全部消失。不過第一種可能性成立的理由並不充分，因為天文學家們至今也未能發現彗星仍在形成的證據。

看來，我們隻能從第二種可能性人手，丹麥天文學家詹·漢德瑞克-奧特於1950年指出：當太陽係形成之時，由於它的中心產生的引力無法充分束縛其最外部大量的宇宙塵埃和氣體星雲等原始物質。因此這些物質並未能形成整個聚合過程中產物的一部分，在這種聚合過程的初期，上述物質仍處於原始位置，並因受到的壓迫較輕而形成1000億塊左右的冰態物質。這種雲係雖然遠離行星係，但仍受太陽吸引力的控製，人們稱之為“奧特雲”。至今還沒人見過這些雲係，但到目前為止，這僅僅解釋了彗星現在存在的原因。

很顯然，彗星可能存在於上述雲係中，這些彗星以極緩慢而固定的速度繞太陽旋轉，其運行周期達數百萬年，不過，在某種時候，由於彼此間的碰撞或其他恒星的吸引，彗星的運行將發生改變。在某些情況下，其公轉速度加快，此時，公轉軌道半徑必將加大，並最終永遠脫離太陽係；反之，公轉速度也可能減緩，此時，彗星將向太陽係中心靠攏。在這種情況下，彗星將以一種極為絢麗的形象出現於地球上空，從此它將以新軌跡運行(除非這一軌跡再次因星體間的碰撞而改變)，並最終步人消亡。

奧特斷定在太陽係存在的歲月裏，有20％的彗星已經飄逸到太陽係以外或已墜人太陽而消亡了，不過，仍將有80％的彗星以其原有的姿態遨遊於太空之中。

彗星起源的第二種假說認為，彗星來自太陽係邊緣彗星帶。

這種學說認為太陽係邊緣有個彗星帶，那裏大約有100億顆彗星，它們可能是在50億年前在天王星、海王星和冥王星形成時剩下的物質雲形成的，並定期地向太陽係內部飛來。

當它們從大行星附近飛過時，由於行星引力作用，軌道受到攝動，於是軌道變成橢圓形，成了周期彗星。因此，它也就成為太陽係的固定成員了。如哈雷彗星，它就是橢圓形軌道，周期為76年，周期性地回歸太陽係。這種說法實際上是“俘獲”說。

第三種假說認為，彗星可能來自木星噴發物。

這種假說認為大多數周期彗星的軌道遠日點都在離木星軌道不遠處，由此可推測彗星很可能是由木星內部向外噴發一些物質而形成的。彗星的化學成分確實也與木星大氣成分相近，這一點支持了噴發說。要想噴發，必須達到60千米/秒的速度才可能使噴發物擺脫木星引力而飛向太陽係的軌道。但這一速度對木星上的溫度來說，又似乎很困難。所以此假說是否站得住腳，還待更多證據來證實。

還有一種更離奇的學說認為太陽有一顆姐妹星，叫複仇星。複仇星在繞太陽旋轉的軌道上周期性地把致命的彗星釋放到地球上，使地球上揚起彌漫持久的塵埃，環境發生劇烈變動，以致使生物從地球上消亡。每隔2600萬年複仇星離太陽最近時，引力使彗星從奧爾特雲中飛出，其中一部分便飛到地球大氣層來。至於複仇星的來曆，有人認為它與太陽同期形成；有人認為它是後來被太陽俘獲的。當它闖入太陽係時，可能擠走了某顆行星，並由於攝動力而引起地球上的一場大浩劫。至於複仇星是否存在?它是一顆恒星還是一顆行星?還是一顆黑星(黑洞)?到目前還一無所知，什麽也沒觀測到。所以關於彗星來源問題，目前仍處於假說研究證實階段，最後打開彗星之謎的金鑰匙還沒有拿到手。

哈雷彗星

哈雷彗星每靠近地球時，地球上就出現神奇的彗星蛋，令人百思不解。

1682年，哈雷彗星對地球進行周期性的“訪問”時，在德國的馬爾堡，有隻母雞生下一個異乎尋常的蛋——蛋殼上布滿星辰花紋。1758年，英國霍伊克附近鄉村的一隻母雞生下一個蛋殼上清晰地描有彗星圖案的蛋。1834年，哈雷彗星再次在蒼穹出現，希臘科紮尼一個名叫齊西斯·卡拉齊斯的人家裏，有隻母雞生下一個蛋，殼上有彗星圖。他把它獻給國家，得到了一筆不小的獎勵。

1910年5月17日，當哈雷彗星重新裝飾天空時，法國人詫異地獲悉，一名叫阿伊德·布莉亞爾的婦女養的母雞也生下一個蛋殼上繪有彗星圖案的怪蛋，圖案猶如雕刻，任你擦拭都不改變。

為了得到1986年的彗星蛋，早在1950年，蘇聯科學家便在國內聯係了數以萬計的農戶；法國、美國、意大利、瑞典、波蘭、匈牙利、西班牙等二十多個國家也建立了類似的調查網絡。現在，調查結果已揭曉：1986年，意大利博爾戈的一戶居民家裏的母雞生下一個彗星蛋，母雞的主人意大利人伊塔洛·托洛埃因此暴富。為什麽天空出現哈雷彗星時，地球上就出現蛋殼上描有哈雷彗星的雞蛋呢?這個謎尚待解開，作為研究彗星的資料，被認為與免疫係統的效應原則，甚至和生物進化有關。

