67P/丘留莫夫－格拉西緬科彗星（俄語：67P/Комета Чурюмова — Герасименко；又譯為楚留莫夫－格拉希門克；簡稱：67P）是一顆軌道周期為6.44年，自轉周期為12.4小時的木族彗星，最大公轉線速度約為135000km/h(38km/s)，星體最長處約有4.1~4.3km，發源於柯伊伯帶。它於2015年8月13日到達近日點，下一次到達近日點的時間將是2021年11月2日。與其它很多彗星一樣，它的名字取自發現者。該彗星為在1969年由蘇聯天文學家克利姆·伊萬諾維奇·丘留莫夫與斯維特拉娜·伊萬諾夫娜·格拉西緬科發現。右圖為由“羅塞塔”飛船拍攝的丘留莫夫-格拉西緬科彗星的灰階照片。
67P是歐洲航天局於2004年3月2日發射的羅塞塔號探測器的目標天體。2014年8月6日，羅塞塔號探測器與目標彗星會合，並在同年9月10日進入預定軌道，11月12日，其攜帶的菲萊登入器成功在彗星上著陸。這是有史以來第一次有人造探測器在彗核上受控軟著陸。
基本介紹
- 中文名：67P/丘留莫夫－格拉西緬科彗星
- 外文名：67P/Churyumov-Gerasimenko
67P/Комета Чурюмова — Герасименко - 別名：1969 R1, 1975 P1, 1976 VII, 1975i, 1982 VIII, 1982f, 1989 VI
- 分類：彗星
- 發現者：克利姆·伊萬諾維奇·丘留莫夫；斯維特拉娜·伊萬諾夫娜·格拉西緬科
- 發現時間：1969年6月20日
- 質量：(1.0±0.1)×10^13 kg
- 平均密度：0.4 g/cm
- 直徑：4.1×3.2×1.3 km
- 表面溫度：-93 至 -43 ℃
- 逃逸速度：~1m/s(3ft/s)
- 自轉周期：12.4043±0.0007 h
- 半長軸：3.4630 AU
- 離心率：0.64102
- 公轉周期：6.44 yr
- 平近點角：303.71 度
- 軌道傾角：7.0405 度
- 升交點經度：50.147 度
- 近日點：1.2432 AU
- 遠日點：5.6829 AU
- 近日點幅角：12.780°
發現過程,形狀,軌道歷史,羅塞塔項目,表面,
發現過程
67P是由克利姆·伊萬諾維奇·丘留莫夫於1969在基輔大學天文台發現的。他在查看斯維特拉娜·伊萬諾夫娜·格拉西緬科於1969年9月11日在阿拉木圖天體物理研究所拍攝的周期彗星32P/科馬斯·索拉彗星的照片時，發現底片邊緣處有一個類似彗星的天體.最初他認為這就是想要拍攝的32P彗星,回到母校基輔大學後，丘留莫夫又仔細地檢查了所有的照片。10月22日，在照片拍攝一個月之後，他發現那個天體偏離了預期位置達1.8度，所以不可能是科馬斯·索拉彗星。再仔細觀察後，在照片上發現了一個暗淡的32P彗星的影像，因此丘留莫夫斷定這是一個新發現的彗星。
形狀
這顆彗星由兩部分組成，中間由一個脖子狀的狹窄柱體連線。大的一部分大小約為4.1km*3.3km*1.8km,小的一部分約為2.6km*2.3km*1.8km。每個軌道周期，彗星的質量就會因為氣體和塵埃被太陽風吹走而減少。據估計，67P每次回歸表層厚度就會減少1±0.5m。這種分為兩個半球的奇怪的形狀有兩種可能的形成方式：由一整塊“岩石”因不均勻侵蝕而形成，或是由兩塊“岩石”低速碰撞黏合而成（通常稱為接觸雙星）。前一種情況下，星體表面因侵蝕而露出的階梯結構（由於星體內部分層）應是同向的，而後一種情況則相反。經過研究，科學家們發現67P的“階梯”是不同向的，這表明後一種情況可能性較大——兩個形成於柯伊伯帶的小天體碰撞接合形成了丘留莫夫-格拉西緬科彗星。
根據羅賽塔號的觀測數據繪製的彗星電腦模型
軌道歷史