彗星與地球

在1994年發生的“蘇梅克一利維9號”彗星碰撞木星的事件，引起了全世界科學家、政府領導人甚至平民百姓的關注。

這顆彗星闖入離木星很近的地方，被木星的潮汐作用撕裂為21塊碎片。天文學家預告“蘇梅克一利維9號”彗星的碎片處在一條最後要和木星碰撞的軌道上，1994年7月下半月，這些碎片將陸續和木星相碰撞。正如預告的那樣，1994年7月17日至21日，這顆彗星的21塊碎片一塊接一塊地撞到木星表麵。21塊碎片中最大的一塊直徑約3．5千米，相撞時產生的烈焰高達1600千米。碰撞之後，在木星上留下的黑斑比地球還大。撞擊所產生的能量相當於3億顆原子彈，所發出的紅外輻射極其強烈。人們以極大熱情關注這一宇宙碰撞事件的整個過程。同時，人們也在思考：我們的地球是否也有可能受到彗星的襲擊?當然，彗星和地球相撞的機會要比彗星和木星相撞的機會少很多。然而，也不是一點可能性都沒有。

今天，天文學家比以往更加重視對彗星的研究了。

掃帚星

彗星，俗稱掃帚星，出現時總是以它那拖著長長尾巴的特有外形吸引著人們的注意。在古代，它往往被視作不祥之物而給人以恐懼感。盡管人們對彗星已有幾個世紀的科學觀測曆史，但認識還是很不足的。從體積上講，彗星堪稱太陽係中的龐然大物。彗星的彗發大過太陽，彗尾則更可長達3億千米。

然而這一切都是彗星運動到離太陽較近時在太陽光作用下從彗核發展而來的。因此，彗星又是太陽係中最為活躍的成員。

彗核太小了，地球上即使用大望遠鏡也觀測不N‘o人們隻是間接地猜測有彗核存在，並估計它的性質和大小。

那麽彗核究竟是什麽呢?一個世紀之前，紐頓認為彗星是一大團固體粒子，它們在相似的軌道上獨立地繞太陽公轉。這團粒子的中心密集區即成為彌漫的彗核，但核並不是一個整體。這就是最早的彗核沙礫模型。這類模型認為固體微粒是在太陽係外形成的，因而有星際物質成分。但各種沙礫模型的具體內容又有所不同。1953年，英國科學家裏特頓在他的《彗星及其起源》一書中主張彗星是鬆散的粒子群，粒子間無引力束縛。而利奇特則在1963年他的《彗星本質》一書中認為彗星雖是較鬆散的粒子群，但粒子問有引力束縛。沙礫模型可以很自然地解釋彗星的分裂以及形成流星群等觀測事實。

另一種觀點認為彗星具有致密彗核。這種看法上一世紀就有了，但直到1950年美國科學家惠伯才使這種觀點有了重大的發展。他認為沙礫模型不能解釋有關彗星的許多觀測事實，如軌道長期變化，彗星爆發以及大彗星的氣體塵埃比。

惠伯的致密核模型認為彗核是由冰凍的母分子和塵埃微粒混雜組成的整塊團狀物質，稱為“髒雪球”。這種模型可以解釋彗星的多種觀測特征，在惠伯之後又得到很大發展，但長期以來始終沒有直接的觀測證據。

1985年至1986年哈雷彗星回歸期間，有5艘飛船到達彗星附近進行實地探測。根據探測結果，哈雷彗星的彗核並不是惠伯認為的那種簡單“髒雪球”。這首先表現在外形不是一個球，而是呈長條形。彗核外表麵極不規則，看上去像是由許多碎片組成的冰礫堆。表麵粗糙，顏色極黑，如天鵝絨。彗核內物質的分布是不均勻的，最外部是由非揮發性物質構成的多孔表麵層。因此當彗星接近太陽，外表溫度高達30～130℃時，表麵層之內仍可以有冰存在，溫度低於-70℃。這一結構使彗核大部分表麵不呈現較為均勻的氣體升華現象。隻是當陽光熱量通過表麵層傳到內部並使冰升華時，蒸汽才能穿過表麵層逸出，成為噴流等彗核活動現象。因而，外部看來隻有小部分彗核表麵是活動的，噴流呈離散狀分布，而不是從整個表麵向外發出。核的不規則外形本身就表明了冰不是在一段較長時間內從包殼下部持續地通過升華釋放出來，因而核的內部結構也不會均勻。

這種帶有外殼的複雜髒雪球模型為許多人所接受。但這畢竟隻是對哈雷彗星單一樣品的研究結果，而且嚴格說來許多內容還是間接推測出來的，以能說明用惠伯的簡單均勻結構髒雪球模型所不能很好解釋的一些觀測現象。有些人，比如上麵提到的裏特頓，長期以來仍堅持他的沙礫模型。其他彗星的彗核又怎麽樣呢?如果有朝一日能直接從彗核上或深入彗核內部取一些樣品來分析又會得出什麽結果?這些隻能留待以後的進一步研究來取得正確答案了。