一般情況下彗星在接近木星或土星時其軌道都會被改變。1959年以前，67P的近日點距離為2.7AU（400,000,000 km）。1959年2月，它與木星近距離接觸，導致它的近日點向內移動了大約1.3 AU（190,000,000 km），進入了軌道。在2009年的近日點後，發現它的自轉周期已經從12.76小時減少至12.4小時。據信這一變化是由因升華而引起的扭矩導致的。67P上次回歸是在2015年。2014年9月，丘留莫夫-格拉西緬科的核心視星等約為20。它在2015年8月13日到達近日點。從2014年12月到2015年9月，它與太陽的視距離小於45度。2015年2月10日，它與太陽相距5度，距離地球3.3AU（4.9億公里）。它於2015年5月5日穿過了天赤道，從北方最容易看到半球形的它。甚至就在近日點之後，當它位於雙子座時，它的亮度只會增加到大約12度，需要望遠鏡才能看到。在2016年7月，這顆彗星的總星等約為20級。
67P的軌道從火星軌道內部移動到木星軌道外，2015.8
羅塞塔項目
羅塞塔任務是第一個包括一個伴隨彗星運行數年的軌道飛行器以及一個從彗星表面收集近距離數據的著陸器。該任務於2004年發射，2014年抵達67P彗星，並於2016年在彗星表面著陸。羅塞塔項目最早是在1970年代開始構思，其最初的設計是一項彗星取樣返回任務。最終歐洲航天局科學項目委員會在1993年11月批准了羅塞塔項目的實施。最初確定的考察目標是彗星46P/Wirtanen，但隨後在確定飛船的發射時間被定在2004年之後，項目的探測目標被重新確定為67P/丘留莫夫 -格拉西緬科彗星。
準備工作
為了準備羅塞塔任務，科學家們對2003年3月12日哈勃太空望遠鏡拍攝的照片進行了仔細分析，建立了一個整體的67P的三維模型，並由計算機生成了圖像。
根據哈勃望遠鏡的觀測製作的丘留莫夫－格拉西緬科彗星的3D圖示
2004年3月2日，羅塞塔飛船從南美洲法屬蓋亞那的庫魯航天中心由一枚阿麗安-5型火箭發射升空，隨後進行了3次地球引力彈弓借力和一次火星引力彈弓借力。在其追逐彗星的途中，羅塞塔相繼在2008年和2010年飛越了小行星2867(Steins)以及小行星21(Lutetia)，隨後在2011年6月進入休眠狀態。
2012年4月25日，N.Howes、G.Sostero和E.Guido用2米口徑的福克斯望遠鏡進行了迄今為止最詳細的觀測。
羅塞塔飛船在2014年開始進入執行任務狀態，同年1月20日按計畫從休眠中甦醒，隨後進行了設備檢查，並繼續朝著彗星飛行。2014年6月6日，當羅塞塔距離67P彗星36萬公里（22萬英里），距離太陽3.9AU（5.8億公里）時，檢測到水蒸氣以大約1升/秒的速度釋放。2014年7月14日，羅塞塔拍攝的圖像顯示，它的彗核形狀不規則，有兩個截然不同的核心裂片。據估計，核的大小為3.5×4 km（2.2×2.5 mi）。當時對其形狀提出了兩種解釋：它是一種接觸雙星，或者它的形狀可能是由於冰從其表面升華而形成的不對稱侵蝕，從而留下了波狀的形狀。任務科學家已經確定接觸雙星假說是明確正確的。
羅塞塔拍攝的第一張彗星照片，圖中可見M107。2014.3
2014年7月14日，進行處理後的彗星視圖
會合與進入軌道
2014年5月，羅塞塔號使用推進器，將自身的速度由780 m/s開始逐漸減少，這是為了通過減小羅塞塔號的相對速度至1 m/s，來為8月6日進入彗星的預定軌道作準備。2014年8月6日，經過十年飛行，羅塞塔號彗星探測器安全進入圍繞彗星運行的軌道。9月10日，羅塞塔號進入預定軌道，並離彗核只有30 km。在8月至11月間，羅塞塔飛船一直在圍繞彗星運行，其搭載的各項設備對彗星表面進行了詳細考察，以確定其表面環境條件。
著陸器“菲萊”拍攝的與“羅塞塔”分離的一刻
著陸
由於彗星上的的引力太小，“菲萊”很容易便會因反彈而墜機，因此必須考慮一些技術因素，以保持登入器的平穩。所以登入器的起落架便根據機構學來設計，以便應對丘留莫夫－格拉西緬科彗星表面較小的引力。另外考慮的也包括魚叉、推進器、用作旋緊彗星表面上的凍的著陸臂和以防止在登入器在彗星表面附近自轉的飛輪。儘管如此，登入器在第三次著陸才穩定在彗星表面的安全位置（本來計畫是一次降落成功的）。
彗星周圍的塵埃與宇宙射線，由羅賽塔號於2016年6月1日拍攝
“羅塞塔”拍攝的“菲萊”
著陸器“菲萊”工作模擬圖
其他發現
2015年1月23日，《科學》雜誌發表了一期有關彗星的科學研究特刊。
在菲萊的電池發生故障之前進行的測量表明，灰塵層的厚度可能高達20厘，下面是堅硬的冰，或者是冰和灰塵的混合物。另外，彗星中心的孔隙率似乎增加了。
在菲萊降落和著陸過程中，通過其ROMAP儀器和羅塞塔的RPC-MAG儀器進行了測量，發現丘留莫夫-格拉西緬科彗星的核本身沒有磁場。這表明，磁場可能並不像先前假設的那樣，在太陽系的早期形成中起到了作用。
羅塞塔上的愛麗絲光譜儀確定了電子（在彗星核上方1公里或0.6英里範圍內）是由太陽輻射對水分子的光離子化產生的。此外，彗星上還存在與坑塌有關的活動坑，可能與爆發有關。
COSAC和托勒密儀器在“菲萊”號著陸器上的測量顯示出16種有機化合物，其中4種是首次在彗星上發現的，包括乙醯胺、丙酮、異氰酸酯甲酯和丙醛。天體生物學家錢德拉·威克拉馬辛哈和馬克斯·沃利斯說，探測到的一些物理特徵“羅塞塔”和“菲萊”在彗星表面，例如富含有機物的地殼，可以用外星微生物的存在來解釋。羅塞塔項目的科學家們認為這種說法是“純粹的推測”。富含碳的化合物在太陽系中很常見。羅塞塔和菲萊都不具備搜尋生物直接證據的能力。迄今為止唯一在彗星上檢測到的胺基酸是甘氨酸，以及前體分子甲胺和乙胺。
在彗星發射的塵埃顆粒中也發現了固體有機化合物，這種有機物質中的碳結合在“非常大的大分子化合物”中，類似於碳質球粒隕石中的不溶性有機物。科學家們認為，觀測到的彗星含碳固體物質可能與隕石中的不溶性有機物具有相同的起源，但在被納入彗星之前或之後受到的改變較少。
到任務結束為止，這項任務最突出的發現之一是在彗星周圍探測到大量的自由分子氧（O2）氣體。太陽系模型表明，分子氧應該在67P誕生時消失。大約在46億年前，在一個劇烈而熱的過程中，這個過程會導致氧與氫發生反應並形成水分子。而以前從未在彗發中探測到氧氣。現場測量表明，在彗差中O2/H2O比率是各向同性的，並且不會隨日心距的變化而發生系統性變化，說明原始的氧氣在彗星的形成中被包進了彗核。這個這一發現對理論提出了挑戰，即在彗星表面，水分子與矽酸鹽和其他含氧物質發生碰撞時，可能會產生O2材料。通過檢測彗星中的分子氮（N2），科學家認為彗星顆粒在低於30 K（−243°C；−406°F）的低溫條件下形成。
2018年7月3日，研究人員報告說，67P彗星表面並沒有製造出分子氧，這一發現支持了氧來自彗星體的觀點，而且可能是原始的氧。
表面
丘留莫夫-格拉西緬科彗星上有26個不同的區域，每個區域都以埃及神的名字命名；大裂片上的區域以神的名字命名，而小裂片上的區域則以女神的名字命名。在春分之前，北半球確定了19個區域。後來，當南半球被照亮時，又有七個地區使用相同的命名規則被定名。
地形名稱 | 類型 |
Ma'at | 塵埃覆蓋區 |
Ash | 塵埃覆蓋區 |
Babi | 塵埃覆蓋區 |
Seth | 凹坑和易碎物質 |
Hatmehit | 隕石坑 |
Nut | 隕石坑 |
Aten | 隕石坑 |
Hapi | 平原 |
Imhotep | 平原 |
Anubis | 平原 |
Maftet | 岩石地貌 |
Bastet | 岩石地貌 |
Serqet | 岩石地貌 |
Hathor | 岩石地貌 |
Anuket | 岩石地貌 |
Khepry | 岩石地貌 |
Aker | 岩石地貌 |
Atum | 岩石地貌 |
Apis | 岩石地貌 |
Khonsu | 岩石地貌 |
Bes | 岩石地貌 |
Anhur | 岩石地貌 |
Geb | 岩石地貌 |
Sobek | 岩石地貌 |
Neith | 岩石地貌 |
Wosret | 岩石地貌 |
有一些特徵地貌被稱為門（Gates），是表面上的孿生突出物，它們以羅塞塔團隊已故成員的名字命名。
“門”名稱 | 被紀念者 |
C.Alexander Gate | Claudia Alexander |
A.Coradini Gate | Angioletta Coradini |
羅塞塔在任務進程中，觀察到了彗星表面的許多變化，特別是當彗星接近近日點時。這些變化包括在平滑的地形中不斷演變的圓形圖案，這些圖案在某個時刻以每天幾米的速度增長；頸部區域的一處裂縫也在擴大；數十米寬的巨石被移動，有時超過100米；地面的一些部分被移除，露出了新的特徵；還有一些崩塌的懸崖。2015年12月，一個著名的例子被羅塞塔的導航相機捕捉到，它是彗星發出的一道亮光。羅塞塔的科學家們認為這是一個巨大的懸崖崩塌了。這是彗星上第一次發生的與活動爆發有關的滑坡。
